數(shù)控電火花線切割加工技術(shù)

電火花加工又稱放電加工（ElectricalDischargeMachining簡稱EDM），按加工方式不同電火花加工又分為電火花成形加工，電火花線切割加工、電火花高速小孔加工，電火花表面強化與刻字等幾種。這里我們只學(xué)習(xí)工廠應(yīng)用較普遍的電火花成形加工、電火花線切割加工的加工原理、特點、應(yīng)用和工藝。第五章數(shù)控電火花線切割加工技術(shù)1目前一頁\總數(shù)四十頁\編于二十一點電火花成形加工機床電火花成形加工原理電火花成形加工特點及應(yīng)用影響電火花成形加工因素電火花線切割加工機床電火花線切割加工原理電火花線切割加工特點應(yīng)用電火花線切割加工工藝電火花成形加工機床2目前二頁\總數(shù)四十頁\編于二十一點

機床主體：用于夾持工具電極及支承工件，保證它們的相對位置，并實現(xiàn)電極在加工過程中的穩(wěn)定進給運動。

脈沖電源：把交流電流轉(zhuǎn)換成一定頻率的單向脈沖電流。伺服系統(tǒng)：使主軸作伺服進給運動。工作液循環(huán)系統(tǒng)：提供清潔的、有一定壓力的工作液。

常見的電火花成形加工機床由機床主體、脈沖電源、伺服系統(tǒng)、工作液循環(huán)系統(tǒng)等幾個部分組成。一、電火花成形加工機床第一節(jié)電火花成形加工3目前三頁\總數(shù)四十頁\編于二十一點

電火花成形加工的基本原理是基于工具和工件（正、負電極）之間脈沖火花放電時的電腐蝕現(xiàn)象來蝕除多余的金屬，以達到對零件的尺寸、形狀及表面質(zhì)量預(yù)定的加工要求。

自動進給調(diào)節(jié)裝置能使工件和工具電極保持給定的放電間隙。脈沖電源輸出的電壓加在液體介質(zhì)中的工件和工具電極(以下簡稱電極)上，當(dāng)電壓升高到液體介質(zhì)的擊穿電壓時，會使液體介質(zhì)在絕緣強度最低處被擊穿，產(chǎn)生火花放電。瞬間高溫使工件和電極表面都被蝕除掉一小塊材料，形成小的凹坑。

一次脈沖放電之后，兩極間的電壓急劇下降到接近于零，間隙中的電介質(zhì)立即恢復(fù)到絕緣狀態(tài)。此后，兩極間的電壓再次升高，又在另一處絕緣強度最小的地方重復(fù)上述放電過程。多次脈沖放電的結(jié)果，使整個被加工表面由無數(shù)小的放電凹坑構(gòu)成二、電火花成形加工原理4目前四頁\總數(shù)四十頁\編于二十一點1）必須使接在不同極性上的工具和工件之間保持一定的距離以形成放電間隙。2）脈沖波形是單向的。3）放電必須在具在有一定絕緣性能的液體介質(zhì)中進行。4）有足夠的脈沖放電能量，以保證放電部位的金屬被熔化或氣化。脈沖電流波形圖三、電火花成形加工的條件5目前五頁\總數(shù)四十頁\編于二十一點概念

產(chǎn)生原因火花放電時電極和工件都會被蝕除掉，但蝕除的速度是不同的，這種現(xiàn)象稱為極性效應(yīng)。

由于電子的質(zhì)量小、離子質(zhì)量大，它們在電場力作用下轟擊陽極和陰極的能量不同。長脈沖加工時，正離子對負極的轟擊能量大，工件接負極（稱負極性加工）。短脈沖加工時正好相反。極性效應(yīng)愈顯著愈好！四、極性效應(yīng)6目前六頁\總數(shù)四十頁\編于二十一點適合于機械加工方法難于加工的材料的加工，如淬火鋼、硬質(zhì)合金、耐熱合金等?？杉庸ぬ匦】?、深孔、窄縫及復(fù)雜形狀的零件，如各種型孔、立體曲面、復(fù)雜形狀的工件，小孔、深孔、窄縫等。優(yōu)點缺點只能加工導(dǎo)電工件。加工速度慢。由于存在電極損耗，加工精度受限制。五、電火花成形加工的特點7目前七頁\總數(shù)四十頁\編于二十一點電火花成形加工主要用于電火花穿孔（用電火花成形加工方法加工通孔）和電火花型腔加工。

