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模块五 线切割机床项目一 认识线切割任务一 电火花线切割机床的加工原理与特点电火花线切割机（Wire cut Electrical Discharge Machining简称WEDM），属电加工范畴，是由前苏联拉扎林科夫妇开创和发明了电火花加工方法线切割机也于1960年发明于前苏联，我国是第一个用于工业生产的国家当时以投影器观看轮廓面前后左右手动进给工作台面加工，其实认为加工速度虽慢，却可加工传统机械不易加工的微细形状代表的实用例子是化织喷嘴的异形孔加工当时使用之加工液用矿物质性油(灯油)绝缘性高，极间距离小，加工速度低于如今机械，实用性受限1969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1．电火花线切割加工原理电火花切割时，在电极丝和工件之间进行脉冲放电如图2-1-1 (b)电极丝接脉冲电源的负极，工件接脉冲电源的正极。

当接受一脉冲电压时，在电极丝和工件之间产生一次火花放电，在放电通道的中心瞬时温度可高达10000℃以上，高温使工件金属融化，甚至有少量气化，高温也使电极丝和工件之间的工作液部分产生气化，这些气化后的工作液和金属蒸汽瞬间迅速膨胀，并具有爆炸的特性这种热膨胀和局部微爆炸抛出融化和气化的金属材料而实现对工件材料进行电蚀切割加工图2-1-1 线切割加工原理2．电火花线切割加工定义电火花线切割加工是用细金属丝作工具电极，利用电火花加工原理，使用运动着的线状电极，按预定的轨迹对材料进行切割加工线切割加工时，线电极一方面相对于工件不断地往返移动，另一方面，装夹工件的十字工作台，由数控伺服电动机驱动，在x、y轴方向实现切割进给，使线电极沿加工图形的轨迹运动，对工件进行切割加工数控线切割机床通过数字控制系统的控制，可以按加工要求，自动切割任意角度的直线和圆弧资料卡电火花线切割以移动的细金属丝（铜丝或钨、钼丝等）作负电极，导电或半导电材料作正电极3．电火花机床加工特点工件材质硬度可以不考虑，只要导电即可加工热变形小，加工过程中虽然产生高温，但只是局部和短暂的加工表面有0.005mm左右变质层，其厚度和加工参数有关，和加工表面粗糙度成正比。

无毛刺加工，但线切割机床加工时入口处有切割痕迹，其大小与钼丝直径、电加工参数有关4．电火花机床加工对象电火花机床主要适用于切割淬火钢、硬质合金等高硬度、高强度、高韧性和高脆性的金属材料，特别适用于一般金属切削机床难以加工的细缝槽或形状复杂的零件，在模具行业的应用尤为广泛见图2-1-2至图2-1-5）图2-1-2 棱锥体加工图2-1-3 各种零件的加工图2-1-4 多孔窄缝加工图2-1-5 冷冲凸模的加工电火花线切割加工广泛应用于加工各种模具零件、样板、形状复杂的细小零件、窄缝等以及高硬度、高熔点金属的切割任务二 电火花线切割机床的分类和结构 根据电极丝运动方式不同，数控电火花线切割加工机床可分为快走丝和慢走丝两大类快走丝线切割机床的电极丝运行速度快（300～700m/min），且双向往返循环地运行，加工效率高慢走丝线切割机床的运丝速度慢（3～15m/min），电极丝只作单向运行，不重复使用，加工精度高1. 数控电火花线切割加工机床的分类线切割机床一般按照电极丝运动速度分为快走丝线切割机床和慢走丝线切割机床，快走丝线切割机床业已成为我国特有的线切割机床品种和加工模式，应用广泛；慢走丝线切割机床是国外生产和使用的主流机种，属于精密加工设备，代表着线切割机床的发展方向。

