线切割加工_
编辑:admin 发布时间:2022-10-14 浏览:183

  电火花线切割加工(Wire Cut Electrical Discharge Machining,简称WCEDM)是在电 火花加工基础上于50年代末在前苏联发展起 来的一种新工艺,由于其加工过程是利用线 状电极靠火花放电对工件进行切割,故称电 火花线切割。目前,国内外的线切割机床已 占电加工机床的60%以上。

  • 20世纪中期, 苏联拉扎林科夫妇研究开关触 点受火花放电腐蚀损坏的现象和原因时, 发现电火花的瞬时高温可以使局部的金属 熔化、氧化而被腐蚀掉,从而开创和发明 了电火花加工方法, 线年巴黎工作母机展览会中展出,改进 加工速度,确立无人运转状况的安全性。 但NC纸带的制成却很费事,若不用大型计 算机自动程序设计,对使用者是很大的负 担。在廉价的自动程序设计装置(Automatic Programed Tools APT)出现前,普及甚缓。 1970年9月30日 国营长风机械总厂研制成 功“数字程序自动控制线切割机床”,为 该类机床国内首创

  线.满足线切割机床所要求的空间尺寸; 2.选择能承受机床重量的场所; 3.选择没有振动和冲击传入的场所。

  • 4.选择没有粉尘的场所,避免流众多的通道旁边; • (1) 线切割放电机器之本身特性,其空气中有灰尘 存在,将会使机器的丝杆受到严重磨损,从而影 响使用寿命; • (2) 线切割放电机器属于计算机控制,计算机所使 用的磁盘对空气中灰尘的要求相当严格的,当磁 盘内有灰尘进入时,磁盘就会被损坏,同时也损 坏硬盘; • (3) 线切割放电机本身发出大量热,所以电器柜内 需要经常换气,若空气中灰尘太多,则会在换气 过程中附积到各个电器组件上,造成电器组件散 热不良,从而导致电路板被烧坏掉。因此,机台 防尘网要经常清洁。

  • 5.选择温度变化小的场所,避免阳光通过窗户和 顶窗玻璃直射及靠近热流的 地方 • (1)高精密零件加工之产品需要在恒定的温度下进 行,一般为室温20C; • (2)由于线切割放电机器本身工作时产生相当大的 热量,如果温度变化太大则会对机器使用寿命造 成严重影响。 • 6.选择屏蔽屋:因线切割放电加工过程属于电弧 放电过程,在电弧放电过程中会产生强烈的电磁 波,从而对人体健康造成伤害,同时会影响到周 围的环境. • 7.选择通风条件好,宽敞的厂房,以便操作者和 机床能在最好的环境下工作.

  • 根据电极丝的运行速度不同,及加工质量不同,电火花线切割机床通 常分为三类: • 第一类是高速走丝电火花线切割机床(WEDM-HS),其电极丝作高 速往复运动,一般走丝速度为8~10m/s,电极丝可重复使用,加工速 度较高,但快速走丝容易造成电极丝抖动和反向时停顿,使加工质量 下降,是我国生产和使用的主要机种,也是我国独创的电火花线切割 加工模式; • 第二类是低速走丝电火花线切割机床(WEDM-LS),其电极丝作低 速单向运动,一般走丝速度低于0.2m/s,电极丝放电后不再使用,工 作平稳、均匀、抖动小、加工质量较好,但加工速度较低,是国外生 产和使用的主要机种。 • 第三类中速走丝电火花线切割机床,准确地应该叫“多速走丝”。是 我国独创的,其原理是对工件作多次反复的切割,开头用较快丝筒速 度、较强高频来切割,就如现在的快走丝线切割,最后一刀用较慢丝 筒速度、较弱高频电流来修光,从而提高了加工光洁度;而且丝速减 低后,导轮和轴承的抖动少了,加工精度也提高了;另外,第一刀以 最快的速度切割,后来的切割和修光的切割量都非常少,因此,一般 三刀切割的时间加起来也比快走丝的一刀切割要快

  • 根据对电极丝运动轨迹的控制形式不同, 电火花线切割机床又可分为三种: • 一种是模仿形控制,其在进行线切割加工 前,预先制造出与工件形状相同的模,加 工时把工件毛坯和模同时装夹在机床工作 台上,在切割过程中电极丝紧紧地贴着模 边缘作轨迹移动,从而切割出与模形状和 精度相同的工件来; • 另一种是光电跟踪控制,其在进行线切割 加工前,根据零件图样按一定放大比例

