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1、影响电火花线切割加工质量的主要工艺因素及工艺过程,1.了解电火花线切割加工原理,线切割机床的结构； 2.了解线切割机床加工编程及应用； 3.了解电火花线切割加工工艺.,第三章 电火花线切割加工,1.电火花线切割加工原理2.电火花线切割机床的结构3.线切割加工机床特点及应用4.线切割机床加工编程5.线切割加工工艺6.电火花线切割加工实例,（一）知识目标,（二）教学的重点与难点,（三）教学内容,电火花线切割加工的基本原理与电火花成型加工一样，也是利用工具电极对工件进行脉冲放电时产生的电腐蚀现象来进行加工的。但是，电火花线切割加工不需要制作成型电极，而是用运动着的金属丝作电极，利用电极丝和工件在水平
2、面内的相对运动切割出各种形状的工件。若使电极丝相对工件进行有规律的倾斜运动，还可以切割出带锥度的工件。,图中脉冲电源的正极接工件，负极接电极丝。电极丝以一定的速度往复运动，就电极丝的每一点而言，它不断地进入和离开放电区。在电极丝和工件之间注入一定量的液体介质。只需有效地控制电极丝和工件在水平面内的相对运动轨迹和速度，使它们之间发生脉冲放电，就可以切割出具有一定形状和尺寸的工件。,1.电火花线切割加工原理,电火花线切割机床的结构因规格及性能的不同有较大差别，通常，线切割机床由机械本体、脉冲电源和控制装置三大部分组成。机械本体包括：床身、坐标工作台、储丝机构、线架、工作液箱、附件和夹具等。,床身一
3、般为铸件，是坐标工作台、储丝机构及线架的固定基础。床身内部安置脉冲电源和工作液箱。 坐标工作台安置在床面上，包括上层工作台面、中层中拖板、下层底座，还有减速齿轮和丝杠螺母等构件。两个步进电动机带动丝杠螺母，从而驱动工作台在XY平面上移动。控制器每发出一个进给脉冲信号，工作台就移动lm，则称该机床的脉冲当量为1m/脉冲。,2.电火花线切割机床的结构,走丝机构传动原理,储丝机构的作用是保证电极丝能进行往复循环的高速运行，由电动机传动储丝筒作高速正反向转动。通过齿轮副传动储丝机构拖板的丝杠螺母，使电极丝均匀地卷绕在储丝筒上。线切割机床的传动关系主要指工作台和储丝筒的驱动。,目前，我国广泛使用的线切割
4、机床主要是数控电火花线切割机床，按其走丝速度分为快速走丝线(WEDMHS)和慢速走丝线(WEDMLS)切割机床两种。,快速走丝线切割机床是我国生产和使用的主要机种，也是我国独有的电火花线切割加工模式，它采用直径为0.08 mm0.2 mm的钼丝或直径为0.3 mm左右的铜丝作电极，走丝速度约(810)m/s，而且是双向往返循环运行，成千上万次地反复通过加工间隙，一直使用到断丝为止。工作液通常采用5%左右的乳化液和去离子水等。由于电极丝的快速运动能将工作液带进狭窄的加工缝隙，起到冷却的作用，同时还能将电蚀产物带出加工间隙，以保持加工间隙的“清洁”状态，有利于切割速度的提高。目前能达到的加工精度为
5、0.01 mm，表面粗糙度Ra =(2.50.63)m，最大切割速度可达50 mm2/min以上，切割厚度与机床的结构参数有关，最大可达500 mm，可满足一般模具的加工要求。 相对慢速走丝线切割机床来讲，快速走丝机床结构简单，价格便宜，加工生产率较高，精度能满足一般模具要求。因此，目前国内主要生产、使用的是快速走丝数控电火花线切割加工机床。,3.1 快速走丝线切割机床,3.线切割加工机床特点及应用,慢速走丝线切割机床是国外生产和使用的主要机种，它采用直径（0.030.35）mm的铜丝作电极，走丝速度为(312)m/min，线电极只是单向通过间隙，不重复使用，可避免电极损耗对加工精度的影响。工
