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1、,电火花线切割加工概述,第五讲,特种加工项目之线切割加工:,教学目的要求:,了解电火花线切割加工的原理、特点、分类、应用,会选用电规准的有关参数和工作液、电极丝种类,掌握工件装夹的方法及预防变形的措施。,主要教学内容:,一、线切割加工的原理、特点、分类、应用 二、电规准的选择 三、工作介质的选择 四、电极丝的选择 五、工件的装夹与预防变形的措施,教学重点、难点:,电规准的选择 预防变形的措施,复习旧课,导入新课,电火花穿孔加工效率低,如何提高?,电火花加工前工件如何准备?,粗、精规准如何选用?,视频,一、电火花线切割的原理、特点、分类、应用,1、加工原理,移动的电极丝,电腐蚀,按预定轨迹运动的
2、工件,1、数控装置 2、储丝筒 3、导轮 4、钼丝 5、工件 6、喷嘴7、十字滑板 8、脉冲电源 9、泵 10、工作液 11、步进电动机,加工过程,2、机床的组成,(1)床身(2)坐标工作台(3)运丝机构(4)工作液及循环系统(5)高频脉冲电源(6)数控系统,快走丝线切割机床,加工精度为0.01mm,表面粗糙度Ra1.66.3m,加工精度可达到1.5m,加工表面粗糙度Ra0.10.2m。,慢走丝线切割机床,3、分类,(1)控制方式 靠模仿形加工、光电跟踪加工、数字控制加工、微机控制 (2)电源形式 RC电源,晶体管、分组脉冲、自适应控制电源(3)加工特点 大、中、小型;普通直壁型与锥度切割型(
3、4)走丝速度 高速走丝机床(一般走丝速度为8-10m/s) 低速走丝机床(一般走丝速度0.001-0.25m/s) (5)电极丝位置:立式、卧式 (6)工作液供给方式:冲液式、浸液式,4、加工特点(与电火花成型加工比),(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)可以加工微细异形孔、窄缝和复杂零件,可有效地节省贵重材料;(3)加工电流小、脉宽窄,属中、精加工,采用正极性加工,一次成型,不需转换电规准;(4)快走丝线切割采用低损耗电源且电极丝高速移动、慢走丝线切割单向走丝时在加工区域总是保持新电极加工,因而电极损耗极小(一般可忽略不计),有利于加工精度的提高(精度可达0
4、.010.0015mm,表面粗糙度可达Ra1.60.2m); (5)切缝可窄达仅0.005mm,材料利用率高;(6)一般采用水基工作液,安全可靠;(7)自动化程度高,操作方便(如加工冲模的凹凸模间隙可任意调节);(8)采用四轴联动,可加工锥度,上、下面异形体零件。,5、应用,(1)加工微细结构、复杂形状、高精度、高表面质量零件。(2)加工特殊形状、特殊材料、贵重材料(3)加工成形刀具、样板、轮廓量规;(4)加工形状复杂、带穿孔的、带锥度的电极;(5)加工注塑模、挤压模、拉伸模、冲模;,应用举例,微细结构零件,复 杂 型 面,刀 具,模 具,二、加工规准的选择,1、峰值电流Im(Ie),Im 加
5、工电流、单个脉冲能量、放电痕、Ra、损耗 加工精度,过大或过小,会使加工速度慢,加工状态不稳定;投入功放管数量愈多,加工电流会增大。厚的工件,选择较大加工电流 。,一般加工电流幅值小于40A,平均电流小于5A。,2、脉冲宽度(ton或ti),ton 单个脉冲能量、放电痕、Ra、切割速度,加工稳定,一般ton=2-60s范围内,当ton40s后,加工速度提高不多,但电极丝损耗却在增大。,3、脉冲间隔(toff或to),一般t0ff=10-250,工件厚度大, t0ff加大,对切割速度影响大,Ra影响小,toff f、放电次数、平均电流、切割速度,t0ff太小:电蚀产物不易排除、间隙来不及消电离、