電火花穿孔加工：主要用于加工沖模和各種異形孔。

電火花型腔加工：主要用于加工各類型腔模和各類復(fù)雜的型腔零件。

表面處理型腔加工屬于盲孔加工，金屬蝕除量大，工作液循環(huán)困難，電蝕產(chǎn)物排除條件差，加工面積大，加工過程中要求電規(guī)準(zhǔn)的調(diào)節(jié)范圍也較大；型腔復(fù)雜，電極損耗不均勻，影響加工精度。六、電火花成形加工的應(yīng)用8目前八頁\總數(shù)四十頁\編于二十一點電火花成型加工應(yīng)用舉例花紋、文字加工冷沖模穿孔加工型腔加工窄縫深槽加工9目前九頁\總數(shù)四十頁\編于二十一點影響加工速度的因素影響加工精度的因素影響表面質(zhì)量的因素矩形脈沖的峰值電流、脈沖寬度和脈沖間隙；工件材料（熔點、沸點、導(dǎo)熱率）工作液機床精度、工件的裝夾精度、電極制造及裝夾精度放電間隙電極損耗脈沖寬度峰值電流七、影響電火花成形加工因素10目前十頁\總數(shù)四十頁\編于二十一點一、電火花冷沖模穿孔加工工藝方法將凸模加長作電極，加工后去掉加長部分。凸模的加長部分選用與凸模不同的材料，如鑄鐵、銅等粘接或釬焊在凸模上，與凸模一起加工，以粘接或釬焊部分作穿孔電極的工作部分。當(dāng)凸、凹模配合間隙很小不好直接保證放電間隙時時，可將電極的工作部分用化學(xué)浸蝕法蝕除一層金屬，反之，可以用電鍍法將電極工作部位的斷面尺寸均勻擴大以滿足加工時的間隙要求。直接法混合法穿孔加工圖八、電火花成形加工工藝11目前十一頁\總數(shù)四十頁\編于二十一點二、電火花型腔加工工藝方法用多個電極，依次更換加工同一個型腔，用于精密型腔加工。

根據(jù)型腔的幾何形狀，把電極分解成若干個，用主型腔電極加工型腔主要部分，再用副型腔電極加工出尖角、窄縫型腔等部位。圖片單電極法多電極法分解電極法

單電極加工形狀簡單、精度要求不高的型腔。單電極搖動完成型腔的粗、中、精加工。12目前十二頁\總數(shù)四十頁\編于二十一點三、電極材料常用電極材料種類電極材料的選用應(yīng)選擇損耗小、加工過程穩(wěn)定、生產(chǎn)率高、機械加工性能良好、來源豐富、價格低廉的材料作電極材料。

表型腔加工常用電極材料主要是石墨和黃銅電火花穿孔：紫銅、鑄鐵、鋼等。紫銅。紫銅組織致密，適用于形狀復(fù)雜輪廓清晰、精度要求較高模具。石墨電極容易成形，密度小，宜作大、中型電極。13目前十三頁\總數(shù)四十頁\編于二十一點四、電規(guī)準(zhǔn)的選擇與轉(zhuǎn)換粗規(guī)準(zhǔn)

中規(guī)準(zhǔn)精規(guī)準(zhǔn)

