《数控线切割操作工培训教程教学作者孙庆东第1章节数控电火花线切割加工基本知识课件》由会员分享，可在线阅读，更多相关《数控线切割操作工培训教程教学作者孙庆东第1章节数控电火花线切割加工基本知识课件（24页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、2019年6月21日,数控线切割操作工培训教程,1,数控线切割操作工培训教程 机械工业出版社,2019年6月21日,2,第1章 数控电火花线切割加工基础知识 1.1 数控电火花线切割加工方法概述 1.1.1 数控电火花线切割加工的产生与发展 电火花加工又称放电加工(EDM)，加工时，工件与加工所用的工具为极性不同的电极对，电极对之间多充满工作液，主要起压缩放电通道、恢复电极间的绝缘状态及带走放电时产生的热量的作用，以维持电火花加工的持续放电。在正常电火花加工过程中，电极与工件并不接触，而是保持一定的距离(称为放电间隙)，在工件与电极间施加一定的脉冲电压，当电极向工件进给至某一距离时，两极间的工
2、作液介质被击穿，局部产生火花放电，放电产生的瞬时高温将电极对的材料表面熔化甚至汽化，使材料表面形成电腐蚀的坑穴。如果能适当控制这一过程，就能准确地加工出所需的工件形状。由于在放电过程中常伴有火花，故而称为电火花加工。,数控线切割操作工培训教程,2019年6月21日,3,1870年，英国科学家普里斯特利（Priestley）最早发现放电对金属的腐蚀作用。直到1943年，前苏联科学家鲍.洛.拉扎林柯夫妇在研究开关触点遭受放电腐蚀损坏的现象和原因时，发现放电时瞬时高温可使局部的金属熔化、汽化而被腐蚀，经过反复的试验研究，拉扎林柯夫妇利用电容器充放电回路发明了第一台实用的电火花加工装置，开创了人类利用
3、电腐蚀的先河。随后前苏联又于1955年制成了电火花线切割机床，瑞士于1968年制成了NC方式的电火花线切割机床。电火花线切割加工历经半个多世纪的发展，已经成为先进制造技术领域的重要组成部分。电火花线切割加工不需要制作成形电极，能方便地加工形状复杂的大厚度工件，工件材料的预加工量少，因此在模具制造、新产品试制和零件加工中得到了广泛应用。,数控线切割操作工培训教程,2019年6月21日,4,我国是国际上开展电火花加工技术研究较早的国家之一，由中国科学院电工研究所牵头，到20世纪50年代后期先后研制了电火花穿孔机床和线切割机床。在大量引进国外慢走丝精密线切割机床的同时，也开始了国产慢走丝机床的研制工
4、作，至今已有多种国产慢走丝线切割机床问世。我国的线切割加工技术的发展要高于电火花成形加工技术，如在国际市场上除快走丝技术外，我国还陆续推出了大厚度(300mm)及超大厚度(600mm)线切割机床，在大型模具与工件的线切割加工方面，发挥了巨大的作用，拓宽了线切割工艺的应用范围，在国际上处于先进水平。,数控线切割操作工培训教程,2019年6月21日,5,1.1.2数控电火花线切割技术的发展趋势 1.稳步发展快走丝线切割机床的同时，重视慢走丝电火花线切割机床的开发和发展 2.进一步完善机床结构设计，改进走丝机构 3.积极推广多次切割工艺，提高综合工艺水平 4.发展PC控制系统，扩充线切割机床的控制功
5、能,数控线切割操作工培训教程,2019年6月21日,6,1.1.3电火花线切割加工的特点 1）数控线切割加工能加工传统机型切削方法难以完成或无法完成的结构形状复杂的零件，如冲模、凸轮、样板、外形复杂的精密零件及窄缝等。 2）电极丝在加工中不与工件接触，两者之间的作用力很小，因而不需要电极丝、工件及夹具具有足够的刚度来抵抗切削变形。 3）电极丝不必比工件材料硬，可以加工高硬度、高强度、高脆性、高韧性等难以加工的半导体材料。 4）直接利用电能、热能进行加工，可以方便地对影响加工精度的参数，如加工电流、脉冲宽度、脉冲间隔等进行调整，有利于加工精度的提高，便于实现加工过程的自动化控制。 5）由于线切割