2. 慢速走丝与快速走丝线切割机床的主要区别，表2-7-1表2-7-1慢速走丝与快速走丝线切割机床的主要区别3. 慢速走丝与快速走丝线切割机床的加工工艺水平比较见表2-7-2表2-7-2 慢速走丝与快速走丝线切割机床的加工工艺水平比较 比较项目数控快走丝线切割机床数控慢走丝线切割机床切割速度（mm2/min）20~16020~240加工精度（mm）0.01~0.040.004~0.01表面粗糙度Ra/um1.6~3.20.1~1.6重复定位精度(mm)0.020.004电极丝损耗均布于参与工作的电极丝全长不计4．数控电火花线切割加工机床的型号示例（图 2-3-2）5.数控电火花线切割加工机床的基本组成数控电火花线切割加工机床主要由机械装置、脉冲电源、工作液供给系统和数控系统组成一） 机械装置1．工作台 数控线切割机床常采用X、Y轴移动工作台，又称为十字工作台主要功用是安装工件并相对线电极进行插补运动工作台由驱动电动机、导轨与拖板、丝杠传动副工作台面和工作液盛盘等组成2．走丝机构 快走丝机构的电极丝整齐地卷绕在储丝筒上，储丝筒由电动机带动，电极丝从储丝筒一端经丝架上的上导轮定位后，穿过工件，再经过下导轮返回到储丝筒另一端。

加工时，电极丝在上、下导向轮之间作高速往返运动如图3-11所示图3-11 快走丝机构 1-储丝筒 2-导向器 3-丝架 4-线电极 5-导轮 6-工件 7-夹具 8-工作台慢走丝机构的电极丝只作单向运动，电动机带动卷丝筒转动，电极丝只一次性通过加工区域，已用过的电极丝被收丝轮绕在废丝轮上如图3-12所示图3-12 慢走丝机构 1-供丝筒 2-张力轮 3-工件 4-速度轮 5-收丝筒（二） 脉冲电源脉冲电源是数控线切割机床重要的组成部分，是决定线切割加工工艺指标的关键部件它的工作原理与电火花成形加工的脉冲电源相似，但又有特殊的要求具体要求如下：1．脉冲峰值电流要适当，变化范围不宜太大，一般在15～35A范围内变化2．脉冲宽度要窄，以获得较高的加工精度和较低的表面粗糙度3．脉冲重复频率要尽量高，即缩短脉冲间隔，可得到较高的切割速度4．电极丝损耗要低，以便能保证加工精度5．参数数调节方便，适应性强常用脉冲电源种类：晶体管式、晶闸管式、电子管式、RC式和晶体控制RC式（三）工作液供给系统电火花线切割加工必须在工作液中进行工作液能够恢复极间绝缘，产生放电的爆炸压力，冷却电极丝和工件，排除电蚀产物。

快走丝线切割机床常用的工作台液是乳化液，慢走丝线切割机床常用的是纯水（去离子水）工作液供给系统主要由电泵、液箱、管路、阀（开关）、喷嘴及过滤器等组成喷嘴设置架的上、下导轮处，带有压力的工作液从上、下喷嘴同时喷向工件，水柱包围着加工区域的电极丝用过的工作液经回收管路及过滤装置后，流回液箱中循环使用四）数控系统线切割数控装置除具有最基本的轨迹控制功能外，还具有加工过程的最优控制功能、操作自动化功能、故障分析及安全检查等功能动脑筋 数控电火花线切割机床的快走丝与慢走丝方式有什么不同？ 项目二、数控线切割中的工艺处理数控电火花线切割加工，一般是作为工件尤其是模具加工中的最后工序要达到加工零件的精度及表面粗糙度要求，应合理控制线切割加工时的各种工艺参数（电参数、切割速度、工件装夹等），同时应安排好零件的工艺路线及线切割加工前的准备加工有关模具加工的线切割加工工艺准备和工艺过程，如图所示一）图样分析 编程前需对零件图进行分析，明确加工要求，根据零件加工精度的要求合理确定线切割加工的有关工艺参数对于有凹角或尖角的零件，要说明拐角处的过渡圆弧半径，因为线切割加工凹角只能是圆角。