  描绘出一张光电跟踪图,加工时将图样置 于机床的光电跟踪台上,跟踪台上的光电 头始终追随墨线图形的轨迹运动,再借助 于电气、机械的联动,控制机床工作台连 同工件相对电极丝做相似形的运动,从而 切割出与图样形状相同的工件来; 再一种是数字程序控制,采用先进的数字化 自动控制技术,驱动机床按照加工前根据 工件几何形状参数预先编制好的数控加工 程序自动完成加工,不需要制作*模样板也 无需绘制放大图,比前面两种控制形式具 有更高的加工精度和广阔的应用范围,目 前国内外95%以上的电火花线切割机床都 已采用数控化。

  • 线切割属电加工范畴,是由前苏联人发明的,我国是 第一个用于工业生产的国家,当时由复旦大学和苏 州长风机械厂合作生产的这是最早的机型叫复旦 型,我们国内在此基础上发展了快走丝系统(HS).欧 美和日本发展了慢走系统(LS). 主要区别是:1,电 极丝我国采用钨钼合金丝,国外采用黄铜丝; 2,我国 采用皂化工作液,国外采用去离子水; 3,我国的走丝 速度为11米/秒左右,国外为3~5米/分, 4,我们的电 极丝是重复利用的直到断丝为至,国外是走过后不 再重用, 5,我们的精度不如国外高

  原理:利用上下高速移动的金属导线(铜丝或钼丝) 作电极,对工件进行脉冲火花放电、切割成形。其 加工原理示意图如下图所示:

  图3-2 走丝机构 (a)快速走丝机构 1—丝架;2—导电器;3—导轮;4—电极丝;5—工件;6—工作台;7—储丝筒 (b)慢速走丝机构 1,4,10—滑轮;2,9—压紧轮;3—制动轮;5—供丝卷筒;6—卷丝筒;7—导向轮; 8—卷丝滚轮;11,15—导电器;12,13—金铜石导向器;14—工件 14

  图3-4 坐标工作台 1—床身;2—下托板;3—中托板;4—上托板;5,7—丝杆;6,8—步进电动机

  在这个加工过程中,工件接高频脉冲电源 的正极,钼丝接高频脉冲电源的负极,当工 件与钼丝接进到一定距离(0.01-0.2mm)时, 它们之间就产生火花放电,腐蚀工件(熔化温 度在10000度以上)。

  ?在如此高温下,如何保证被加工工件 精度? 怎么使钼丝保证长时间循环使用?

  线)按走丝速度分 有高速走丝和低速走 丝两种。高速走丝电火花线切割机床 (WEDM-HS)的电极丝作高速往复运动, 一般走丝速度为6-11m/s(8-10),这是我国生产 和使用的主要机种,也是我国独创的电火花 线切割加工模式;低速走丝电火花线切割机 床(WEDM-LS)的电极丝作低速单向运动, 一般走丝速度低于2.5m/s(0.2),这是国外生产 和使用的主要机种。 18

  2)按控制方式分 由靠模仿形控制、光电跟 踪控制、数字程序控制以及微机控制等,前两 种方法现已很少采用。 3)按脉冲电源形式分 有RC电源、晶体管 电源、分组脉冲电源以及自适应控制电源等, RC电源现已基本不用。 4)按加工特点分 有大、中、小型,以及普 通直壁切割型与锥度切割型等。

  ④加工对象主要是平面形状,当机床上加上能使电极 丝作相应倾斜运动的功能后,也可以加工锥面。但 是不能加工盲孔;

  第二讲 电火花线-丝架;4-上工作台;5-下工坐台;6-床身;7脉冲电源及微机控制柜

  低速与高速电火花线.低速走丝线切割机床是单向运丝,只使用一次; 2.低速走丝线切割机床工艺指标明显高于高速走丝; 低速:加工精度为0.002-0.005mm,表面粗糙度一般 为Ra 1.25um ,最佳可达Ra 0.2um ; 高速:加工精度为0.01-0.02mm,表面粗糙度一般为 Ra 5.0-2.5um ,最佳可达Ra 1.0um 3.低速走丝线切割机床加工零件的厚度小于高速; 4.低速走丝线