6、加工产生的切缝窄，实际金属腐蚀量很少，能有效地节约贵重材料，提高材料利用率。,数控线切割操作工培训教程,2019年6月21日,7,6）直接利用线状电极作工具电极，不需要做专用电极，省去了成形工具电极的设计和制造费用，缩短了生产准备时间。 7）数控线切割加工的对象主要是平面形状，但是除了所加工零件的内侧拐角处有最小圆弧半径的限制外（最小圆弧半径尺寸为电极丝半径+放电间隙），其他任何复杂的形状都可以加工。 8）可忽略电极丝损耗。 9）数控线切割机床一般依靠微型计算机来控制电极丝的轨迹和间隙补偿功能，因此在同时加工凸凹模时，配合间隙可以在一定范围内任意调节。 10）采用乳化液液或去离子水作为工作液，
7、不必担心发生火灾，可以昼夜无人连续加工。 11）任何复杂形状的零件，只要能编制加工程序就可以进行加工，因此特别适合小批量零件和试制品的加工。 12）有的数控线切割机床具有四轴联动功能，可以加工上、下异形件，形状扭曲面体，变锥度和球形体等零件。,数控线切割操作工培训教程,2019年6月21日,8,线切割加工的缺点是：不能加工不导电的材料。由于是用电极丝进行贯穿加工，所以不能加工不通孔的零件和阶梯表面。若加工表面有变质层、毛刺等，则需要处理后才能加工。线切割加工有厚度极限，工件过薄或过厚将使加工不稳定，甚至无法进行。另外，与传统切削加工相比加工效率较低，加工成本较高，不宜加工形状简单的大批量零件。
8、,数控线切割操作工培训教程,2019年6月21日,9,1.1.4线切割加工的应用 (1)加工模具零件。 (2)切割电火花成形加工用的电极。 (3)试制新产品及零件加工。,数控线切割操作工培训教程,2019年6月21日,数控线切割操作工培训教程,10,1.2电火花线切割加工原理 1.2.1线切割加工的基本原理 电火花线切割加工原理同电火花成形加工原理一样，利用工具电极(电极丝)和工件两极之间瞬时的脉冲放电产生的高温对工件进行尺寸加工。绕在滚丝筒(又称储丝筒)上的电极丝沿滚丝筒的回转方向以一定的速度移动，装夹在机床工作台上的工件由工作台按预定控制轨迹相对于电极丝做成形运动。脉冲电源的一极接工件，另
9、一极接电极丝；在工件与电极丝之间总是保持一定的放电间隙且喷洒工作液，电极之间的火花放电蚀出一定的缝隙，连续不断的脉冲放电就切出了所需形状和尺寸的工件。,图1-2 快走丝电火花线切割加工原理,1绝缘底板 2工件 3脉冲电源 4钼丝 5导向轮 6支架 7储丝筒,2019年6月21日,11,1.2.2电火花加工的物理本质 1.极间介质的电离、击穿，形成放电通道,图1-3 极间放电电压和电流波形 a)电压波形 b) 电流波形,数控线切割操作工培训教程,2019年6月21日,12,2.介质热分解、电极材料熔化、气化热膨胀 气化后的工作液和金属蒸气，瞬时间体积猛增，迅速热膨胀，就像火药、爆竹点燃后那样具有
10、爆炸的特性。观察电火花加工过程，可以见到放电间隙间冒出很多小气泡，工作液逐渐变黑，听到轻微而清脆的爆炸声。主要靠此热膨胀和局部微爆炸，使熔化、气化了的电极材料抛出而形成蚀除，相当于图1-3中34段，此时80V的空载电压降为25V左右的火花维持电压，由于它含有高频成分而呈锯齿状，电流则上升为锯齿状的放电峰值电流。,数控线切割操作工培训教程,2019年6月21日,13,3.蚀除产物的抛出 通道中心的压力最高，使气化了的气体体积不断向外膨胀，形成一个扩张的“气泡”。气泡上下、内外的瞬时压力并不相等，压力高处的熔融金属液体和蒸气，就被排挤、抛出而进入工作液中。图1-4 (a)、(b)、(c)、(d)为
11、放电过程中4阶段放电间隙状态的示意图。 图1-4 放电间隙状况示意图,数控线切割操作工培训教程,2019年6月21日,14,数控线切割操作工培训教程,图1-5 单个脉冲放电痕剖面放大示意图 1无变化区 2热影响层 3翻边凸起 4放电通道 5汽化区 6熔化区 7熔化凝固层,2019年6月21日,15,4.极间介质的消电离 随着脉冲电压的下降，脉冲电流也迅速降为零，图1-3中45段，标志着一次脉冲放电结束。但此后仍应有一段间隔时间，使间隙介质消电离，即放电通道中的带电粒子复合为中性粒子，恢复本次放电通道处间隙介质的绝缘强度，以免下一次总是重复在同一处发生放电而导致电弧放电，这样可以保证在其他两极相
