二章線切割加工(張研).ppt

1、第 二 章 線 切 割 加 工,第二章 線切割加工,“了解基本原理，確保機床使用規(guī)范”,做好日常維護，確保機床使用的安全！,在一定的加工介質中，通過兩級（工具極和工件極)之間的火花放電或者短電弧放電的點蝕作用來對材料進行加工的方法稱為放電加工，（簡稱EDM),在放電加工中，當采用電火花脈沖放電形式來進行加工時，稱為電火花加工,在成形的工具電極與工件電極間，當它們作相對的伺服進給運動時，通過放電介質在它們之間發(fā)生火花放電，最終使工件表面具有與成形電極表面相同的截面和相應的形狀,用一根移動的金屬絲（電極絲）作為根據電極與工件之間產生火花放電對工件進行切割，其特點是電極絲作單向低速或者雙向高速走絲運

2、動，工件相對電極絲作X、Y向的任意軌跡運動，工件的移動采用靠模、光電或者數字等方式控制,它是一種漸趨穩(wěn)定的放電，這種放電在時間上是連續(xù)的，在空間上是完全集中在一個點或一個點的附近。在電火花加工中，當發(fā)生電弧放電時常常會引起電極和工件的燒傷，當放電間隙中排屑不良或脈沖間隔過小時使放電介質來不及消電離回復絕緣，或當脈沖電源損壞變成直流電源放電等情況下常會發(fā)出電弧放電,名詞解釋,脈沖放電屬于脈沖性的放電，這種放電在時間是連續(xù)的，在空間上放電點是分散的，它是電火花加工采用的放電方式,放電通道又稱電離通道或者是等離子通道，在電火花加工中當介質擊穿后電極間形成的導電的等離子體通道,它是指放電發(fā)生時電極絲與

3、工件間的間隙。這個間隙存在與電極絲的周圍，因此側面的間隙會影響成形尺寸，確定價格尺寸時應予考慮?？熳呓z加工鋼件時放電間隙一般在0.01mm左右，加工硬質合金一般在0.005mm左右，加工純銅一般在0.02mm左右,加工鋁件一般在0.03左右,在火花放電作用下，電極材料被蝕除的現象稱為電蝕,在電火花放電過程中，一個電極的金屬材料轉移到另一個電極的現象稱為金屬轉移，。在快走絲線切割機床切割純銅材料時，鉬絲表面的顏色逐漸變成紫紅色，這就是部分銅轉移到了鉬絲上,名詞解釋,在電火花加工中，當間隙開路或在間隙擊穿之前的極間峰值電壓，稱為開路電壓,在電火花加工中，當間隙擊穿后形成放電電流時，間隙兩端的瞬時電

4、壓稱為放電電壓,在電火花加工中，當加工正在進行時，間隙兩端電壓平均值稱為加工電壓，也就是電壓表上顯示的電壓值,在電火花加工中，當兩個電極發(fā)生短路時，此時的最大瞬時電流稱為短路峰值電流。也就是功放管導通而負載發(fā)生短路時的最大瞬時電流,短路電流又稱為平均短路脈沖電流，即在發(fā)生連續(xù)短路情況下電流表上指示的電流平均值,名詞解釋,在電火花加工中，正常電火花放電時，通過加工間隙電流的平均值稱為加工電流，也就是電流表上顯示的電流大小,在電火花加工中，在放電開始或介質擊穿時的瞬間，此時的極間電壓稱為擊穿電壓,在電火花加工中，從間隙兩端加上電壓脈沖到介質擊穿之前的一段時間稱為擊穿延時,在電火花加工中，加到間隙兩

5、端的電壓脈沖的持續(xù)時間稱為脈沖寬度，對于矩形波脈沖，它的值等于擊穿時間加上放電時間,在電火花加工中，當介質擊穿后，間隙中通過放電電流的時間稱為放電時間，這個時間也就是電流脈寬,名詞解釋,在電火花加工中，連續(xù)兩個脈沖電壓之間的時間稱為脈沖間隔,在電火花加工中，停歇時間又稱為放電間隔時間，它是指相鄰兩次放電之間的時間間隔。對于矩形波脈沖，它的值等于擊穿時間加上脈沖間隔時間,在電火花加工中，從一個電壓脈沖開始到相鄰電壓脈沖開始之間的時間。它等于脈沖寬度加脈沖間隔，也等于放電時間加停歇時間,單位時間內，電源發(fā)出電壓脈沖的個數。它等于脈沖周期的倒數,在電火花加工中，脈沖波形，電壓，電流，脈沖寬度，脈沖間