6、作液主要是去离子水和煤油。加工精度可达0.001 mm，粗糙度可达Ra = 0.32m。这类机床还能进行自动穿电极丝和自动卸除加工废料等，自动化程度较高，能实现无人操作加工，但其售价比快速走丝线切割机床要高得多。,3.2 慢速走丝线切割机床,3.3 电火花线切割机床的性能,线切割机床的性能包括：机床加工范围、工件大小、所用电极丝、脉冲电源的参数、数控系统的功能以及机床加工的指标等。不同生产厂的产品稍有不同，以某厂生产的上述DK7725型线切割机床为例说明如下：,工作台最大行程 250mm320mm 工件最大切割厚度 400mm 工件最大质量 200 kg 电极丝直径 0.18mm 0.2mm
7、工作液 线切割乳化液 插补功能 直线、圆弧 脉冲当量 lm/脉冲 最大间隙补偿量 l mm 100 mm 最大切割锥度 6/80 mm 最大控制圆弧半径 99 m 电极丝损耗 2m 3m/10000 mm2 加工精度 0.01mm 表面粗糙度 1.25 2.5 最大切割速度 80 mm2/min,特点：,3.4 电火花线切割加工与电火花加工比较,(1) 不需要制作电极，可节约电极设计、制造费用，缩短生产周期。 (2) 能方便地加工出形状复杂、细小的通孔和外表面。 (3) 由于在加工过程中，快速走丝线切割采用低损耗电源且电极丝高速移动；慢速走丝线切割单向走丝，在加工区域总是保持新电极加工。因而电
8、极损耗极小(一般可忽略不计)，有利于加工精度的提高。 (4) 采用四轴联动，可加工锥度和上下面异形体等零件。 (5)只对工件进行图形加工，故余料还可以利用。 (6)工作液选用乳化液或去离子水等，而不是煤油，可以节省能源物资，并防止着火。 (7)自动化程度高，操作方便，加工周期短，成本低，较安全。,3.5 线切割加工的应用,线切割广泛用于加工淬火钢、硬质合金模具零件、样板、各种形状的细小零件、窄缝等。如形状复杂、带有尖角、窄缝的小型凹模的型孔可采用整体结构在淬火后加工，既能保证模具精度，又可简化模具设计和制造。此外电火花线切割加工，还可用于加工除盲孔以外的其他难加工的金属零件。,在进行数控线切割
9、加工时，数控装置连续运算，并向驱动机床工作台的步进电机发出相互协调的进给脉冲，使工作台(工件)按指定的路线运动。,4. 线切割机床加工编程,4.1 数控基本原理,如图所示为斜线(直线)OA的插补过程。O点为切割的起点，X、Y轴分别表示工作台的纵、横进给方向。取斜线的起点O为坐标原点，OA终点的坐标为(6，4)。先从坐标原点O沿X轴正向进给一步，加工点(电极丝)由O移动到M1，M1点在OA的下方已偏离斜线，产生了偏差。为使加工点向OA靠拢，需沿Y轴正向进给一步，加工点由M1移动到M2。M2点在OA的上方，也偏离了斜线，产生了新的偏差。为了纠正这个偏差，应沿X轴正向进给一步。如此连续插补，直到斜线
10、终点A(6，4)。电极丝相对工件的运动轨迹是折线OM1 M2A。斜线(直线)插补就是用上述折线代替直线OA，完成对斜线的加工。,同理，图为圆弧AB的插补过程。取圆心为坐标原点，用X、Y轴表示机床工作台的纵、横进给方向。以A点为加工起点。若加工点在圆弧外(包括在圆弧上的点)，沿X轴负向进，给一步，加工点在圆弧内，沿Y轴正向进给一步，一直插补到圆弧终点B。和斜线插补一样，也是用一条折线代替圆弧AB。,为什么可以用折线代替斜线和圆弧呢?因为控制台每发出一个进给脉冲，工作台进给一步的距离仅为lm。斜线和圆弧与折线的最大偏差就是工作台进给一步的距离。这个误差是被加工零件的尺寸精度所允许的。 从斜线和圆弧
11、插补过程可以看出，工作台的进给是步进的。它每走一步机床数控装置都要自动完成四个工作节拍，如图所示。 (1)偏差判别 判别加工点对规定图形的偏离位置，以决定工作台的走向。 (2)工作台进给 根据判断的结果，控制工作台在X或Y方向进给一步，以使加工点向规定图形靠拢。 (3)偏差计算 在加工过程中，工作台每进给一步，都由机床的数控装置根据数控程序计算出新的加工点与规定图形之间的偏差，作为下一步判断的依据。,工作节拍,线切割加工时其加工图形一般是由若干直线和圆弧组成，可将其分割成单一的直线和圆弧段，逐段进行切割加工。 为了使一条线段加工到终点时能自动结束加工，数控线切割机床是通过控制线段从起点加工到终
