线切割(项目五)PPT.ppt

项目五项目五 穿孔模具的电火线切割穿孔模具的电火线切割 42×20平板毛坯Φ0.18mm的钼丝，单边放电间隙为0.01mm1一、电火花加工概述一、电火花加工概述切削加工本质与特点：切削加工本质与特点： 1）刀具材料硬度必须大于工件材料硬度； 2）利用机械能切除工件上多余材料电火花加工本质与特点：电火花加工本质与特点： 1）工具材料硬度可以低于工件材料硬度； 2）不是利用机械能，而是利用电能与热能去除金属材料； 3）加工过程中，工具与工件之间不存在显著机械切削力21、电火花加工原理、电火花加工原理 在工具（在工具（铜公铜公）与工件之间不断产生脉冲性火花放电，靠放电时局部、瞬）与工件之间不断产生脉冲性火花放电，靠放电时局部、瞬时产生的高温把多余金属蚀除下来（时产生的高温把多余金属蚀除下来（电腐蚀现象电腐蚀现象），使工件达到所要求的尺），使工件达到所要求的尺寸、形状及表面质量寸、形状及表面质量产生电场突出点阴极放电工件液介质电离高强度放电产生高温高压气化腐蚀电极32、电火花加工要求、电火花加工要求 1）工具电极与工件之间必须保持一定的放电间隙（）工具电极与工件之间必须保持一定的放电间隙（几微米至几百微米几微米至几百微米）） 间隙过大，极间电压不能击穿极间介质，无法放电；间隙过小，容易引起短路。

2）必须是脉冲电源）必须是脉冲电源 即瞬时放电延续一段时间后，停歇一段时间再放电放电延续时间为放电延续时间为1～～ 1000微秒微秒） 使放电产生的热量来不及传导到其它部分而集中在电蚀点，否则，像持续电弧放电那样，会烧伤表面而无法用作尺寸加工 3）必须在有一定绝缘性能的液体介质中进行）必须在有一定绝缘性能的液体介质中进行 如：煤油、皂化液、去离子水煤油、皂化液、去离子水等 A）形成放电； B）悬浮排除电蚀产物； C）冷却电极与工件表面43、电火花加工特点、电火花加工特点 1）主要优点）主要优点 A.适用于任何难切削材料的加工适用于任何难切削材料的加工 取决于材料的导电性及热学特性，与其力学特性无关 B .可加工特殊及复杂形状的表面和零件可加工特殊及复杂形状的表面和零件 2）局限性）局限性 A .主要用于加工金属等导电材料，一定条件下也可以加工半导体和非导体材主要用于加工金属等导电材料，一定条件下也可以加工半导体和非导体材料 B .一般加工速度较慢一般加工速度较慢 C .存在电极损耗存在电极损耗5二、电火花线切割加工二、电火花线切割加工电火花加工分为电火花成型加工与电火花线切割加工电火花加工分为电火花成型加工与电火花线切割加工一）电火花线切割加工原理一）电火花线切割加工原理 利用电腐蚀加工原理，采用移动的细金属导线（钼丝或铜丝）作为电极，进行脉冲火花放电，切割工件 。

采用简单的线状线状电极替代成型电极 简化电极的制作 电极丝源源不断地贯穿工件的加工区电极损耗得以均匀分布，减少或得到补偿脉脉冲冲电电源源+-VXY6 27二）电火花线切割的分类二）电火花线切割的分类根据电极丝的运行速度分类：高速走丝线切割机床，也称快走丝线切割机床高速走丝线切割机床，也称快走丝线切割机床低速走丝线切割机床，也称慢走丝线切割机床低速走丝线切割机床，也称慢走丝线切割机床两者的区别：两者的区别：快走丝快走丝一般采用钼丝或铜丝(目前通常用直径0.08～0.2mm的细丝钼丝)作电极,丝速在8~10m/s，可以反复使用直到断丝为止,快走丝快走丝加工精度±0.01~0.02mm慢走丝慢走丝一般采用铜丝作电极,线电极只是单向通过，不重复使用慢走丝慢走丝通常丝速低于0.2m/s ，粗糙度Ra0.1～0.2um，加工精度±0.001mm.8三）电火花线切割加工的特点三）电火花线切割加工的特点 1与电火花成型加工的共性与电火花成型加工的共性 1）线切割加工的电压、电流波形基本相似）线切割加工的电压、电流波形基本相似 2）加工机理、生产率、表面粗糙度等工艺规律与电火花）加工机理、生产率、表面粗糙度等工艺规律与电火花相似相似92。