6、隔，放電峰值電流，極性等參數稱為電參數,名詞解釋,在電火花加工中，間隙未被擊穿時的電壓脈沖稱為開路脈沖，此時沒有形成放電通道所以不存在電流脈沖。,在電火花加工中，在正常加工時既存在電壓脈沖又有電流脈沖，此時稱為工作脈沖，又稱為有效放電脈沖或正常放電脈沖。,在電火花加工中，當兩個電極發(fā)生短路時的脈沖稱為短路脈沖。由于發(fā)生短路現象，所以此時沒有電壓脈沖或電壓脈沖值很小，此時的電流脈沖值很大。,電極絲的進給速度大于材料的蝕除速度，致使電極絲與工件接觸，不能正常放電，稱為短路。它使放電加工不能連續(xù)進行，嚴重時還會在工件表面留下明顯條紋。短路發(fā)生后，伺服控制系統(tǒng)會作出判斷并讓電極絲沿原路回退，以形成放電

7、間隙，保證加工順利進行。,電極絲的進給速度小于材料的蝕除速度。開路不但影響加工速度，還會形成二次放電，影響已加工面精度，也會使加工狀態(tài)變得不穩(wěn)定。開路狀態(tài)可從加工電流表上反映出，即加工電流間斷性回落。,名詞解釋,電火花加工中，即使兩個電極使用相同的材料，但在正負兩個電極還是存在電極蝕除量不同的現象，這種現象和電極與脈沖電源的極性連接有關，所以稱之為極性效應。一般在采用短脈沖加工時，正極的蝕除量較大；反之采用長脈沖加工時負極的蝕除量較大。,電火花加工中，當工件接脈沖電源的正極，工具電極接脈沖電源的負極時，這種接法稱為正極性；反之，當工件接脈沖電源的負極，工具電極接脈沖電源的正極時，稱為負極性，又

8、稱為反極性。電火花線切割加工屬于短脈沖加工，為了提高切割速度和減少電極絲的損耗，采用正極性加工,在電火花線切割加工中，在保持一定的表面粗糙度前提下，單位時間內電極絲中心線在工件上切割的面積總和稱為切割速度，其單位為mm2/min。,快走絲線切割又稱為高速走絲線切割。在電火花線切割加工過程中它的電極絲以高速往復的方式運動，其電極絲走絲速度一般為810m/s。,慢走絲線切割又稱為低速走絲線切割。在電火花線切割加工過程中它的電極絲以低速單向的方式運動，其電極絲走絲速度一般在0.0010.25m/s之間。,名詞解釋,線切割加工時電極絲中心的運動軌跡與零件的輪廓有一個平行位移量，也就是說電極絲中心相對理

9、論軌跡要偏在一邊，這就是偏移，平行位移量稱為偏移量。在電火花線切割加工中，為了保證理論軌跡的真確，偏移量等于電極絲半徑與放電間隙之和。,在電火花線切割加工中，電極絲的偏移根據實際需要又分為左偏和右偏，左偏還是右偏要根據成形尺寸的需要來確定。沿著電極絲的前進方向看，當電極絲位于理論軌跡的左邊時稱為左偏，當電極絲位于理論軌跡的右邊時稱為右偏。,在電火花線切割加工中，為了改善表面質量和提高加工精度，對同一個表面先后進行兩次或兩次以上的切割稱為多次切割。一般快走絲線切割只切割一次，通常不采用多次切割的加工方法。,在電火花線切割加工中，電極絲不僅可以進行二維切割，同時電極絲還能按一定的規(guī)律進行偏擺，形成

10、一定的傾斜角，加工出帶錐度的工件。,電火花線切割加工具有錐度的零件，當加工方向確定時，電極絲的傾斜方向不同，加工出的工件錐度方向就不同，反映在工件上就是上大還是下大，所以錐度也分為左錐、右錐之分，沿著電極絲的前進方向看，當電極絲向左傾斜時稱為左錐，當電極絲向右傾斜時稱為右錐。,名詞解釋,在電火花線切割加工中，被切割工件的表面上出現的相互間隔的凹凸不平或顏色不同的痕跡稱為條紋。當導輪、導輪軸承等的精度不良時，條紋更加明顯。,電火花線切割加工過程中，電極絲的進給速度是由材料的蝕除速度和極間放電狀況的好壞決定的。伺服控制系統(tǒng)能自動調節(jié)電極絲的進給速度，使電極絲根據工件的蝕除速度和極間放電狀態(tài)進給或后

