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1、拼搏 钻研 敬业 电火花线切割机床加工有感,江都职教集团机电一系陈志琴,实践内容,线切割机床初步了解加工原理、加工特点程序的编制加工工艺应用和实例介绍设备的维护和保养,1.线切割机床的定义,数控线切割加工（Wire Cut Electrical Discharge Machining，简称WEDM）机床是数控电火花线切割机床的简称，是在电火花成形加工基础上发展起来的。在数控线切割机床上，通过先进的数字化自动控制装置驱动机床运动，采用线状电极依靠火花放电对零件进行切割加工成型。,线切割加工视频,2.线切割机床的组成,主机 由床身、工作台、运丝机构、丝架和工作液系统等组成，是机床的主要部分。脉冲电
2、源 又称高频电源，其作用是把普通的50HZ交流电转换成高频单向脉冲电压。数控系统 以电脑为核心，用程序实现电极丝放电加工全过程的实时控制。,线切割机床的加工原理,如图所示，为数控线切割机床加工的工作原理图,加工的必要条件,要使放电腐蚀原理用于导电材料的尺寸加工，必须具备以下几个基本条件：1.必须保持一定的放电间隙2.必须采用一定频率功率脉冲电源3.必须在一定绝缘性能的介质中进行放电,放电加工的微观过程,加工特点,1)非接触式，适合高硬度难切削材料的加工2)十分适合复杂形孔及外形的加工,3)切缝细，节省宝贵的金属材料4）加工的尺寸精度高，表面粗糙度好,5）易于实现数字控制6）加工的残余应力较小,
3、数控线切割加工工艺的制订,确定加工参数,编制和调试加工程序,零件图工艺分析,工艺准备,零件装夹和位置校正,切割加工,数控线切割加工，一般作为零件加工的最后一道工序，使零件达到图样规定的尺寸、形位精度和表面质量。如图所示，为数控线切割加工的加工过程。,一、零件图的工艺分析,在分析研究零件图样时，主要分析零件的材料牌号、结构参数、加工精度和表面质量等是否符合线切割加工的工艺特征。,当零件为非导电材料，或零件的加工厚度超过线切割机床丝架的跨距，或零件的加工长度超过机床坐标工作台沿x、y两个坐标方向的有效进给行程，一般不宜采用线切割加工。,二、工艺准备,(一)电极丝准备,电极丝是线切割加工过程中必不可
4、少的重要工具，合理选择电极丝的材料、直径及其均匀性是能否保证加工稳定进行的重要环节。,工艺准备,电极丝准备,零件准备,工作液配制,1电极丝材料的选择,电极丝材料应具有良好的导电性、较大的抗拉强度和良好的耐电腐蚀性能，且电极丝的质量应该均匀，直线性好，无弯折和打结现象，便于穿丝。,高速走丝线切割机床上用的电极丝在加工过程中快速往复运行，反复使用，主要采用钼丝和钨钼合金丝，其它线材因抗拉强度低，不能使用。其中尤以钼丝的抗拉强度较高，韧性好，不易断丝，因而应用广泛；钨钼合金丝的加工效果比钼丝好，但抗拉强度较差，价格较贵，仅在特殊情况下使用。,低速走丝线切割机床上用的电极丝在加工过程中作单向低速运行，
5、用一次就丢掉，不必采用高强度的钼丝，一般采用加工过程较为稳定的黄铜丝。但切割零件上的细微缝槽或要求圆角较小时，采用钼丝。,2电极丝直径的选择,电极丝材料不同，其直径范围也不同，一般纯铜丝为0.150.30mm，黄铜丝为0.10.35mm,钼丝为0.060.25mm，钨钼合金丝为0.030.35mm。电极丝直径小，有利于加工出窄缝和内尖角的零件，但线径太细，能够加工的零件厚度也将会受到限制。因此，电极丝直径的大小应根据切缝宽窄、零件厚度及凹角尺寸大小等要求进行确定。线切割加工中使用的电极丝直径，高速走丝为0.120.20mm，低速走丝常用值为0.20mm，精密微细加工时可用0.010.003mm
6、的电极丝。,3电极丝垂直度的校正,电极丝垂直度的校正，是将电极丝校正到与机床坐标工作台表面垂直。重新安装电极丝或机床运行一段时间后，就不能保证电极丝垂直于机床工作台面。因此，电极丝重新安装或运行一段时间后或加工新零件之前，都要进行垂直校正。,(二)零件准备,1工艺基准的选择,为了便于线切割加工，应准备相应的定位基准以保证将零件正确、可靠地装夹在机床或夹具上。通常，选择零件上面积较大的外表面作为主要定位基准，并且所选基准应尽量与图样上的设计基准一致。,在线切割前，还应选好电极丝的找正基准，用来将电极丝调整到相对于零件的正确坐标位置。对于外形是矩形状的零件，若已选择底平面作为主要定位基准，当其上具