与电火花成型加工不同点与电火花成型加工不同点 1）工件一般接正极）工件一般接正极 由于电极丝较细，脉宽、电流等电参数较小， 2）采用水或水基工作液）采用水或水基工作液 不会引燃，可安全无人运转；工作液电阻率较煤油低，会有电解效应，有益于表面质量 3）不能形成稳定的电弧放电）不能形成稳定的电弧放电 丝与工件相对运动，由正常放电、开路和短路三种状态组成 4）电极与工件间存在）电极与工件间存在“疏松接触疏松接触”式轻压放电现象式轻压放电现象 只有电极丝与工件之间保持一定轻微接触压力，才能发生放电 5）不需要成型电极，成本降低不需要成型电极，成本降低 6）电极丝较细，可以加工微细异形孔，窄缝和复杂工件电极丝较细，可以加工微细异形孔，窄缝和复杂工件 7）电极丝损耗小，对加工的精度影响小电极丝损耗小，对加工的精度影响小10四）电火花线切割加工范围四）电火花线切割加工范围 1加工模具加工模具 2加工电火花成型加工时的电极加工电火花成型加工时的电极 3加工零件加工零件IC芯片引脚框架模芯片引脚框架模线切割零件线切割零件11三、电火花线切割加工设备三、电火花线切割加工设备（快走丝快走丝）快速走丝线切割机床总体示意图快速走丝线切割机床总体示意图一）机床本体一）机床本体 1）床身）床身 2）工作台）工作台 3）走丝机构）走丝机构 4）锥度切割装置）锥度切割装置1213坐标工作台坐标工作台•坐标工作台用以装夹工件。

•下拖板通常与床身固定联接；•中拖板置于下拖板之上，可沿横向导轨作 X 坐标方向往复移动；•上拖板（工作台）则置于中拖板之上，可沿纵向导轨作 Y 坐标方向往复移动•线切割加工时通过控制系统发出进给信号，控制两个驱动电机带动拖板沿两个坐标方向各自移动，合成各种平面图形曲线 轨迹，进行加工•工作台的移动精度直接影响工件的加工质量，因此各拖板均采用滚珠丝杠传动副和滚动导轨，便于实现精确和微量移动，且运动灵活、平稳 14快速走丝线切割机床绕丝筒原理快速走丝线切割机床绕丝筒原理丝筒机构丝筒机构15•走丝机构使电极丝以走丝机构使电极丝以一定的速度连续不断一定的速度连续不断进入和离开放电区域，进入和离开放电区域，是线切割机床区别于是线切割机床区别于普通机床的主要标志普通机床的主要标志 16快走丝机构的电极丝材料一般采用钼丝，细而长的钼丝以一定张力平整地卷绕在储丝筒上，储丝筒通过弹性联轴器与驱动电机相连，作旋转运动，同时沿轴向移动，走丝速度等于储丝筒周边的线速度为重复使用该段钼丝，储丝筒下方的 走丝溜扳 上置有左、右行程撞块，当储丝筒轴向运动到钼丝供丝端终端时，行程撞块碰到行程开关，立即控制储丝筒反转，使供丝端成为收丝端，钼丝反向移动，如此循环交替运转，实现钼丝的往复运动。

在运动过程中，钼丝由丝架支撑，并依靠上、下导轮形成锯弓状17运丝及张力机构运丝及张力机构快速走丝线切割机床运丝及普通张力机构快速走丝线切割机床运丝及普通张力机构18北京北京AGIE-CHARMILLES的恒张力机构的恒张力机构恒张力机构恒张力机构19XYOOOOa)b)c)偏移式丝架实现锥度加工的方法偏移式丝架实现锥度加工的方法锥度切割装置锥度切割装置•锥度切割装置用于某些有锥度（斜度）的内外表面，20脉冲电源脉冲电源 电火花线切割用的脉冲电源的作用是把工频交流电流转换成一定频率电火花线切割用的脉冲电源的作用是把工频交流电流转换成一定频率的单向脉冲电流，以供给火花放电间隙所需要的能量来蚀除金属的单向脉冲电流，以供给火花放电间隙所需要的能量来蚀除金属 脉冲电源对线切割加工的生产率、表面质量、加工速度、加工过程的脉冲电源对线切割加工的生产率、表面质量、加工速度、加工过程的稳定性和电极丝损耗等技术经济指标有很大的影响，应给予足够的重视稳定性和电极丝损耗等技术经济指标有很大的影响，应给予足够的重视 电极丝细电极丝细  允许脉冲能量小允许脉冲能量小脉冲宽度、脉冲电流小脉冲宽度、脉冲电流小宜采用正极宜采用正极性加工性加工21电极丝电极丝钼丝 Φ0.08~0.2mm22工作液循环系统工作液循环系统快走丝线切割时采用的工作液一般是 5 ％ ～ 15 ％浓度的油酸钾皂乳化液。