11、退，保證加工順利進行。電極絲的進給速度與材料的蝕除速度一致，此時的加工狀態(tài)最好，加工效率和表面粗糙度均較好。,Ra是機械加工中衡量表面粗糙度的一個通用參數，其含義是工件表面微觀不平的算術平均值，單位為m。Ra是衡量線切割加工表面質量的一個重要指標。,電火花加工表層包括熔化層和熱影響層。,在電火花加工的零件表層中，熱影響層位于熔化層的下面，它是由于熱作用而改變了基體金屬金相組織和性能的一層金屬。,名詞解釋,在電火花加工的零件表層中，熱影響層位于熔化層的下面，它是由于熱作用而改變了基體金屬金相組織和性能的一層金屬。,第二章 線切割加工,第一節(jié) 線切割概述,名稱介紹,2. 機床分類,3. 線切割歷史

12、,4. 國產線切割狀況,5. 慢走絲品牌介紹,6.慢走絲特有技術,7. 慢走絲機床精度,8. 慢走絲加工精度,9. 機床展示,第二章 線切割加工,第一節(jié) 線切割概述 1 名稱介紹,第二章 線切割加工,第一節(jié) 線切割概述 2 機床分類,往復走絲電火花線切割機床的走絲速度為612 m/s，及快走絲是我國獨創(chuàng)的機種。,自1970年9月由第三機械工業(yè)部所屬國營長風機械總廠研制成功“數字程序自動控制線切割機床”，為該類機床國內首創(chuàng)。,1972年第三機械工業(yè)部對工廠生產的CKX數控線切割機床進行技術鑒定，認為已經達到當時國內先進水平。1973年開始投入批量生產。,1981年9月成功研制出具有錐度切割功能的

13、DK3220型的坐標數控機，產品的最大特點是具有1.5度錐度切割功能,中走絲線切割和快走絲線切割只有中國大陸生產 。經常見到到品牌有：日本沙迪克，臺灣慶鴻、北京阿奇夏米爾、上海特略、蘇三光、蘇州中航長風，蘇州寶瑪，泰州冬慶,中走絲：屬往復高速走絲電火花線切割機床范疇，是在高速往復走絲電火花線切割機上實現多次切割功能，被俗稱為“中走絲線切割”,第二章 線切割加工,第一節(jié) 線切割概述 3 線切割歷史,1943年，蘇聯學者拉扎連科夫婦研究發(fā)明電火花加工,1957年，前蘇聯研制出電火花線切割機床。,1951年我國開始電火花的試驗研究工作1958年著手設計簡易線切割機床,1961年我國自行研制出靠模信形

14、的電火花線切割機床,1963年上海電表廠工程師張維良發(fā)明了我國獨有的電火花高速走絲線切割機床,1979年我國成立全國性的電加工學會,1981年我過高校間成立了特種加工教學研究會,2010年在上海召開第16屆屆國際電加工會議（ISEM）該會議歷來被稱為特種加工領域發(fā)展趨勢的風向標（3年一次）,1870年英國科學家普利斯特里 最早發(fā)現電對金屬的腐蝕作用,電火花線切割加工法是在1955年首先由蘇聯發(fā)表， 1957年蘇聯首先研制出A207型光電跟蹤電火花線切割機， 1965年蘇聯研制出數字控制電火花線切割機NC-WEDM, 1969年瑞士研制成功數控電火花線切割機 日本在1972年由西部電機株式會社推

15、出EW-20型數控電火花線切割機， 目前除蘇聯、瑞士及日本外美國也生產線切割機。 我國是世界上最早生產電火花線切割機的國家之一，早在1958年我國便開始設計研制簡易線切割機， 1961年我國研制成功靠?？刂齐娀鸹ň€切割機，1967年我國研制成功第一臺數控電火花線切割機，當時的數控機是采用分立元件的一種專用計算機，也就是大家稱為第一代的數控機。,第二章 線切割加工,第一節(jié) 線切割概述 4 國產線切割狀況,4臺,3800臺,15000臺,320000臺,第二章 線切割加工,第一節(jié) 線切割概述 5 慢走絲品牌介紹,臺灣慶鴻公司 蘇州中特公司 北京阿奇夏米爾（與瑞士阿奇、夏米爾） 蘇州三光科技公司（與

