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1、Precision Engineering Lab.,Xiamen Univ.3电火花线切割加工Precision Engineering Lab.,Xiamen Univ.3电火花线切割加工3.1电火花线切割加工原理、特点及应用范围3.2电火花线切割加工设备3.3电火花线切割控制系统和编程技术3.4影响线切割工艺指标的因素3.5线切割加工工艺及其扩展应用Precision Engineering Lab.,Xiamen Univ.3.1电火花线切割加工原理、特点及应用范围v线切割加工的原理w利用移动的细金属导线（铜丝或钼丝）作电极，对工件进行脉冲火花放电，切割成形。v高速走丝和低速走丝w电极
2、丝作高速往复运动（810m/s）w电极丝作低速单向运动（0.2m/s）Precision Engineering Lab.,Xiamen Univ.3.1电火花线切割加工原理、特点及应用范围电火花线切割原理电火花线切割原理 1-绝缘底板绝缘底板 2-工件工件 3-脉冲电源脉冲电源4-钼丝钼丝 5-导向轮导向轮 6-支架支架 7-贮丝筒贮丝筒Precision Engineering Lab.,Xiamen Univ.2.2.电火花线切割加工Precision Engineering Lab.,Xiamen Univ.3.1电火花线切割加工原理、特点及应用范围v线切割加工与电火花成形加工的共性w
3、电压、电流波形基本相似；单个脉冲放电状态w加工机理、生产率、表面粗糙度等工艺规律、材料的可加工性等基本相似。Precision Engineering Lab.,Xiamen Univ.3.1电火花线切割加工原理、特点及应用范围v线切割加工的特性w脉冲宽度、平均电流不能太大，工艺加工参数范围较小，属中、精正极性电火花加工；w采用水或水基工作液，电阻率较小，开路状态下有明显电解电流，存在的电解效应有益于改善表面粗糙度；w一般没有稳定的电弧放电；w存在“疏散接触”式轻压放电现象；w节省成形工具电极的设计制造费用；w可以加工微细异形孔、窄缝、复杂形状工件；w单位长度电极丝损耗较少，对加工精度影响较小
4、。Precision Engineering Lab.,Xiamen Univ.3.1电火花线切割加工原理、特点及应用范围v线切割加工的应用范围w模具加工；电火花加工与线切割加工的精度区别w电火花成形用电极加工w零件加工品种多、数量少的零件、特殊难加工材料的零件、试验样件、特殊齿轮、成形刀具等。Precision Engineering Lab.,Xiamen Univ.3.2电火花线切割加工设备v电火花线切割加工设备主要有机床本体、脉冲电源、控制系统、工作液循环系统、机床附件等部分组成。Precision Engineering Lab.,Xiamen Univ.3.2电火花线切割加工设备3
5、.2.1机床本体3.2.2脉冲电源3.2.3工作液循环系统Precision Engineering Lab.,Xiamen Univ.3.2.1机床本体v机床本体由床身、坐标工作台、运丝机构、丝架、工作液箱、附件和夹具等组成。v床身w支承和固定的作用，具有一定的刚度和强度。v坐标工作台w通过两个坐标分别进给，完成各种曲线轨迹。Precision Engineering Lab.,Xiamen Univ.3.2.1机床本体v走丝机构w高速走丝机床电极丝平整的卷绕在贮丝筒上，贮丝筒通过联轴节与驱动电机相连，电动机由专门的换向装置控制正反交替运转，实现切割。Precision Engineerin
6、g Lab.,Xiamen Univ.3.2.1机床本体v走丝机构（续）w低速走丝机床Precision Engineering Lab.,Xiamen Univ.3.2.1机床本体v锥度切割装置w偏移式丝架（高速走丝切割机床）Precision Engineering Lab.,Xiamen Univ.3.2.1机床本体v锥度切割装置w双坐标联动装置（低速走丝切割机床）Precision Engineering Lab.,Xiamen Univ.3.2.2脉冲电源v线切割加工使用的脉冲电源具有脉冲宽度较窄（260s），单个脉冲能量、平均电流（15A）较小的特点，一般采用正极性加工。v常用脉冲