12、点时，工作台在X或Y方向上的进给总长度来进行终点判断的。为此，在数控装置中设立了一个计数器来进行计数。在加工前将X或Y方向上进给的总长度存入计数器，加工过程中工作台在计数方向上每进给一步，计数器就减去1，当计数器中存入的数值被减到零时，表示已切割到终点，加工结束。,(4) 终点判断 每当进给一步并完成偏差计算之后，应判断是否已加工到图形的终点，若加工点已到终点，便停止加工。否则，应按加工节拍继续加工，直到终点为止。,线切割机床的控制系统或控制器是按照人的“命令”去控制机床加工的。因此，必须事先把切割的图形，用机器所能接受的“语言”编排好“命令”，告诉控制器，这项工作叫做数控线切割编程，简称编程
13、。 为了便于机器接受“命令”，必须按照一定的格式来编制线切割机床用的数控程序。目前国内使用最多的是3B格式，ISO是国际通用的格式。,4.2.1 3B格式程序编制,B分隔符，用它来区分、隔离X、Y、J数码； X、Y直线的终点或圆弧起点的坐标值，编程时取绝对值，单位m； J计数长度，单位m； G计数方向，分GX、GY，按X方向或Y方向计数； Z加工指令，分为直线L与圆弧R两大类，共12种。,4.2 程序格式,4.2.2 ISO代码数控程序编制,2.程序段格式和程序格式 (1)ISO代码程序段的格式 对线切割加工而言，某一图段的程序为 NGXYIJ其中N表 示程序段号，为14位数字序号。 程序段是
14、由若干个程序字组成的，其格式如下： N_G_X _Y_ 字是组成程序段的基本单元，一般都是由一个英文字母加若干位10进制数字组成的(如X8000)，这个英文字母称为地址字符。不同的地址字符表示的功能也不一样(见下表)。,1、概述,在我国的电火花线切割加工的编程中，目前广泛使用的是3B、4B程序格式，为了便于交流，按照国际统一规范ISO代码进行自动编程是今后数控加工的必然趋势。,顺序号 位于程序段之首，表示程序段的序号，后续数字24位。如N03，N0020。 准备功能G 准备功能G(以下简称G功能)是建立机床或控制系统工作方式的一种指令，其后续有两位正整数，即G00G99。,尺寸字 尺寸字在程序
15、段中主要是用来指示电极丝运动到达的坐标位置。电火花线切割加工常用的尺寸字有X、Y、U、V、A、I、J等。尺寸字的后续数字在要求代数符号时应加正负号，单位为m。 辅助功能M 由M功能指令及后续的两位数字组成，即M00M99，用来指令机床辅助装置的接通或断开。,4.2.3 自动编程,目前国内最常用的是：北航CAXA线切割编程软件，采用典型的CAD方式输入，可以完成从绘图设计、加工代码生成、连机通信等，集图样设计和代码编程于一体。既可实现实时控制机床又可“脱机”进行自动编程。,人工编程是在我国的电火花线切割加工的编程中，目前广泛使用的是3B、4B程序格式，为了便于交流，按照国际统一规范ISO代码进行
16、自动编程是今后数控加工的必然趋势。,1) 认真分析研究工件图纸及其技术要求，以确定哪些工件适宜用线切割加工，哪些不宜采用线切割加工工艺。 2) 工艺分析和加工前的工装夹具准备。 3) 选择切割参数及确定切割路线，工件进行装夹找正。 4) 编制加工程序。 5) 线切割加工。 6) 切割后工件清理与检验。,5.线切割加工工艺,电火花线切割工艺是使用线切割机床，按工件图纸要求，将毛坯按一定工艺技术与方法加工成符合设计要求的工件。在设备一定的情况下，合理地选择工艺方法和工艺路线，是确保工件达到设计要求的重要环节之一。,一般采用线切割加工模具零件时的工艺过程是：下料锻造退火机械粗加工淬火与回火磨加工编制程序与线切割加工钳工精修。,工艺步骤：,5.1 工艺分析,(1) 认真分析工件图纸及其技术条件 如表面粗糙度及尺寸精度要求过高或是工件厚度超过丝架开档的，以及工件材料导电性极差甚至绝缘的，均不适合采用线切割加工工艺。对于线切割加工的工件，应明