16、日本沙迪克公司） 蘇州電加工機床研究所（與日本FUNAC公司） 漢川機床公司（與日本沙迪克、印度某公司）,瑞士夏米爾公司的240CC、440CC機 日本三菱電機公司的FA-V超高速高性能機,標準機 ￥100萬,入門機 ￥80萬,一般 ￥60萬,高檔機￥200萬,瑞士阿奇公司的XENON系列（北京阿奇夏米爾公司） 夏米爾公司的380系列 （北京阿奇夏米爾公司 ） 日本沙迪克公司的AQ系列（蘇州沙迪克特種公司） 三菱電機公司的FA系列（大連三菱公司）,瑞士夏米爾公司的千系列機床 日本三菱電機公司的PA系列超高精度機 日本牧野公司的UPJ-2超精密機,第二章 線切割加工,第一節(jié) 線切割概述 6 慢走

17、絲特有技術,第二章 線切割加工,第一節(jié) 線切割概述 7 慢走絲機床精度,第二章 線切割加工,第一節(jié) 線切割概述 8 慢走絲加工精度,第五章 線切割加工,第一節(jié) 線切割概述 9 機床展示,瑞士夏米爾,臺灣慶鴻,北京阿奇夏米爾,泰州冬慶祝,蘇三光,蘇州寶瑪,第二章 線切割加工,第二節(jié) 線切割的特點及應用,硬質合金切割，復雜平面、微細機構等,加工切削量少、切縫小，電極簡單等,1它以0.030.35mm的金屬線為電極工具，不需要制造特定形狀的電極。,4可無視電極絲損耗（高速走絲切割采用低損耗脈沖電源；慢速走絲線切割采用單向連續(xù)供絲，在加工區(qū)總是保持新電極絲加工），加工精度高,2雖然加工的對象主要是平面

18、形狀，但是除了有金屬絲直徑決定的內側腳的最小直徑R（金屬線半徑+放電間隙）這樣的限制外，任何的限制外，任何復雜的開頭都可以加工。,3輪廓加工所需加工切削量少，能有效地節(jié)約貴重的材料。無論被加工工件的硬度如何，只要是導體或半導體的材料都能實現加工。,5依靠微型計算機控制電極絲軌跡和間隙補償功能，同時加工凹凸兩種模具時，間隙可任意調節(jié)。,6采用乳化液或去離水的工作液，不必擔心發(fā)生火災，可以晝夜無人連續(xù)加工。很適合小批零件和試制品的生產加工，加工周期短，應用靈活。,7采用四軸聯動，可加工上，下面異形體，形狀扭曲曲面體，變錐度等零件。,第二章 線切割加工,第二節(jié) 線切割的特點及應用 1 線切割的特點,

19、第二章 線切割加工,第二節(jié) 線切割的特點及應用 2 線切割的應用,第二章 線切割加工,第三節(jié) 線切割加工原理,第二章 線切割加工,電 離,放 電,爆 炸,排 屑,恢 復,電 離,放 電,爆 炸,排 屑,恢 復,一次脈沖 放電循環(huán) 的五個階段,第三節(jié) 線切割加工原理 1 一次脈沖放電循環(huán)的五個階段,第二章 線切割加工,第三節(jié) 線切割加工原理 1 一次脈沖放電循環(huán)的五個階段,第二章 線切割加工,第三節(jié) 線切割加工原理 1 一次脈沖放電循環(huán)的五個階段 第一階段 -電離,第一個階段電離,由于工件（正極）和電極絲（負極）表面存在著微觀的凹凸不平，在兩者相距最近點上電場強度最大，會使間隙中的液體介質電離成

