線切割加工的基本原理及設備

第二章線切割加工的基本原理及設備2.1線切割加工的物理本質及特點2.2電火花線切割加工機床簡介習題遼陽職業(yè)技術學院線切割加工的基本原理及設備共30頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第1頁! 2.1電火花線切割加工的特點 1．特點 (1)工原理：是通過電火花放電產生的熱來熔解去除金屬的，所以加工材料的難易與材料的硬度無關，加工中不存在顯著的機械切削力。 (2)可以加工硬質合金等一切導電材料。 (3)最小角部半徑有限制。線切割加工中最小角部半徑為電極絲的半徑加上加工間隙。(4)線切割加工是利用移動的細金屬導線(銅絲或鉬絲)做電極，對工件進行脈沖火花放電，切割成型的一種工藝方法，如圖2-1所示。

遼陽職業(yè)技術學院線切割加工的基本原理及設備共30頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第2頁!圖2-1線切割加工遼陽職業(yè)技術學院線切割加工的基本原理及設備共30頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第3頁! 圖2-2線切割加工產品實例遼陽職業(yè)技術學院線切割加工的基本原理及設備共30頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第4頁! 快速走絲線切割機床的電極絲作高速往復運動，一般走絲速度為8～10m/s，是我國獨創(chuàng)的電火花線切割加工模式?？焖僮呓z線切割機床上運動的電極絲能夠雙向往返運行，重復使用，直至斷絲為止。線電極材料常用直徑為0.10～0.30mm的鉬絲(有時也用鎢絲或鎢鉬絲)。對小圓角或窄縫切割，也可采用直徑為0.6mm的鉬絲。 工作液通常采用乳化液。快速走絲線切割機床結構簡單、價格便宜、生產率高，但由于運行速度快，工作時機床震動較大。鉬絲和導輪的損耗快，加工精度和表面粗糙度就不如慢速走絲線切割機床，其加工精度一般為0.01～0.02mm，表面粗糙度Ra為1.25～2.5μm。遼陽職業(yè)技術學院線切割加工的基本原理及設備共30頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第5頁! 2．型號 國標規(guī)定的數(shù)控電火花線切割機床的型號，如DK7725的基本含義為：D為機床的類別代號，表示是電加工機床；K為機床的特性代號，表示是數(shù)控機床；個7為組代號，表示是電火花加工機床，第二個7為系代號(快走絲線切割機床為7，慢走絲線切割機床為6，電火花成型機床為1)；25為基本參數(shù)代號，表示工作臺橫向行程為250mm。 2.2.2快走絲線切割機床簡介 由于科學技術的發(fā)展，目前在生產中使用的快走絲線切割機床幾乎全部采用數(shù)字程序控制，這類機床主要由機床本體、脈沖電源、數(shù)控系統(tǒng)和工作液循環(huán)系統(tǒng)組成。遼陽職業(yè)技術學院線切割加工的基本原理及設備共30頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第6頁! 不論是哪種控制方式，電火花線切割機床最終都是通過坐標工作臺與絲架的相對運動來完成零件加工的，坐標工作臺應具有很高的坐標精度和運動精度，而且要求運動靈敏、輕巧，一般都采用“十”字滑板、滾珠導軌，傳動絲杠和螺母之間必須消除間隙，以保證滑板的運動精度和靈敏度。 3)運絲機構 在快走絲線切割加工時，電極絲需要不斷地往復運動，這個運動是由運絲機構來完成的。最常見的運絲機構是單滾筒式，電極絲繞在儲絲筒上，并由絲筒作周期性的正反旋轉使電極絲高速往返運動。儲絲筒軸向往復運動的換向及行程長短由無觸點接近開關及其撞桿控制(如圖3)，調整撞桿的位置即可調節(jié)行程的長短。遼陽職業(yè)技術學院線切割加工的基本原理及設備共30頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第7頁! 4)絲架 運絲機構除上面所敘述的內容外，還包括絲架。絲架的主要作用是在電極絲快速移動時，對電極絲起支撐作用，并使電極絲工作部分與工作臺平面保持垂直。為獲得良好的工藝效果，上、下絲架之間的距離宜盡可能小。 為了實現(xiàn)錐度加工，最常見的方法是在上絲架的上導輪上加兩個小步進電動機，使上絲架上的導輪作微量坐標移動(又稱U、V軸移動)，其運動軌跡由計算機控制。遼陽職業(yè)技術學院線切割加工的基本原理及設備共30頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第8頁! (2)加工控制。它能根據(jù)放電間隙大小與放電狀態(tài)控制進給速度，使之與工件材料的蝕除速度相平衡，保持正常的穩(wěn)定切割加工。 目前絕大部分機床采用數(shù)字程序控制，并且普遍采用繪圖式編程技術，操作者首先在計算機屏幕上畫出要加工的零件圖形，線切割專用軟件(如YH軟件、北航海爾的CAXA線切割軟件)會自動將圖形轉化為ISO代碼或3B代碼等線切割程序。遼陽職業(yè)技術學院線切割加工的基本原理及設備共30頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第9頁! 2.2.3慢走絲線切割機床簡介 同快走絲線切割機床一樣，慢走絲線切割機床也是由機床本體、脈沖電源、數(shù)控系統(tǒng)等部分組成的。但慢走絲線切割機床的性能大大優(yōu)于快走絲線切割機床，其結構具有以下特點： 1．主體結構 1)機頭結構 機床和錐度切割裝置(U，V軸部分)實現(xiàn)了一體化，并采用了桁架鑄造結構，從而大幅度地強化了剛度。