液压泵抽出储液箱里的工作液，流经上、下供液管 被压送到加工区域，随后经坐标工作台中的回液管流回储液箱，经过滤复原后，继续使用23快走丝线切割系统结构特点：快走丝线切割系统结构特点：相对切向运动利于介质更换无拉弧放电的转移提高光洁度机床动态性能不好，高速部件易损，丝耗影响精度快走丝线切割加工现状快走丝线切割加工现状最大切割速度：218mm2/min最好的表面粗糙度：1um 最高加工精度±10~±5um最大切割厚度：1000mm最大切割锥度 ：90°24快走丝线切割加工的发展方向快走丝线切割加工的发展方向快走丝线切割加工的发展方向快走丝线切割加工的发展方向断丝的预报与防断丝对策恒张力机构的研究大锥度机床的关键技术自动编程技术25慢走丝线切割加工的特点慢走丝线切割加工的特点慢走丝线切割加工的特点慢走丝线切割加工的特点走丝速度慢，振动小，精度高，机床寿命长丝不重复使用，单向移动，不回收损耗小，加工精度高采用铜丝作为电极丝采用去离子水作为工作液有时采用浸液式加工26四、电火花线切割控制系统四、电火花线切割控制系统一）轨迹控制一）轨迹控制 ※※精确控制电极丝相对工件的运动轨迹，以获得所需的形状与尺寸。

※※由数控技术控制由数控技术控制 ※※控制原理控制原理-------逐点比较法（快走丝）控制直线与圆弧轨迹逐点比较法（快走丝）控制直线与圆弧轨迹27二）加工控制二）加工控制 主要包括对伺服进给速度、电源装置、走丝机构、工作液系统及其它机床操作控制 1）进给速度控制）进给速度控制 根据放电间隙大小与放电状态自动控制伺服进给速度，使进给速度与工件材料的蚀除速度相平衡------稳定加工、提高切割速度和加工精度 2）短路回退）短路回退 发生短路时，减小加工规准并沿原来轨迹快速后退，消除短路，防止断丝 3）间隙补偿）间隙补偿 补偿电极丝半径和放电间隙 4）图形缩放、旋转和平移）图形缩放、旋转和平移 5）适应控制）适应控制 工件厚度变化时，改变规准之后，能自动改变进给速度和电参数 6）自动找中心）自动找中心 使孔中的电极丝自动找正后停止在孔中心处28五、电火花线切割的数控编程五、电火花线切割的数控编程 ※※将要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控制机床加工，所编制的“命令”就是线切割程序线切割程序，编制“命令”的工作就叫做数控线切割编程数控线切割编程。

※※数控线切割编程可分为手工编程手工编程和自动编程自动编程两类 ※※手工编程主要由3B、4B、5B、ISO…，使用最多的是3B格式为了与国际接轨，目前有的厂家也使用ISO代码我们在这里主要介绍3B法29NBXBYBJGZ序号间隔符X轴坐标值间隔符Y轴坐标值间隔符计数长度计数方向加工指令 3B 程程 序序 格格 式式我国快走丝数控线切割机床采用统一的五指令五指令3B程序格式 B x B y B J G Z B------分隔符隔离x、y、J等数字 B后面的数字为后面的数字为0时，时，“0”可不写30一）直线编程一）直线编程 B x B y B J G Z x、、y------直线终点坐标值直线终点坐标值 ※ X、Y值不带正负号，取绝对值取绝对值 ※单位：单位： μm ※※坐标原点为直线段的起点坐标原点为直线段的起点即可理解为x、y为直线终点相对起点坐标差值。