電規(guī)準(zhǔn)是電火花加工中所選用的一組電脈沖參數(shù)。電規(guī)準(zhǔn)應(yīng)根據(jù)工件的加工要求、電極和工件材料、加工的工藝指標(biāo)等因素來選擇。通常要用幾個規(guī)準(zhǔn)才能完成凹模型孔或型腔模型腔加工的全過程。粗規(guī)準(zhǔn)主要用于粗加工。一般采用較大的電流峰值，較長的脈沖寬度。中規(guī)準(zhǔn)是粗、精加工間過渡性的電規(guī)準(zhǔn)，中等大小的電流峰值和脈沖寬度。精規(guī)準(zhǔn)用來進行精加工，采用小的電流峰值、高頻率和短的脈沖寬度。14目前十四頁\總數(shù)四十頁\編于二十一點五、電極的裝夾和校正常用的電極夾具

用直角尺、百分表測定電極垂直度

按電極固定板基準(zhǔn)面校正電極

圖圖圖15目前十五頁\總數(shù)四十頁\編于二十一點

電火花線切割加工是在電火花成形加工基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，它是用線狀電極（鉬絲或銅絲）通過火花放電對工件進行切割。

電火花線切割加工機床根據(jù)電極絲運行速度不同分為快走絲(8-10m/s)和慢走絲(0.2m/s)兩種機床，其組成主要包括：機床主體：包括床身、坐標(biāo)工作臺、走絲機構(gòu)等；脈沖電源：把交流電流轉(zhuǎn)換成一定頻率的單向脈沖電流；

控制系統(tǒng)：控制機床運動；工作液循環(huán)系統(tǒng)：提供清潔的、有一定壓力的工作液。第二節(jié)電火花線切割加工一、線切割加工機床16目前十六頁\總數(shù)四十頁\編于二十一點

線切割加工的基本原理與電火花成形加工相同，但加工方式不同，它是用細金屬絲作電極。線切割加工時，線電極一方面相對于工件不斷地移動(慢速走絲是單向移動，快速走絲是往返移動)，另一方面，裝夾工件的十字工作臺，由數(shù)控伺服電動機驅(qū)動，在x、y軸方向?qū)崿F(xiàn)切割進給，使線電極沿加工圖形的軌跡運動對工件進行切割加工。

二、電火花線切割加工原理17目前十七頁\總數(shù)四十頁\編于二十一點適合于機械加工方法難于加工的材料的加工，如淬火鋼、硬質(zhì)合金、耐熱合金等。以金屬線為工具電極，節(jié)約了電極設(shè)計和制造費用和時間，能方便地加工形狀復(fù)雜的外形和通孔。沖模加工的凸凹模間隙可以任意調(diào)節(jié)。優(yōu)點三、電火花線切割加工的特點缺點被加工材料必須導(dǎo)電。不能加工盲孔。18目前十八頁\總數(shù)四十頁\編于二十一點四、電火花線切割加工的應(yīng)用實例各種零件的加工冷沖凸模的加工多孔窄縫加工19目前十九頁\總數(shù)四十頁\編于二十一點五、電火花線切割加工工藝指標(biāo)切割速度切割精度表面粗糙度即單位時間內(nèi)電極絲中心線在工件上切過的面積總和，快走絲線為40~80mm2／min，慢走絲可達350mm2／min。

快走絲線切割加工的Ra值一般為1.25~2.5μm慢走絲線切割的Ra值可達0.3μm?？熳呓z線切割精度可達一般為±0.015~0.02mm；慢走絲線切割精度可達±0.001mm左右。20目前二十頁\總數(shù)四十頁\編于二十一點六、影響工藝指標(biāo)的主要因素主要電參數(shù)線電極工件厚度1）峰值電流2）脈沖寬度3）脈沖間隔

工件太薄，電極絲易產(chǎn)生抖動，對加工精度和表面粗糙度不利。工件太厚，工作液難于進入和充滿放電間隙，加工穩(wěn)定性差。1）直徑：2)走絲速度21目前二十一頁\總數(shù)四十頁\編于二十一點七、線切割加工工藝過程

