特种加工：第3章 电火花线切割加工

1、第三章讲的是电火花线切割加工，时间是2017.04.14，材料是2014，第一节阐述加工原理、特点以及应用范围，其定义为20世纪50年代苏联提出的，原理是采用细金属导线，像铜丝、钼丝，运用数控技术，能加工各种二维、三维表面。它分为快走丝和慢走丝，快走丝是往复高速走丝，速度为810m/S，这是我国独创的；慢走丝是单向低速走丝，速度为0.2m/s，是国外主要机种。其中包括快走丝电火花线切割机床，有音叉式快走丝电火花线切割机床、立柱式快走丝电火花线切割机床、冲液式快走丝，走丝速度是810m/s。还有慢走丝电火花线切割机床，有立式慢走丝电火花线切割机床、工件自动穿丝机构、卧式慢走丝电火花线切割机床、浸液式慢走丝，走丝速度是0.001 – 0.2m/s。其特点是与电火花成形加工存在共性特点，即电。

2、涉及压、电流波形，加工机理，生产效率，表面粗糙度等工艺规律，以及材料的可加工性等。不同点在于，细丝：采用小脉宽、小平均电流，用于中精加工，使用正极水（水基）工作液，其不燃烧且可无人加工；存在开路电解效应，粗糙度电弧放电一般不稳定。电极相对运动时多种放电状态共存，呈现“疏松接触”式轻压放电现象，有绝缘薄膜介质，通过摩擦实现放电，无需成形的电极，可节省费用，实现快速、柔性加工，丝细可用于加工微细异形孔、窄缝、复杂形状工件以及进行贵金属加工。单位长度的电极，其损耗是比较小的，对于加工精度所造成的影响同样也小。其应用范围涵盖了用于加工模具的电火花成形加工所使用的电极，这类电极具有复杂形状，属于高硬度的铜钨、银钨材质，可用于加工零件，比如试制新产品。机床本体（主机）由线切割机床组成，还有数控装置、脉冲电源以及工作液循环系统。第二节是关于电火花线。

3、用于切割加工的设备，其中，机床本体部分包含，床身，坐标工作台，走丝机构，锥度切割装置，该装置有导轮偏移式丝架，导轮摆动式丝架，双坐标轴联动装置；脉冲电源方面，电火花线切割加工所使用的脉冲电源，与电火花成型加工所使用的脉冲电源，在原理上是一样的，然而，由于受到加工表面粗糙度以及电极丝允许承载电流的限制，线切割加工脉冲电源的脉宽比较窄，为260 s，单个脉冲能量、平均电流为15 A，通常较小。所以，线切割一直采用正极性加工。（二）、脉冲电源：晶体管矩形波脉冲电源，（二）、脉冲电源：2. 高频分组脉冲电源，（二）脉冲电源：3. 节能型脉冲电源，4. 低速走丝线切割加工的脉冲电源，丝速低，电蚀产物的排屑效果不佳，有昂贵的设备，须有较高的生产率，要提供窄脉宽，大峰。

4、针对值电流（三）相关的工作液循环系统：其一，快走丝线切割具备绝缘作用，起到冷却效果，还能实现排屑功能。其二，慢走丝线切割有绝缘功能，可进行排屑操作，达成冷却目的，实现温度控制，完成电导率控制。快走丝线切割机床有着工作液循环系统，慢走丝线切割机床也有着工作液循环系统，第三节的内容是控制系统以及编程重点，重点在于实验，第四节是影响线切割工艺指标的因素，一谈到线切割加工的主要工艺指标，切割速度是切出的面积，其中心线以毫米每分钟来计量，最高切削速度是不计方向以及切削质量等方面的，快走丝的速度范围是80到180平方毫米每分钟。切削效率是每安培电流能达到20平方毫米每分钟安培，表面粗糙度方面，快走丝是Ra5到2.5微米，最佳情况之下是Ra1微米，慢走丝是Ra1.25微米，最佳乃Ra0.04微米，还有电极丝损耗量，快走丝电极丝直径的减少量一般是这样的。