  2.线切割机床逐步形成产品的系列化、标准 化和通用化,向大型、精密、高效率、多功 能及自动化等方向发展。

  数控线切割机床的控制系统是根据人员的 “命令”控制机床进行加工的,因此,必须事先把 要进行线切割的工件几何图形,按线切割系统所能 接受的“语言”编排好“命令”,输入到线切割机 的数控系统中,所编制的“命令”就是线切割程序, 编制“命令”的工作就叫做数控线切割编程。数控 线切割编程可分为手工编程和自动编程两类。

  人采用各种数学方法,使用一般的计算工具(包 括电子计算器),对编程所需的数据进行处理和运 算。通常是把图形分割成直线段和圆弧段并把每段 曲线关键点(起点、终点、圆心点等)的坐标一一 定出,按这些曲线的关键点坐标进行编程。当零件 的形状复杂或非园曲线时,手工编程的工作量大且 容易出错。在手工编程技术领域内,已出现了三角 法、解析法、增量法、表格法、六边形法、轨迹法、 几何法等多种方法。

  使用专门的数控语言及各种输入手段,向计算 机输入必要的形状和尺寸数据,利用专门的应用软件 求得个关键点坐标和编写数控加工所需要的数据,再 根据各数据计算机自动编写数控加工代码。

  平面坐标系是这样规定的:面对机床工作台,工作台平 面为坐标平面,左右方向为X轴,且向右为正;前后方 向为Y轴,且向前为正。 加工直线时,坐标原点移至加工起点,X、Y是终点相 对于起点的绝对坐标。 加工圆弧时,坐标原点移至圆心,X、Y是圆弧起点相 对于圆心的绝对坐标值。 注意:此处的坐标值无负值,且单位为微米。

  有GX和GY两种,它的选取可按加工直线或圆弧 终点坐标值的绝对值大小来选取。现以Xe、Ye分别 表示X方向、Y方向终点坐标。

  ①直线计数方向 加工直线时,终点靠近何轴,这计数方向取该轴, 若与坐标轴成45度,任取一个方向均可。

  加工圆弧时,终点 靠近何轴,则计数 方向取另(这与直 线计数方向相反), 若终点与两轴成45 度,取X、Y均可。

  被加工的直线在计数方向坐标轴上的投影绝对值。两投影 相同时任取一个即可。

  ②圆弧计数长度 指被加工的曲线在计数方向坐标轴上投影的 绝对值总和。两投影相同时任取一个即可。

  图3-12 加工指令的确定范围 (a)加工直线时的指令范围 (b)加工圆弧时的指令范围

  图8 数控电火花线切割加工实例 (a)绝对坐标方式编程 (b)增量坐标方式编程

  在保持一定表面粗糙度的切割过程中,单位时 间内电极丝中心线在工件上切过的面积总和,单位 mm2/min。高速走丝切割速度一般为40-80 mm2/min。 它与加工电流大小有关,为比较不同输出电流脉冲 电源的切割效率,将每安培电流的切割速度称为切 割效率,一般为20 mm2/(min· A)。

  高速走丝线切割的表面粗糙度可达 Ra5.0~2.5μm,最佳可达Ra1.0μm左右;低速走丝线.放电间隙

  通常认为电极丝与工件之间的单边放电间隙在 0.01mm左右,若脉冲电源的电压高些,放电间隙会 大一些。

  加工精度是所加工工件的尺寸精度、形状精度和位 臵精度的总称。高速走丝线mm左右,低速走丝线.电极丝损耗量

  对高速走丝机床,采用电极丝切割10000mm2面积后 电极丝直径的减少量来表示。一般每切割10000mm2面积 后,电极丝(钼丝)直径减少不应小于0.01mm。

  • 锥度切割:切割时,电极丝与工件的移动平面是倾 斜一定的角度,加工的工件具有一定的锥度。 • 上下异型面切割:切割时,电极丝与工件的移动平 面是倾斜的,并且倾斜角度是按要求变化的,亦即 电极丝上端与下端按不同的型面编程。

  • 与其他金属加工一样,在对工件进行电火花线切割 前应充分对所要加工产品的零件图纸进行分析审核, 主要从以下几个方面考虑: • 1)尺寸要求:凹角、夹角的尺寸要符合线切割的加 工要求; • 2)形状要求:加工的必须是通孔零件; • 3)材料要求:必须是导电材料,而且一般选用硬度 大的材料; • 4)精度要求:合理选择表面粗糙度和加工精度。