7、有两个相互垂直且又同时垂直于底平面的相邻侧面时，应选择这两个侧面作为电极丝的找正基准。对于圆盘形及其它异形状的零件，则一般准备一个与零件上作主要定位基准的平面保证垂直的内孔或穿丝孔作为找正基准。,2切割路线的确定,确定切割路线，即是确定线切割加工的起始点和走向。在线切割加工过程中，零件原有的内部残余应力的平衡状态被破坏，释放出来会引起零件的变形，从而影响切割精度要求。,如图6-5所示，为切割某零件的外形，若选择毛坯外部的A点作为穿丝点，零件轮廓上的a点为切割起始点，则由外向内顺序的切割走向，可有A-a-b-c-d-e-f-a-A和A-a-f-e-d-c-b-a-A两种方案。,后一种方案，当切割
8、完第一边A-a-f后继续加工时，零件部分与夹持部分之间由于材料大部分已被割断，相互之间连接较少，零件刚度大为降低，容易产生变形而影响切割精度，严重时甚至会夹住、拉断电极丝，使加工中断。而前一种方案，则先切向远离夹持部分的方向，待最后再转向夹持部分处将零件切割完成，可减少甚至避免这些不利影响。若选择毛坯外部的B点作为穿丝点，切割起始点为d,则无论选择哪种走向，切割精度都会受到材料变形的影响。,线切割后，在切割起始点处总会残留一个高出加工表面的接痕，称之为突尖，如图6-6所示。,3穿丝孔的确定,为了减少将毛坯外形切断所引起的变形，通常不论切割什么性质的零件，都在毛坯上的适当位置预先钻好穿丝孔，把电
9、极丝从孔中穿入之后才进行切割加工，使毛坯保持完整，如图6-7所示。,在同一块毛坯上要切出两个以上零件时，应针对每个零件设置各自独立的穿丝孔，不能仅设一个穿丝孔将所有零件一次性切割出来。在切割大型零件时，最好沿加工轨迹设置多个穿丝孔，以便切割中发生断丝时能够就近重新穿丝，切入断丝点继续进行切割。,穿丝孔的位置最好选在已知轨迹尺寸的交点处或便于计算的坐标点上，以简化编程时有关坐标尺寸的计算。切割带有封闭型孔的零件时，穿丝孔应位于待切割型孔内部，当设在型孔的中心时，编程计算和电极丝定位操作都较为方便，但无用的切入行程较长。对大的型孔切割，为缩短无用行程，穿丝孔应设在靠近加工轨迹的边角处。切割外形时，
10、可将穿丝孔选在型面以外，并设置在靠近切割起始点处。,切割窄糟时，穿丝孔位置要放在图形的最宽处，不允许穿丝孔与切割轨迹有相交的现象，如图6-8所示。,穿丝孔的直径大小要适宜，孔径太小，不但钻孔难度增加，也不便于穿丝；但若孔径过大，加工起来将耗费很多的工时。常用穿丝孔直径为310mm，如果切割零件的型孔数目较多，孔径较小，排布较为密集，应采用较小的穿丝孔（0.50.3mm），以避免各穿丝孔间相互打通。,(三)工作液的准备,根据线切割机床的类型和加工对象，选择工作液的种类、浓度及导电率等。对于高速走丝线切割加工，一般采用质量分数为10%左右的乳化液，可达到较高的线切割速度。对于低速走丝线切割加工，普
11、遍使用去离子水，适当添加某些导电液，有利于提高切割速度。一般使用电阻率 2x104cm左右的工作液，可达到较高的切割速度（工作液的电阻率过高或过底均有降低线切割速度的倾向）。,三、零件的装夹和位置校正,（1）悬臂支撑方式,（2）两端支撑方式,（3）桥式支撑方式,（4）板式支撑方式,（5）复式支撑方式,装夹零件时，必须保证零件的切割部位位于工作台的工作行程范围内，并有利于校正零件位置。工作台移动时，零件不得与丝架相碰。,1零件的装夹方式,如图6-9所示，零件一端悬伸，装夹简单方便，通用性强。但由于零件平面难与工作台面找平，零件受力时悬伸端易挠曲，导致所切割出的侧面与零件底平面的垂直度误差，通常只