分析l零件圖指定工藝路線選配工作液模坯準(zhǔn)備確定切割路線機械加工基準(zhǔn)凹模型孔漏料部分、螺釘孔、銷釘孔、穿絲孔等計算偏移量編制程序淬火回火磨削基準(zhǔn)面退磁線切割確定電極絲選擇電參數(shù)22目前二十二頁\總數(shù)四十頁\編于二十一點八、零件工藝分析線電極軌跡與加工面距離l=d／2+δ凹角尺寸分析線電極軌跡：零件凹角半徑：

R1≥l=d／2+δ精度和表面粗糙度的分析加工精度和表面粗糙度應(yīng)符合要求23目前二十三頁\總數(shù)四十頁\編于二十一點九、線電極的選擇一般情況下，快速走絲機床常用鉬絲作線電極，鎢絲或其它昂貴金屬絲因成本高而很少用，其它線材因抗拉強度低，在快速走絲機床上不能使用。慢速走絲機床上則可用各種銅絲、專用合金絲以及鍍層(如鍍鋅等)的電極絲。

24目前二十四頁\總數(shù)四十頁\編于二十一點十、穿絲孔的確定直徑一般￠3～10mm為使切割軌跡短和更于編程，穿絲孔應(yīng)設(shè)在邊角處、在已知坐標(biāo)尺寸的交點處或型孔中心。為避免將坯件外形切斷引起變形，應(yīng)在坯料內(nèi)打穿絲孔。凹模、孔類零件凸模類零件穿絲孔的尺寸25目前二十五頁\總數(shù)四十頁\編于二十一點十一、工件校正和裝夾夾具定位用百分表找正懸臂式兩端支撐式橋式支撐式工件的校正工件的裝夾方式26目前二十六頁\總數(shù)四十頁\編于二十一點十二、線電極位置的校正目視法

火花法

自動法

利用機床自動找正功能找孔中心利用線電極與工件在一定間隙時發(fā)生火花放電來確定線電極的坐標(biāo)位置直接利用目視或借助于放大鏡來確定線電極的坐標(biāo)位置27目前二十七頁\總數(shù)四十頁\編于二十一點電火花穿孔加工圖g—入電間隙z—裁間隙g=z

28目前二十八頁\總數(shù)四十頁\編于二十一點型腔加工工藝方法圖單電極搖動加工多電極加工１－模具２－精加工后的型腔３－中加工后的型腔４－粗加工后的型腔基本搖動模式錐度搖動模式29目前二十九頁\總數(shù)四十頁\編于二十一點常用電極材料電極材料電火花加工性能機械加工性能說明加工穩(wěn)定性電極損耗鋼較差中等好在選擇電參數(shù)時應(yīng)注意加工的穩(wěn)定性鑄鐵一般中等好石墨尚好較小尚好機械強度較差，易崩角黃銅好大尚好電極損耗太大紫銅好較小尚好磨削困難銅鎢合金好小尚好價格貴，多用于深孔、直壁孔、硬質(zhì)合金穿孔銀鎢合金好小尚好價格昂貴，用于精密及有特殊要求的加工30目前三十頁\總數(shù)四十頁\編于二十一點常用電極夾具電極柄鉆夾頭U形夾頭電極套筒管狀電極夾頭31目前三十一頁\總數(shù)四十頁\編于二十一點用直角尺、百分表測定人工校正一般以工作臺面x、y水平方向為基準(zhǔn)，用百分表、千分表、塊規(guī)或角尺，在電極橫、縱(即x、y方向)兩個方向作垂直校正和水平校正，保證電極軸線與主軸進給軸線一致，保證電極工藝基準(zhǔn)與工作臺面x、y基準(zhǔn)平行。

用直角尺測定電極垂直度

用百分表測定電極垂直度

32目前三十二頁\總數(shù)四十頁\編于二十一點按電極固定板基準(zhǔn)面校正電極在制造電極時電極軸線必須與電極固定板基準(zhǔn)面垂直，校正時用百