另外还需分析零件的形状及热处理后的状态，应考虑在加工过程中是否会变形，以便在加工前采取措施，制订合理的加工路线二）工艺基准的选择 遵循基准重合原则，应尽量使定位基准与设计基准重合，以保证工件安装位置正确电极丝的定位基准可选择相关的一些工艺基准，如以底平面为主要工艺基准的工件，可选择与底面垂直的侧面作为电极丝的定位基准三）加工路线的选择 在加工中，工件内部应力的释放会引起工件的变形，因此加工路线的选择应注意以下几方面：1．避免从工件端面开始加工，应将起点选在穿丝孔中如图3-13所示图3-13 加工路线选择12．加工路线应向远离工件夹具方向进行，最后再转向夹具方向，且距离端面应大于5mm如图3-14所示3-14加工路线选择23．在一块毛坯上要切出两个以上零件时，不应连续一次切割出来，而应从不同穿丝孔开始加工如图3-15所示 图3-15加工路线选择3（四）穿丝孔位置的确定 切割凸模及大型凹模类零件时，穿丝孔应设在加工起点附近加工轨迹拐角处，或在已知坐标点上，以简化编程轨迹计算切割小型凹模类及孔类零件时，穿丝孔设在工件对称中心较为方便3）电极丝初始位置的确定线切割加工前，应将电极丝调整到切割的起始位置上，可通过对穿丝孔来实现。

穿丝孔位置的确定，有如下原则：（1）当切割凸模需要设置穿丝孔时，其位置可选在加工轨迹的拐角附近，以简化编程2）切割凹模等零件的内表面时，将穿丝孔设置在工件对称中心上，对编程计算和电极丝定位都较方便但切入行程较长，不适合大型工件，此时应将穿丝孔设置在靠近加工轨迹边角处或选在已知坐标点上3）在一块毛坯上要切出两个以上零件或在加工大型工件时，应沿加工轨迹设置多个穿丝孔，以便发生断丝时能就近重新穿丝，切入断丝点一） 工艺参数的选择工艺参数主要包括脉冲宽度、脉冲间隙、峰值电流等电参数和进给速度、走丝速度等机械参数在加工中应综合考虑各参数对加工的影响，合理地选择加工参数，在保证加工精度的前提下，提高生产率，降低加工成本1．脉冲宽度 脉冲宽度是指脉冲电流的持续时间脉冲宽度与放电量成正比，脉冲宽度越宽，切割效率越高但电蚀物也随之增加，如果不能及时排除则会使加工不稳定，表面粗糙度增大2．脉冲间隙 脉冲间隙是指两个相邻脉冲之间的时间脉冲间隙增大，加工稳定但切割速度下降减小脉冲间隙，可提高切割速度，但对排屑不利3．峰值电流 峰值电流是指放电电流的最大值合理增大峰值电流可提高切割速度，但电流过大，容易造成断丝。

快走丝线切割加工脉冲参数的选择见表3-3表3-3 快走丝线切割加工脉冲参数的选择应用脉冲宽度ti/μs电流峰值Ie/A脉冲间隔tO/μs空载电压/V快速切割或加工大厚度工件Ra﹥2.5μm20～40﹥12为实现稳定加工,一般选择tO/Ie为3～4以上一般为70～90半精加工Ra=1.25～2.5μm6～206～12精加工Ra﹤1.25μm2～6﹤4.8 4．进给速度 工作台进给速度太快，容易产生短路和断丝进给速度太慢，会产生二次放电，影响加工表面质量因此加工时，必须使工作台的进给速度和工件被放电电的速度相当 5．走丝速度 一般情况下走丝速度根据工件厚度和切割速度来确定1．电极丝的选择 电极丝应具有良好的导电性和抗电蚀性,抗拉强度高、材质均匀目前电火花线切割加工使用的电极丝材料有钼丝、钨丝、钨钼合金丝、黄铜丝、铜钨丝等快走丝线切割加工中广泛使用钼丝作为电极丝，慢走丝线切割加工中广泛使用直径为0.1 mm以上的黄铜丝作为电极丝钨丝抗拉强度高，直径在(0.03。