※※平行于平行于X或或Y坐标轴的直线段，取坐标轴的直线段，取X = Y = 0 ※※因x、y的比值表示直线的斜度，故也可用公约数将x、y缩小整倍数31一）直线编程一）直线编程 B x B y B J G Z G-------计数方向计数方向 ※分Gx 或 Gy ，即按x方向或y方向计数，工作台在该方向上每走1μm，即计数累减1，当累减到计数长度J=0时，这段程序加工完毕 ※当加工的直线段位于图中的阴影区域时，当加工的直线段位于图中的阴影区域时，取取Gy ，否则取，否则取Gx ※ 45度直线，度直线，ⅠⅠ、、ⅢⅢ象限取象限取Gx ，，ⅡⅡ、、ⅣⅣ象限取象限取Gy 32一）直线编程一）直线编程 B x B y B J G Z J------计数长度计数长度单位：单位： μm ※当计数方向为Gx时，J = X ；当计数方向为Gy时，J = Y ※取直线终点坐标取直线终点坐标x、、y中较大中较大的绝对值和轴向作为计数长度的绝对值和轴向作为计数长度J和计数方向和计数方向G。

※ 例：直线终点（10.5，-13.32）， 取J=13320，G为Gy 33一）直线编程一）直线编程 B x B y B J G Z Z------加工指令加工指令 ※按直线走向和终点所在象限不同分为按直线走向和终点所在象限不同分为L1、、L2、、L3、、L4 ※当加工的斜直线段在第Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ象限时，加工指令Z分别取L1 、L2 、L3 、L4 ※当加工的直线段分别平行于+X、+Y、-X、 -Y坐标轴时，加工指令Z分别取L1 、L2 、L3 、L4 ※与x、y轴重合的直线，编程时x、y均可作0，且在B后可不写34 加工举例：加工举例：如图所示，在一平板毛坯上切割加工出一五边形的工件（板厚2mm）1．切割加工工艺路线从避免或减少工件材料内部组织及内应力对加工变形的影响，以及从避免或减少加工痕迹等方面考虑，切割起点选在毛坯外的A点具体的切割加工路线为： A → B → C → D → E → F → G → H 35B B B3000 GY L2B B B15000 GX L1B5000 B10000 B10000 GY L2B B B5000 GX L3B5000 B6000 B6000 GY L3B B B5000 GY L4B5000 B1000 B5000 GX L3DD36间间 隙隙 补补 偿偿 在数控线切割机床上，电极丝的中心轨迹和图纸上工件轮廓差别的补偿称为间隙补偿。

1）补偿量）补偿量F的确定的确定 F = d / 2 +δ （μm） 式中： d —— 钼丝直径； δ—— 放电间隙，一般取0.01mm 2）加工时补偿量）加工时补偿量F的设置的设置 在加工之前，首先将计算所得的补偿量F的具体数值输入系统，并注意其正负值切割凸模或外轮廓时，取正值，按X键；切割凹模或内轮廓时，取负值，按Y键37二）圆弧编程二）圆弧编程 B x B y B J G Z x、、y------圆弧起点坐标值圆弧起点坐标值 ※ X、Y值不带正负号，取绝对值取绝对值 ※单位：单位： μm ※※坐标原点为圆弧的圆心坐标原点为圆弧的圆心即可理解为x、y为圆弧起点相对圆弧圆心的坐标差值38二）圆弧编程二）圆弧编程 B x B y B J G Z G-------计数方向计数方向 ※※取圆弧终点坐标中绝对值较小的轴向作取圆弧终点坐标中绝对值较小的轴向作为计数方向（与直线相反）为计数方向（与直线相反）。

※※当加工的圆弧段终点位于图中的阴影区当加工的圆弧段终点位于图中的阴影区域时，取域时，取Gx ，否则取，否则取Gy 39二）圆弧编程二）圆弧编程 B x B y B J G Z J------计数长度计数长度单位：单位： μm ※当计数方向为Gx时，J为在X轴方向上加工圆弧时的总移动量；当计数方向为Gy时，J为在Y方向上加工圆弧时的总移动量 ※总移动量-----圆弧较长，跨越几个象限时，则取圆弧在计数方向坐标轴上各象限投影值之和40二）圆弧编程二）圆弧编程 B x B y B J G Z Z------加工指令加工指令 ※按照圆弧起点所在的象限可分为R1、R2、R3、R4；按切割的走向可分为顺圆S和逆圆N，于是共有8种指令：SR1、SR2、SR3、SR4、NR1、NR2、NR3、NR4 41•解 对图(a)，起点为A，终点为B，•J=J1+J2+J3+J4=10000+50000+50000+20000=130000•故其3B程序为：•B30000 B40000 B130000 Gy NR1•对图(b)，起点为B，终点为A，•J=J1+J2+J3+J4=40000+50000+50000+30000=170000•故其3B程序为：•B40000 B30000 B170000 Gx SR44242×20平板毛坯Φ0.18mm的钼丝，单边放电间隙为0.01mm。