6、加工不稳定,易烧伤、断丝 t0ff太大:切割速度太慢,严重时不能进给,加工不稳定,脉冲间隔比toff /ton选择,4、电压幅值或峰值电压(Um),Um 加工电流、切割速度、加工间隙、Ra 加工精度,加工间隙大,有利于排除电蚀产物和消电离,提高加工稳定性和脉冲利用率,电压幅值常在60120V之间进行选择。由于机型不同,选择电压幅值也有差别,控制档位也有所不同,一般通过档位可调的波段开关来控制加工电压的幅值。,结论:,(1)切割速度V:,(2)粗糙度Ra:,Ra,V,(3)稳定性:,Im、ton、f、Um,Im、ton、Um,Um toff适当: toff4ton,加工稳定性,脉冲利用率高,电规
7、准对工艺指标的影响,快走丝线切割加工电参数的选择,40mm以下的钢,一般参数怎么设置都能切,脉宽大了,电流大就能快一些,反之就慢一些而粗糙度好一点。40-100mm的钢,就一定有大于20s的脉宽和大于6倍脉宽的间隔,峰值电流也一定达到12A以上,以保证有足够的单个脉冲能量和足够排除蚀物的间隔时间。 100-200mm的钢,就一定有大于40s的脉宽和大于10倍脉宽的间隔,峰值电流应维持在20A以上,此时保证足够的火花爆炸力和蚀除物排出的能力已是至关重要了。 200mm以上的钢,已属大厚度切割的范围,最重要的是让单个脉冲能量达到0.15(伏.安.秒),也就是100V,25A,60s或100V,30
8、A,50s;125V,30A,40s;125V,40A,30s;为不使丝的载流量过大,12倍以上的脉冲间隔已是必备条件了。 对一些特殊材料,如电导率低的氧化铝、氧化硅等导电陶瓷材料,单晶硅、聚晶金刚石等晶体材料和磁性材料等,把电压幅值提高到120-150V甚至200V,对加工稳定和消除短路是很有效的。,三、工作介质的选择,1、基本要求 (1)一定的绝缘性能;(2)较好的洗涤性能;(3)较好的冷却性能;(4)对环境无污染、配制方便、寿命长。,2、对工艺指标的影响 (1)自来水、蒸馏水、去离子水等水类工作液:对放电间隙冷却效果较好,但切割速度低、易断丝;洗涤性能差,对放电产物排除不利,放电间隙状态
9、差,表面黑脏。 (2)煤油:介电强度高、放电间隙小、排屑困难、切割速度低,但润滑性能好、不易断丝。 (3)乳化型工作液:乳化液的介电强度比水高,比煤油低,冷却能力比水弱,比煤油好,洗涤性比水和煤油都好,有利于排屑,切割速度高。,结论:,快走丝:乳化液;,慢走丝:煤油、去离子水等。,四、电极丝的选择,1、要求: 电极丝应具有良好的抗电蚀性、抗拉强度,材值均匀。,2、常用电极丝 快走丝:有钼丝、钨丝、钨钼丝等。钨丝用于窄缝精加工,价格昂贵;常用钼丝,抗拉强度高。 慢走丝:一般用黄铜丝(国外是内为黄铜丝,外镀熔点较低的锌或锌合金),切割速度较高。切割细微缝槽或要求较小圆角时采用钨丝或钼丝,最小直径可
10、为0.030.06mm。,结论:,快走丝: 走丝速度为810m/s,0.080.22mm钼丝,往复循环,加工精度为0.01mm,表面粗糙度Ra1.66.3m。工作液为乳化液,如:DX-1、TM-1、502型。 慢走丝: 走丝速度是0.001-0.25m/s,0.030.35mm铜丝,单向移动,可达到加工精度0.001mm, 表面粗糙度为Ra5mm。,B、夹压方法、切割路径 不便在凸模外钻穿丝孔,改变切割路线及夹压位置可减小或避免变形。,C、凹模切去的实体部分太多 淬火前先将中部去除,留2-3mm线切割余量,减少切割应力。 D、凹模尖角处易应力集中 尖角处设适当圆角,避免应力集中 E、热处理不当 保证硬度前提下,较低淬火温度、较缓慢的加热、冷却速度;对易变形、开裂件,切割后进行180-200、4h回火。 F、其它 分粗、精两次切割,粗切为精切留约0.5mm余量。,小结:,线切割加工的一点原理、八大特点、五类应用、六种分类方式 电规准对工艺指标影响的三点规律 常用的两种工作介质、电极丝 工件的五种装夹方式 预防变形的六条措施,作业:,复习和预习P121-130,