12、在零件加工要求低或悬臂部分短的情况下使用。,（1）悬臂支撑方式,如图6-10所示，将零件两端分别固定在两个相对的工作台面上，装夹简单方便，并且支撑稳定，定位精确度高。但要求零件长度大于两工作台面的距离，不适于装夹小型零件，且零件的刚性要好，中间悬空部分不会产生挠曲。,（2）两端支撑方式,如图6-11所示，先在两端支撑的工作台面上架上两根支撑垫铁，再在垫铁上安装零件。这种方式既方便又灵活，通用性强，对大、中、小型零件都适用。,（3）桥式支撑方式,如图6-12所示，根据常规零件的形状和尺寸大小，制成带有各种矩阵形或圆形孔的平板作为辅助工作台，将零件安装在支撑平板上。该方式可增加纵、横方向的定位基准
13、，装夹精度高，适合于批量生产各种小型和异型零件。但无论切割型孔还是外形都需要穿丝，通用性也较差。,（4）板式支撑方式,如图6-13所示，在工作台面上装夹专用夹具并校正好位置，再将零件装夹于其中。该方式对于批量加工尤为方便，可大大缩短装夹和校正时间，提高效率。,（5）复式支撑方式,2零件位置的校正方法,（1）拉表法,（2）划线法,（3）固定基面靠定法,采用上述方式装夹零件后，还必须进行校正，才能使零件的定位基准面分别与机床的工作台面及x、y进给方向保持平行，从而保证切割出的表面与基准面之间的相对位置精度。常用于校正的方法有如下几种：,（1）拉表法,利用磁力表座，将百分表或千分表固定在机床的丝架上
14、或其它固定部位，使测量头与零件基面接触，然后往复移动工作台，按表中指示的数值相应调整零件位置，直至指针的偏转值在定位精度所允许的范围之内。校正应在三个坐标方向上进行，如图6-14所示。,（2）划线法,利用固定在丝架上的划针对正零件上的基准线或基准面，往复移动工作台，根据目测调整零件的位置，直到划针的运动轨迹同零件上的基准线或基准面完全吻合，如图6-15所示。该法用于零件待切割图形与定位基准相互位置要求不高的零件，也可以在表面较为粗糙的基面进行校正时使用。,（3）固定基面靠定法,利用通用或专用夹具中纵、横方向的定位基准面，先行通过校正保证基准面与相应坐标方向一致后，将具有相同基准面的零件直接在夹
15、具上靠定，就可保证零件的正确加工位置，如图6-16所示。,3电极丝初始坐标位置的调整方法,（1）目视法,（2）火花法,（3）接触感知法,线切割加工之前，电极丝定位到零件加工坐标系的起点上。生产中已有许多成熟、简便的方法，比较常用的方法有如下几种：,（1）目视法,对加工要求较低的零件，可直接利用零件上的有关基准线或基准面，沿某一轴的方向移动工作台，借助于目测或28倍的放大镜，当确认电极丝与零件基准面接触或使电极丝中心与基准线重合后，记下电极丝中心的坐标值，再以此为依据推算出电极丝中心与加工起点之间的相对距离，将电极丝移动到加工起点上，如图6-17所示。其中图6-17a为观测电极丝与零件基准面接触
16、时的情况；图6-17b为观测电极丝中心与穿丝孔处划出的十字基准线在纵、横两个方向上分别重合时的情况。操作前应将零件基准面清理干净，不能有氧化皮、油污和工作液等。,（2）火花法,如图6-18所示，利用电极丝与零件在一定间隙下发生火花放电来确定电极丝的坐标位置，操作方法与对电极丝进行垂直度校正基本相同。调整时，移动工作台，使电极丝逐渐逼近零件的基准面，待出现微弱火花的瞬时，记下电极丝中心的坐标值，再计入电极丝半径值和放电间隙来推算电极丝中心与加工起点之间的相对距离，最后将电极丝移到加工起点。该方法简便、易行，但因电极丝靠近基准面，开始产生脉冲放电的距离往往并非正常切割时的放电间隙，且电极丝运转时易
17、抖动，从而会出现误差。况且，火花放电也会使零件的基准面受到损伤。,（3）接触感知法,目前装有计算机数控系统的线切割机都具有接触感知功能，用于电极丝定位最为方便。该功能是利用电极丝与零件基准面由绝缘到短路的瞬间，两者间电阻突然变化的特点来确定电极丝接触到了零件，并在接触点自动停下来，显示该点的坐标，即为电极丝中心的坐标值。如图6-19所示，首先起动x（或y）方向接触感知，使电极丝朝零件基准面运动并感知到基准面，记下该点坐标，据此算出加工起点的x（或y）坐标；再用同样的方法得到加工起点的y（或x）坐标，最后将电极丝移动到加工起点。,基于接触感知，还可实现自动找中心功能，即让电极丝在零件的孔中心定位