12、对最近处或电阻率最小处形成下一击穿放电通道，这是电火花加工时所必需的放电点转移原则。,数控线切割操作工培训教程,2019年6月21日,16,1.2.3 电火花加工必备条件 （1）必须使工具电极和工件被加工表面之间经常保持一定的放电间隙，这一间隙由加工条件而定，通常约为0.010.1mm。 (2) 火花放电必须是瞬时的脉冲性放电，放电延续一段时间后(11000s)，需停歇一段时间(20100s)。 (3) 两极之间应充入有一定绝缘性能的介质。,数控线切割操作工培训教程,2019年6月21日,数控线切割操作工培训教程,17,1.3数控电火花线切割机床简介 1.3.1数控线切割加工机床分类 1.机床
13、分类,图1-6 快走丝电火花线切割机床 图1-7 慢走丝电火花线切割机床,2019年6月21日,数控线切割操作工培训教程,18,2.快走丝线切割机床与慢走丝线切割机床的主要区别 （1）结构 走丝系统是结构上的主要区别，快走丝电火花线切割机床的电极丝是往复移动，电极丝的两端都固定在储丝筒上，因走丝速度高，加工区的电极丝是由导丝轮定位。慢走丝电火花线切割机床的电极丝是单向移动，一端是放丝轮，一端是收丝轮，加工区的电极丝是由高精度的导向器定位。 （2）功能 慢走丝电火花线切割机床比快丝电火花线切割机床的功能更完善、先进、可靠。例如，慢走丝电火花线切割机床的控制系统采用闭环控制、电极丝具有恒张力控制、
14、可进行拐角控制、自动穿丝等，这些都是大多数快走丝电火花线切割机床所不具备的。 （3）工艺指标 快走丝电火花线切割机床和慢走丝电火花线切割机床的工艺指标 。,2019年6月21日,数控线切割操作工培训教程,19,表1-2 快走丝线切割机床与慢走丝线切割机床的工艺指标,2019年6月21日,数控线切割操作工培训教程,20,1.3.2数控线切割机床的型号 我国电火花线切割机床型号是根据JB/T 7445.2-1998特种加工机床型号编制方法的规定编制的。例如，快走丝电火花线切割机床型号DK7732的含义如下： D为机床类别代号，表示电加工机床； K为机床特性代号，表示数控； 7为组别代号，表示电火花
15、加工机床； 7为型别代号，表示线切割机床； 32为基本参数代号，表示工作台横向行程为320mm。 电火花线切割机床的主要技术参数包括工作台行程(纵向行程横向行程)、最大切割厚度、加工表面粗糙度、加工精度、切割速度以及数控系统的控制功能等。,2019年6月21日,数控线切割操作工培训教程,21,1.3.3数控线切割机床的常见功能 （1）模拟加工功能。 （2）短路回退功能。（3）回原点功能。 （4）单段加工功能。 （5）暂停功能 。 （6）MDI功能。（7）进给控制功能。 （8）间隙补偿功能。（9）自动找中心功能。 （10）信息显示功能。（11）断丝保护功能 （12）停电记忆功能。（13）断电保护
16、功能。 （14）分时控制功能。（15）倒切加工功能。 （16）平移功能。 （17）跳步功能 。 （18）任意角度旋转功能（19）代码转换功能。 （20）锥度切割功能。（21）上下异性功能。,2019年6月21日,22,（四）电火花机床简介 1机床型号、规格、分类 我国国标规定，电火花成型机床均用D71加上机床工作台面宽度的1/10表示。例如D7132中，D表示电加工成型机床(若该机床为数控电加工机床，则在D后加K，即DK)；71表示电火花成型机床；32表示机床工作台的宽度为320mm。,数控线切割操作工培训教程,2019年6月21日,23,2电火花加工机床结构 电火花加工机床主要由机床本体、脉冲电源、自动进给调节系统、工作液过滤和循环系统、数控系统等部分组成 图1-8电火花加工机床,数控线切割操作工培训教程,2019年6月21日,24,1) 机床本体 机床本体主要由床身、立柱、主轴头及附件、工作台等部分组成，是用以实现工件和工具电极的装夹固定和运动的机械系统。床身、支柱、坐标工作台是电火花机床的