7、电源w晶体管矩形波脉冲电源w高频分组脉冲电源w并联电容型脉冲电源w低损耗电源Precision Engineering Lab.,Xiamen Univ.3.2.2脉冲电源v晶体管矩形波脉冲电源Precision Engineering Lab.,Xiamen Univ.3.2.2脉冲电源v高频分组脉冲电源Precision Engineering Lab.,Xiamen Univ.3.2.2脉冲电源v并联电容型脉冲电源Precision Engineering Lab.,Xiamen Univ.3.2.2脉冲电源v降低放电电流的上升率可降低电极丝的损耗。v低损耗电源w前阶梯波脉冲电源w矩形波
8、脉冲电源串入电感，使得前后沿变缓Precision Engineering Lab.,Xiamen Univ.3.2.3工作液循环系统v工作液循环系统由工作液泵、液箱、过滤器、管道、流量控制阀等组成。v工作液选择w高速走丝线切割专用乳化液，浇注式供液w低速走丝线切割去离子水工作液，浇注或浸泡方式供液Precision Engineering Lab.,Xiamen Univ.3.3电火花线切割控制系统和编程技术3.3.1线切割控制系统3.3.2线切割数控编程要点3.3.3自动编程Precision Engineering Lab.,Xiamen Univ.3.3.1线切割控制系统v线切割控制系
9、统w轨迹控制按加工要求自动控制电极丝相对工件的运动轨迹。w加工控制自动控制伺服进给速度，维持正常放电间隙和稳定切割加工。Precision Engineering Lab.,Xiamen Univ.3.3.1线切割控制系统vNC控制电火花线切割控制原理w根据图样上工件的形状和尺寸编制程序指令，通过键盘或磁带等输入计算机，计算机根据输入指令控制驱动电动机，电动机带动精密丝杆，使工件相对于电极丝作轨迹运动。Precision Engineering Lab.,Xiamen Univ.3.3.1线切割控制系统v轨迹控制原理w高速走丝数控线切割多采用逐点比较法，分为四个节拍工作：偏差判别决定x或y进给
10、进给偏差计算作为下一步判别的依据终点判断达到终点，则停止差补和进给1324Precision Engineering Lab.,Xiamen Univ.3.3.1线切割控制系统v加工控制功能w进给速度控制w短路回退w间隙补偿w图形缩放、旋转和平移w适应控制w自动找中心w信息显示1324657Precision Engineering Lab.,Xiamen Univ.3.3.2线切割数控编程要点v线切割数控编程要点(表1)w高速走丝线切割3Bw低速走丝线切割ISO，EIAPrecision Engineering Lab.,Xiamen Univ.3.3.3自动编程v自动编程w针对人工编程工作
11、量大，容易出错的问题，利用计算机进行自动编程是必然趋势。Precision Engineering Lab.,Xiamen Univ.3.4影响线切割工艺指标的因素3.4.1线切割加工的主要工艺指标3.4.2电参数的影响3.4.3非电参数的影响3.4.4合理选择电参数3.4.5合理调整变频进给方式Precision Engineering Lab.,Xiamen Univ.3.4.1线切割加工的主要工艺指标v切割速度单位时间内，电极丝中心线在工件上切过的面积总和称为切割速度。在不计切割方向和表面粗糙度等条件下达到的切割速度称为最高切割速度。每安培电流的切割速度称为切割效率。Precision
12、Engineering Lab.,Xiamen Univ.3.4.1线切割加工的主要工艺指标v表面粗糙度w高速走丝线切割一般为Ra52.5m，最佳1m。w低速走丝线切割一般可达Ra1.25m，最佳0.2m。v电极丝损耗量w切割10000mm2后电极丝直径的减小量，不应大于0.01mm。v加工精度w尺寸精度、位置精度、形状精度Precision Engineering Lab.,Xiamen Univ.3.4.2电参数的影响v脉冲宽度w加大脉冲宽度则加工速度提高，表面粗糙度变差v脉冲间隔w减小脉冲间隔则平均电流增加，加工速度提高v开路电压w电压提高，加工间隙变大，排屑容易，提高了加工速度和稳定性