遼陽職業(yè)技術學院線切割加工的基本原理及設備共30頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第10頁!圖2-4去離子系統(tǒng)

濾芯

過濾筒

潔水箱污水箱遼陽職業(yè)技術學院線切割加工的基本原理及設備共30頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第11頁! 3—導向孔模塊 可使電極絲在張緊輪上正確地進行導向 5—張緊輪 在電極絲上施加必要的張力 6—壓緊輪 防止電極絲張力變動的輔助輪 7—毛氈 去除附著在電極絲上的渣滓 8—斷絲檢測器 檢查電極絲送進是否正常，若不正常送進，則發(fā)出報警信號，提醒發(fā)生電極絲斷絲等故障 9—毛刷 防止電極絲斷絲時從輪子上脫出遼陽職業(yè)技術學院線切割加工的基本原理及設備共30頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第12頁! 圖2-6為北京阿奇工業(yè)電子有限公司某型號慢走絲線切割機床的送絲圖。

(a)電極絲送絲示意圖(b)電極絲送絲圖圖2-6電極絲送絲圖遼陽職業(yè)技術學院線切割加工的基本原理及設備共30頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第13頁! 此功能主要用于檢查程序每一段的執(zhí)行情況。 (5)暫停功能。暫時中止當前的功能(如加工、單段加工、模擬、回退等)。 (6)MDI功能。手動數(shù)據(jù)輸入方式輸入程序功能，即可通過操作面板上的鍵盤，把數(shù)控指令逐條輸入存儲器中。 (7)進給控制功能。能根據(jù)加工間隙的平均電壓或放電狀態(tài)的變化，通過取樣、變頻電路，不斷定期地向計算機發(fā)出中斷申請，自動調整伺服進給速度，保持平均放電間隙，使加工穩(wěn)定，提高切割速度和加工精度。

遼陽職業(yè)技術學院線切割加工的基本原理及設備共30頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第14頁! (13)斷電保護功能。在加工時如果突然發(fā)生斷電，系統(tǒng)會自動將當時的加工狀態(tài)記下來。在下次來電加工時，系統(tǒng)自動進入自動方式，并提示： 從斷電處開始加工嗎按OFF鍵退出按RST鍵繼續(xù) 這時，如果想繼續(xù)從斷電處開始加工，則按下RST鍵，系統(tǒng)將從斷電處開始加工，否則按OFF鍵退出加工。 使用該功能的前提是：不要輕易移動工件和電極絲，否則來電繼續(xù)加工時，會發(fā)生很長時間的回退，影響加工效果甚至導致工件報廢。 (14)分時控制功能?？梢砸贿呥M行切割加工，一邊編寫另外的程序。遼陽職業(yè)技術學院線切割加工的基本原理及設備共30頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第15頁!圖2-7軌跡跳步遼陽職業(yè)技術學院線切割加工的基本原理及設備共30頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第16頁! (5)線切割加工中產品的形狀是通過工作臺按給定的控制程序移動而合成的，只對工件進行輪廓圖形加工，余料仍可利用。 (6)線切割加工用移動的細金屬導線(銅絲或鉬絲)做電極。加工中由于電極絲連續(xù)移動，使新的電極絲不斷地補充和替換在電蝕加工區(qū)受到損耗的電極絲，避免了電極損耗對加工精度的影響。(7)線切割加工只能加工通孔及邊緣，能方便地加工出小孔、形狀復雜的窄縫及各種形狀復雜的零件(如圖2-2所示)。遼陽職業(yè)技術學院線切割加工的基本原理及設備共30頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第17頁!2.2電火花線切割加工機床簡介 2.2.1機床分類、型號 1．分類 線切割加工機床可按多種方法進行分類，通常按電極絲的走絲速度分成快速走絲線切割機床(WEDM-HS)與慢速走絲線切割機床(WEDM-LS)。 1)快速走絲線切割機床