5、尺寸精度、形状精度、位置精度小于0.01mm的加工精度，快走丝的精度范围是0.01到0.02mm，慢走丝的精度范围是0.002到0.005mm。二、电参数的影响，1.脉冲宽度ti：增加加工速度能提高表面粗糙度但会变差，一般ti等于260秒分组脉冲，可小到0.5秒以下。2.脉冲间隔t0：减小平均电流会增大切割速度，过小会产生电弧、导致断丝，一般取t0等于（4至8）ti。标点顺序可能有误，你可根据实际情况调整。3. 开路电压要是增加，那么加工间隙也会增大，在这种情况下排屑就容易，切速也就快，不过存在稳定方面的缺点，那就是丝会振动，丝损还会增大。4. 放电峰值电流一旦增加，切速就会变快，但是会变得粗糙，丝损耗比大，甚至会断丝。普遍小于40A，平均电流小于5A，慢走丝却是脉宽很窄，电极丝粗并且一次使用大于100A，甚至.放电波形是高频分组脉冲，工艺效果好，电流波形前沿上升缓慢，电极丝会有损耗。

6、在耗材量小但脉冲宽度窄的情况下，此时需要前沿陡峭，目的是保证加工效率。三、非电参数所产生的影响。1、电极丝以及其移动速度对于工艺指标有着影响。钼丝，其直径范围在线径至毫米之间。施加张力，能够减轻丝的振动，进而提高精度以及加工速度，防止张力出现波动需要用到恒张力装置。粗丝，具备较大的加工速度，走丝速度较快时，有利于工作液的带入，电蚀产物能够快速排出，然而速度过快会导致机械振动增大，精度、加工速度以及粗糙度变差。走丝速度为每秒米时是慢走丝，最大的情况是小于毫米的黄铜丝用于粗加工，最小的情况是大于毫米的钼丝、钨丝。2、工件厚度以及材料对工艺指标存在影响。厚度较薄时，工作液容易进入，切屑容易排出，有利于消除电离，加工过程较为稳定。厚度太薄时，电极丝会出现抖动，对精度和粗糙度产生不利影响。厚度较大时，工作液难以进入，加工不稳定，电极丝不容易抖动，精度较高，粗糙度较好。切削速度方面，随着厚度增大而加快，之后会下降，冲液、排屑存在困难，有最大值。

7、材料受熔点影响，受气化点影响，受热导率等因素影响，例如乳化液，对于铜稳定，快，对于铝稳定，快，对于淬火钢稳定，快；不锈钢稳定性差，速度低，表面差，磁钢稳定性差，速度低，表面差，未淬火高碳钢稳定性差，速度低，表面差；硬质合金比较稳定，速度较低，表面粗糙度小。3. 预置进给速度对工艺指标有着很大影响，其影响体现在跟踪蚀除速度方面，还体现在保持加工间隙恒定在最佳值上，进而影响加工精度以及表面质量。若速度太快，会出现频繁短路情况，导致切削变慢，表面粗糙，切缝焦黄，甚至断丝；若速度太慢，则会偏开路，时而开路时而短路，切缝同样焦黄。而处于最佳状态时，则是电流、电压表针稳定不动，保证加工速度以及表面质量。四、合理选择电参数。1. 当要求切割速度高时，需要空载电压高、短路电流大、脉冲宽度大，不过这受到表面粗糙度、消电离的制约。2. 当要求表面粗糙度好时，若厚度小于80mm，要选择分组波脉冲电源，单个脉冲能力需降低。3. 若要求电极丝损耗小，脉冲前沿上升要缓慢。4. 对于板厚有要求，薄工件所需电参数小些，厚工件所需电参数适当放大。五、合理调整变频器进给的方法，若过大、过小，加工状态会偏短路、断路。调节的方法如下：其一，通过示波器进行观察，会发现加工波最为浓重，而其他的波则相当淡；其二，运用电压表和电流表按照观察分析加工状态的方法，指针摆动是最小的；其三，依据加工电流与短路电流的比值来调节加工电流，电流表所指示的平均电流与短路电流相比，短路电流是脉冲电源短路时表的指示电流，当此比值处于百分之七十至百分之八十时，就会接近最佳状态，加工会变得稳定，切削速度也是最高的。