13、，但是会造成丝损加大v放电峰值电流w加大放电峰值电流则加工速度提高，表面粗糙度变差v放电波形w高频分组脉冲加工效果好，电流波形前沿上升较慢时，电极丝损耗小Precision Engineering Lab.,Xiamen Univ.3.4.3非电参数的影响v电极丝及其移动速度对于高速走丝：w材材质：高走丝线切割广泛采用耐磨损、抗拉强度高、不易断丝的钼丝。w丝张力力：采用衡张力装置改善丝张力的波动，提高加工稳定性。w直径直径：采用细丝获得精细形状和很小的圆角半径，最高切割速度一般都用粗丝实现。w走走丝速度速度：提高走丝速度有利于电极丝把工作液带入较大厚度的工件放电间隙中，有利于电蚀产物的排出，过
14、高则引起振动，影响加工精度Precision Engineering Lab.,Xiamen Univ.3.4.3非电参数的影响v电极丝及其移动速度对于低速走丝：w材材质和直径和直径：有较大的选择范围，高生产率粗加工可用0.3mm以下的镀锌黄铜丝，精微加工时可用0.03mm以上的钼丝w丝张力均匀，振力均匀，振动较小，加工小，加工稳定，表面粗定，表面粗糙度、精度指糙度、精度指标等均等均较好好Precision Engineering Lab.,Xiamen Univ.3.4.3非电参数的影响v工件厚度及材料w厚度w材料加工铜、铝、淬火钢时，加工过程稳定，切割速度高；加工不锈钢、磁钢、未淬火钢时，
15、稳定性较差，切割速度较低，表面质量不太好；加工硬质合金时，比较稳定，切割速度较低，表面粗糙度值较小。工件厚度排屑、消电离抖动薄易易厚不易不易Precision Engineering Lab.,Xiamen Univ.3.4.3非电参数的影响v预制进给速度w根据电压、电流表调节进给速度，保持加工间隙恒定在最佳值。v其他影响因素w机械部件精度、工作液等Precision Engineering Lab.,Xiamen Univ.3.4.4合理选择电参数v必须在满足一定表面粗糙度的前提下提高切割速度，受到脉冲间隔消电离的限制v单个脉冲能量小，则表面粗糙度好v选用前阶梯脉冲波形或脉冲前沿上升缓慢的波
16、形，电流上升率低，电极丝损耗小v切割厚工件时，电参数取较大值，选用矩形波、高电压、大电流、大脉冲宽度和大的脉冲间隔可充分消电离，保证加工稳定性Precision Engineering Lab.,Xiamen Univ.3.4.5合理调整变频进给方式v脉冲示波器观察法1Precision Engineering Lab.,Xiamen Univ.3.4.5合理调整变频进给方式v电压、电流表观察法w电流、电压表指示针应平稳不动或仅左右轻微、缓慢地摆动，而非急速来回并以较大幅度摆动，否则表示加工状态不稳定，难以保证加工精度和正常加工速度，并且会引起断丝。电流表指针如果经常向下摇摆(平均电流指示值减
17、小)，说明加工状态偏开路，进给欠跟踪，应将跟踪速度调快；若经常向上摇摆(平均电流指示值增大)，则说明加工状态偏短路，属于进给过跟踪状态，应将跟踪速度调慢。2Precision Engineering Lab.,Xiamen Univ.3.4.5合理调整变频进给方式v按加工电流和短路电流的比值调节w无论工件材料、厚度。加工规准大小，只要调节变频进给旋钮，把电流表上指示的平均电流（加工电流）大约等于短路电流7080，变频进给速度最合理。v更严格的比值调节法Precision Engineering Lab.,Xiamen Univ.3.5线切割加工工艺及其扩展应用v电火花线切割加工工艺及机床分类w切割直壁二维型面w有斜度切割功能w变锥度、上下异形型面Precision Engineering Lab.,Xiamen Univ.3.5线切割加工工艺及其扩展应用Precision Engineering Lab.,Xiamen Univ.3.5线切割加工工艺及其扩展应用