18、。具体方法为：横向移动工作台，使电极丝与一侧孔壁接触短路，记下坐标值x1，反向移动工作台至孔壁另一侧，记下相应坐标值x2；同理也可得到y1和y2。则基准孔中心的坐标值为（|x1|+|x2|）/2，（|y1|+|y2|）/2，将电极丝中心移至该位置即可定位，如图6-20所示。,4计数长度J,计数长度是在计数方向的基础上确定的，是从起点加工到终点时，切割轨迹在规定的计数方向上投影的总长度，单位为m。如图6-24所示，切割斜线OA时，计数方向为Gx，计数长度为OB，在数值上等于A点的x坐标值；切割半径为500mm的圆弧MN时，计数方向为Gx，计数长度为三段90圆弧在该方向上投影的总和，即5003=1
19、500。,5加工指令Z,加工指令是用来确定切割轨迹的形状、起点或终点，所在象限和加工方向等信息的。数控系统根据这些指令，正确选用偏差计算公式、进行偏差计算、控制工作台进给方向，从而实现机床的自动化加工。加工指令共有12种，可分为斜线和圆弧两类。,如图所示，被加工的线段是在I、II、III、IV象限的斜线时，加工指令分别用L1、L2、L3、L4表示；被加工的线段是与某坐标轴平行的直线时，根据进给方向，加工指令亦分别用L1、L2、L3、L4表示，为区别于斜线，在编程时取x=y=0。加工圆弧时，被加工的圆弧有可能跨越几个象限，此时的加工指令应由圆弧起点所在的象限及圆弧走向来确定。若起点在I、II、I
20、II、IV象限，并按顺时针方向切割时，加工指令分别用SR1、SR2、SR3、SR4表示；按逆时针方向切割时，则分别用NR1、NR2、NR3、NR4表示。,例如，编制切割如图所示零件的加工程序。,B B B04000 Gx L1B10000 B90000 B090000 Gy L1B30000 B40000 B060000 Gx NR1B10000 B90000 B090000 Gy L4,1）若引入程序段是直线，则按照直线的法线方向倾斜钼丝，如图6-27所示，图中和L直线相垂直的直线为L直线的法线，箭头所指方向即为钼丝的倾斜方向。,2）若引入程序段是圆弧，则钼丝的倾斜方向和切割开始点的圆半径方
21、向一致。锥度切割一般采用正锥度角，所切割零件为上大下小，若有必要切割上小下大的零件，则可输入负的锥度角，系统会自动控制向所定义方向的相反方向倾斜钼丝。,编程实例,例如，加工图6-28所示的凹模，凹模未注圆角半径为1mm，机床的脉冲当量为0.001mm/脉冲，用直径0.15mm的钼丝加工，放电间隙取经验值Z=0.014mm，则f=0.089mm。选择圆弧中心O1为引入点（穿丝孔位置），a点为程序起点，钼丝中心运动轨迹见图6-28中的点划线所示，根据编程规则可编写出凹模的加工程序。,1）不考虑切割锥度，机床不具有间隙补偿功能的加工程序（3B指令编程）为：,000 B0 B0 B4911 Gy L4
22、001 B0 B0 B19586 Gx L1002 B0 B911 B644 Gx NR4003 B4414 B4414 B4414 Gy L1004 B144 B144 B144 Gy NR4005 B0 B0 B19586 Gy L2006 B4911 B0 B13295 Gx NR1007 B6527 B6527 B18463 Gy SR1008 B3473 B3473 B13295 Gy L2009 B0 B0 B4911 Gy L2010 D,2）若进行正锥度切割，机床具有间隙补偿功能的加工程序（4B指令编程）为：,000+B0 B0 B5000 Gx L1001-B0 B0 B19
23、586 Gy L4002-B1000 B0 B707 Gx SR4003-B4414 B4414 B4414 Gy L3004-B707 B707 B707 Gx SR4005-B0 B0 B19586 Gx L3006-B0 B5000 B13536 Gx SR3007+B6464 B646 B18284 Gx NR3008-B3536 B3536 B13536 Gy SR3009-B0 B0 B5000 Gx L3010 D,线切割作品,线切割加工件,棱锥体形件,多孔窄缝加工,冷冲凸模的加工,线切割加工件,棱锥体形件,多孔窄缝加工,冷冲凸模的加工,机床转动部分必须每天加油,转动较少部位加固体油脂机床用毕擦拭干净加润滑油,机床的维护和保养,谢谢大家！,