20、電子和正離子，形成放電通道。,第二章 線切割加工,第三節(jié) 線切割加工原理 1 一次脈沖放電循環(huán)的五個階段 第二階段 -放電,第二個階段放電,由于在電場力的作用下，電子高速流向陽極，正離子流向陰極，產生火花放電。,第二章 線切割加工,第三個階段爆炸,由于放電通道中電子和正離子高速運動時相互碰撞，產生大量的熱能。陽極和陰極表面受高速電子和正離子的撞擊，其動能轉化成熱能，因此兩極之間沿通道形成了一 個溫度高達10.000 12.0000的瞬間高溫熱源。在熱源作用區(qū)的工件面金屬會很快熔化，甚至氣化。通道周圍的液體介質一部分則被氣化產生了很高的瞬時壓力，在高壓是作用下熔融的金屬液體和蒸汽被排擠、拋出二進

21、入工作液中。以上過程都是在極短的時間內完成的，因此具有突然膨脹爆炸的特性，所以可以聽見輕微的劈啪聲。,第三節(jié) 線切割加工原理 1 一次脈沖放電循環(huán)的五個階段 第三階段 -爆炸,第二章 線切割加工,第三節(jié) 線切割加工原理 1 一次脈沖放電循環(huán)的五個階段 第四階段 -排 屑,第四個階段排屑,由熱膨脹產生的爆炸力使得一部分熔化和氣化了的金屬從間隙中噴出產生火花，并將另一部分拋入間隙中的液體介質中冷卻，凝固成細小的微粒隨介質流動排出。,第二章 線切割加工,第三節(jié) 線切割加工原理 1 一次脈沖放電循環(huán)的五個階段 第五階段 -恢復,第五個階段恢復,在一次脈沖放電后，兩極間的電壓急劇下降為零，使間隙中的介質

22、及時消除電離，恢復絕緣性能。倒此完成一次脈沖放電過程。,第二章 線切割加工,第三節(jié) 線切割加工原理 2 線切割加工必須具備的基本條件 第一-必須有足夠放電能量,第一 -必須有的放電能量,實現線切割加工必須具備的基本條件,必須有足夠的放電能量，以保證放電部位的金屬迅速熔化和氣化。,第二章 線切割加工,第三節(jié) 線切割加工原理 2 線切割加工必須具備的基本條件 第二-必須是瞬時的脈沖放電,第二-必須是瞬時的脈沖放電,必須是瞬時的脈沖放電，以使放電所產生的熱量來不及傳導呆其他部分，使每次熔化和氣化的金屬微粒極小，保證加工精度。,實現線切割加工必須具備的基本條件,第二章 線切割加工,第三-必須合適的脈沖

23、間歇,在一次脈沖放電之后，如果沒有放電間歇，就會產生連續(xù)的電弧，易燒傷工件表面，從而無法保證尺寸精度和表面精度。連續(xù)的電弧產生的高溫會使電極絲迅速損耗，造成斷絲，使加工無法進行。如果放電間歇時間過短，電腐蝕財產物和氣泡來不及排除，就會改變間隙中的介質成分和絕緣強度，影響電離過程，所以要保證合適的間歇，使電腐蝕物和氣泡及時排除，為下階段脈沖放電做好準備。,實現線切割加工必須具備的基本條件,第三節(jié) 線切割加工原理 2 線切割加工必須具備的基本條件 第三-必須有合適的脈沖間歇,第二章 線切割加工,實現線切割加工必須具備的基本條件,第三節(jié) 線切割加工原理 2 線切割加工必須具備的基本條件 第四-必須保

24、持一定距離形成放電間隙,第四必須保持一定的距離以形成放電間隙,必須保證電極絲和工件之間始終保持一定距離以形成放電間隙。一旦電極絲和工件之間發(fā)生短路，它們之間是電壓就會下降為零，不再發(fā)生放電。間隙的大小與加工電壓（放電間隙-隨著空載電壓的提高而增大）及介質有關?？刂葡到y(tǒng)可通過調節(jié)進給速度來保證一定放電間隙，并在發(fā)生短路時使電極絲自動回退以消除短路。,第二章 線切割加工,第三節(jié) 線切割加工原理 2 線切割加工必須具備的基本條件 第五-必須有合適的放電介質,第五放電必須在具有一定絕緣性的液體介質中進行,放電必須在具有一定絕緣性的液體介質中進行，它既要避免電極絲和工件之間發(fā)生短路，又要在電場力是作用下發(fā)生電離，從而形成導電通道。液體介質還要有良好的流動性，以便將電蝕產物從放電間隙中