遼陽職業(yè)技術學院線切割加工的基本原理及設備共30頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第18頁! 2)慢速走絲線切割機床 慢速走絲線切割機床走絲速度低于0.2m/s。常用黃銅絲(有時也采用紫銅、鎢、鉬和各種合金的涂覆線)作為電極絲，銅絲直徑通常為0.10～0.35mm。電極絲僅從一個單方向通過加工間隙，不重復使用，避免了因電極絲的損耗而降低加工精度。同時由于走絲速度慢，機床及電極絲的震動小，因此加工過程平穩(wěn)，加工精度高，可達0.005mm，表面粗糙度Ra≤0.32μm。 慢速走絲線切割機床的工作液一般采用去離子水、煤油等，生產率較高。 慢走絲機床主要由日本、瑞士等國生產，目前國內有少數(shù)企業(yè)引進國外先進技術與外企合作生產慢走絲機床。遼陽職業(yè)技術學院線切割加工的基本原理及設備共30頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第19頁! 1．機床本體 機床本體主要由床身、工作臺、運絲機構和絲架等組成，具體介紹如下： 1)床身 床身是支承和固定工作臺、運絲機構等的基體。因此，要求床身應有一定的剛度和強度，一般采用箱體式結構。床身里面安裝有機床電氣系統(tǒng)、脈沖電源、工作液循環(huán)系統(tǒng)等元器件。 2)工作臺 目前在電火花線切割機床上采用的坐標工作臺，大多為X、Y方向線性運動。遼陽職業(yè)技術學院線切割加工的基本原理及設備共30頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第20頁! 這種形式的運絲機構的優(yōu)點是結構簡單、維護方便，因而應用廣泛。其缺點是繞絲長度小，電動機正反轉動頻繁，電極絲張力不可調。圖2-3快走絲線切割機床結構圖遼陽職業(yè)技術學院線切割加工的基本原理及設備共30頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第21頁! 2．脈沖電源 電火花線切割加工的脈沖電源與電火花成型加工作用的脈沖電源在原理上相同，不過受加工表面粗糙度和電極絲允許承載電流的限制，線切割加工脈沖電源的脈寬較窄(2～60μs)，單個脈沖能量、平均電流(1～5A)一般較小，所以線切割總是采用正極性加工。 3．數(shù)控系統(tǒng) 數(shù)控系統(tǒng)在電火花線切割加工中起著重要作用，具體體現(xiàn)在兩方面： (1)軌跡控制作用。它精確地控制電極絲相對于工件的運動軌跡，使零件獲得所需的形狀和尺寸。

遼陽職業(yè)技術學院線切割加工的基本原理及設備共30頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第22頁! 4.工作液循環(huán)系統(tǒng) 工作液循環(huán)與過濾裝置是電火花線切割機床不可缺少的一部分，其主要包括工作液箱、工作液泵、流量控制閥、進液管、回液管和過濾網(wǎng)罩等。工作液的作用是及時地從加工區(qū)域中排除電蝕產物，并連續(xù)充分供給清潔的工作液，以保證脈沖放電過程穩(wěn)定而順利地進行。目前絕大部分快走絲機床的工作液是專用乳化液。乳化液種類繁多，大家可根據(jù)相關資料來正確選用。遼陽職業(yè)技術學院線切割加工的基本原理及設備共30頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第23頁! 2)主要部件 精密陶瓷材料大量用于工作臂、工作臺固定板、工件固定架、導絲裝置等主要部件，實現(xiàn)了高剛度和不易變形的結構。 3)工作液循環(huán)系統(tǒng) 慢走絲線切割機床大多數(shù)采用去離子水作為工作液，所以有的機床(如北京阿奇)帶有去離子系統(tǒng)(如圖2-4所示)。在較精密加工時，慢走絲線切割機床采用絕緣性能較好的煤油作為工作液。遼陽職業(yè)技術學院線切割加工的基本原理及設備共30頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第24頁! 2．走絲系統(tǒng) 慢走絲線切割機床的電極絲在加工中是單方向運動(即電極絲是一次性使用)的。在走絲過程中，電極絲由儲絲筒出絲，由電極絲輸送輪收絲。慢走絲系統(tǒng)一般由以下幾部分組成：儲絲筒、導絲機構、導向器、張緊輪、壓緊輪、圓柱滾輪、斷絲檢測器、電極絲輸送輪、其他輔助件(如毛氈、毛刷)等。 圖2-5為日本沙迪克公司某型號線切割機床的電極絲的送出部分結構圖，其中某些部件的作用如下： 2—圓柱滾輪 可使線電極從線軸平行地輸出，且使張力維持穩(wěn)定遼陽職業(yè)技術學院線切割加工的基本原理及設備共30頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第25頁!圖2-5電極絲送絲裝置遼陽職業(yè)技術學院線切割加工的基本原理及設備共30頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第26頁! 2.2.4線切割機床常見的功能 下面簡單介紹線切割機床較常見的功能。 (1)模擬加工功能。模擬顯示加工時電極絲的運動軌跡及其坐標。 (2)短路回退功能。加工過程中若進給速度太快而電腐蝕速度慢，在加工時出現(xiàn)短路現(xiàn)象，控制器會改變加工條件并沿原來的軌跡快速后退，消除短路，防止斷絲。 (3)回原點功能。遇到斷絲或其他一些情況，需要回到起割點，可用此操作。 (4)單段加工功能。加工完當前段程序后自動暫停，并有相關提示信息，如： 單段停止!按OFF鍵停止加工，按RST鍵繼續(xù)加工。遼陽職業(yè)技術學院線切割加工的基本原理及設備共30頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第27頁! (8)間隙補償功能。線切割加工數(shù)控系統(tǒng)所控制的是電極絲中心移動的軌跡。因此，加工零件時有補償量，其大小為單邊放電間隙與電極絲半徑之