  所涉及选择的工件夹具应便于安装,便于协调工件 和机床间的尺寸关系,且尽可能可以反复利用。在加 工大型工件时应充分考虑工件的定位问题,特别是在 加工快完成时,工件容易变形,使电极丝夹紧,导致 断丝。可以考虑采用几块磁体将加工完成的地方吸住, 保证加工的正常进行。

  (2)正确选择穿丝孔、进刀线和退刀线 穿丝孔是电极丝相对工件运动的起点,同时也是程 序执行的原点,所以穿丝孔应选择在容易找正、并在加 工过程中便于检查的位臵。为保证加工精度,穿丝孔的 位臵应设臵在工件上,一般为基准点位臵。 而在设臵进刀线及退刀线时应注意不与轮廓第一条 边重合、不与第一条边夹角过小或距离过近,最好是通 过工件的中心线)确定合理的偏移量 在加工凸模、凹模时对精度的要求很高,必须考虑 电极丝及放电间隙对精度的影响,合理的偏移量应根据 电极丝直径及机床参数来确定。

  在完成了工艺处理后,需要根据零件的几何尺寸计 算出运动轨迹,如几何图形起点、终点、交点、切点、 圆弧的圆心点等与运动轨迹有关的坐标值。对于有补偿 要求的几何图形,可以使用AutoCAD或其他绘图软件 将待加工的几何轮廓偏移一个补偿量,通过测量获取各 经过偏移后的起点、终点、交点、切点、圆弧圆心点等 作标值,可以大大减少计算工作量。

  线切割程序编制可采用手动或电脑自动编程,无 论采用那种方法进行编程均应对以下几个方面进行 充分考虑: (1)配合间隙 在对有配合间隙要求的工件(如冲模的凸凹模)进 行切割时,在编程时应把配合间隙值考虑在程序中。

  (2)过渡圆 为了提高切割工件的使用寿命,在工件的几何图形 交点,特别是小角度的拐角处应加上过渡圆,其半径一 般在0.1-0.5mm范围内。 (3)起割点和切割路线 起割点一般选择在工件几何图形的拐角处,或容易 将凸尖修去的部位。切割路线的确定以防止或减少工件 变形为原则。

  编写完成的程序一般要经过检验才能用于正式加 工,采用电脑自动编程时,可利用软件提供的实体加 工模拟功能进行模拟,也可以采用机床空运行的方法 检验实际加工情况,验证加工过程中是否撞极限、机 床行程是否满足等,确保程序无误,必要时用薄料进 行试切割。

  切割加工时要正确装夹工件、找正工件各基准、 调整电极丝的垂直度和张力,调整脉冲电源各参数, 包括脉冲电压、峰值电流、脉冲宽度、进给速度等, 各参数合理调整完毕后方可正式加工。

  切割工件的检验包括尺寸精度、粗糙度、垂直度等, 有配合间隙要求的工件还应对配合间隙进行检验。

  影响线)工作液 工作液是脉冲放电的介质,它对切割速度、表面粗糙 度和加工精度都有影响。工作液应具有一定的绝缘性 能、较好的洗涤性能、较好的冷却性能等,并要求对 环境无污染,对人体无危害。

  高速走丝机床的电极丝是快速往复运行的,在加工 过程中要反复使用。这类电极丝主要有钼丝、钨丝和钨 钼丝。低速走丝线切割机床一般用黄铜作电极丝,电极 丝作单向低速运行,用一次就作为废料回收,不必用高 强度和耐损耗的钼丝。电极丝直径过大或过小对加工速 度的影响较大。电极丝的走丝速度影响切割速度,这是 因为随着走丝速度的提高,使工作液易被带入放电间隙, 改善间隙状态。

  穿丝孔、起切点及走丝路线是线切割加工 中非常重要的一环,很多时候用户编制的程序、 工件的装夹、电参量的设置等都没问题,但就 是加工不成功,此时问题往往是穿丝孔、起切 点及走丝路线)工件的装夹

  工件装夹的形式对加工精度也有直接影响。电火花 线切割加工机床的夹具比较简单,一般是在通用夹具 上采用压板螺栓固定工件。为了适应各种形状工件加 工的需要,还可以使用磁性夹具、旋转夹具或专用夹 具等。

  脉冲电源的波形与参数(脉冲宽度、脉冲间隔、 峰值电压和电流)对材料的电腐蚀过程影响极大, 它们决定着表面粗糙度、蚀除率、切缝宽度的大小 和钼丝的损耗率,进而影响加工的其他工艺指标。