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1、第十章 电火花数控线切割加工机床,线切割加工原理数控线切割机床的型号及主要技术参数数控线切割机床基本构成及运动分析 典型部件结构,学习导论,数控线切割机床是通过线电极对工件进行电加工的设备，待加工工件的形状完全通过工作台相对于电极丝的运动而形成。本章主要介绍线切割加工的原理、影响线切割加工的工艺因素、线切割加工机床的基本构成、线切割加工机床的主要运动。掌握坐标工作台、储丝走丝部件、丝架导轮部件的结构及工作原理，了解线切割机床的数控系统。,线切割加工原理,一、线切割加工原理(1),电火花线切割加工技术是电火花加工技术的特例，是一种线电极电火花加工技术。如图所示是线切割机床加工的工作原理图。,线切
2、割机工作原理图图例,一、线切割加工原理(2),电火花线切割加工技术是电火花加工技术的特例，是一种线电极电火花加工技术。如图所示是线切割机床加工的工作原理图。电火花线切割加工设备主要由程序输入输出设备、数控装置、储丝走丝部件、纵横向进给机构、工作液循环系统、脉冲电源等部分构成。线切割机床采用钼丝或硬性黄铜丝作为电极丝。被切割的工件为工件电极，连续移动的电极丝为工具电极。线电极与脉冲电源的负极相接，工件与电源的正极相接。,一、线切割加工原理(3),脉冲电源发出连续的高频脉冲电压，加到工件电极和工具电极上(电极丝)，同时在电极丝与工件之间注有足够的、具有一定绝缘性能的工作液，当电极丝与工件间的距离小
3、到一定程度时（通常认为电极丝与工件之间的放电间隙电=0.01左右），工作液介质被击穿，电极丝与工件之间形成瞬时火花放电，产生瞬间高温，产生大量的热，使工件表面的金属局部熔化甚至汽化，再加上工作液体介质的冲洗作用，使得金属被蚀除下来。这就是电火花线切割金属的加工原理。工件放在机床坐标工作台上，按数控装置或微机程序控制下的预定轨迹进行运动，最后得到所需要形状的工件。由于储丝筒带动电极丝作正、反向交替的高速运动，所以电极丝基本上不被蚀除，可以较长时间使用。,一、线切割加工原理(4),电火花线切割加工，必须具备以下几个条件：工件与电极丝之间保持合适的放电间隙；合适的电规准参数；一定绝缘性能的工作液；满
4、足要求的运动：电极丝作走丝运动，工作台作进给运动；,一、线切割加工原理(5),线切割加工的主要部件分别完成下面的功能(1)：输入输出设备 向数控系统输送加工指令或将数控系统的运算指令输送到执行机构或操作面板上。数控装置 接受输入指令，进行数据处理（译码及间隙补偿）与运算（插补运算），对进给运动进行伺服控制及其它辅助控制。储丝走丝部件 控制电极丝以一定的张力和平稳的速度进行走丝，并保证电极丝不重叠地、整齐地排列在储丝筒上。减少电极丝的损耗。,一、线切割加工原理(5),线切割加工的主要部件分别完成下面的功能(2)：纵横向进给机构 按照数控系统的指令要求，上下工作台在各自伺服机构的驱动下带动工作台作
5、纵向、横向进给运动，实现要求的加工轨迹。工作液循环系统 线切割加工的两极必须处于绝缘的液体中。工作液循环系统创造电火花加工所需的环境并及时地带走加工热量及从工件上剥离下来的金属颗粒。脉冲电源 提供一定脉宽的一系列矩形脉冲。,二、线切割加工特点(1),电火花线切割加工具有以下特点(1)：采用电火花线切割加工，由于只采用一根很细的金属丝做工具电极，因此加工工件时不需要再制作相应的成形工具电极，从而大大降低了由于制作工具电极所需的工作量，节约了贵重的有色金属。在切割加工时，由于电极丝的连续移动，使新的电极丝不断地补充和替换在电蚀加工区受到损耗的电极丝，避免了电极损耗对加工精度的影响。利用线切割可以加
6、工出精密细小、形状复杂的工件。例如通过线切割可加工出0.050.07的窄缝，圆角半径小于0.03的锐角等。,二、线切割加工特点(2),电火花线切割加工具有以下特点(2)：线切割加工零件的精度可达0.010.005，表面粗糙度可达Ra1.60.4m。在加工时，一般采用一个电规准一次加工完成，中途不需要转换规准。一般不需要对被加工工件进行预加工，只需在工件上加工出穿电极丝的穿丝孔。模具加工中，在线切割加工的切缝宽度与凸、凹模配合间隙相当时，有可能一次切出凸模和凹模来。,三、线切割加工的分类(1),靠模仿形加工方式 靠模仿形加工是在对工件进行线切割加工前，预先制造出与工件形状相同的靠模，加工时把工件
7、毛坯和靠模同时装夹在机床工作台上，在切割过程中电极丝紧紧地贴着靠模边缘移动，通过工件与电极丝的电火花放电，从而切割出与靠模形状和精度相同的工件来。,三、线切割加工的分类(2),光电跟踪加工方式 光电跟踪加工是在对工件进行线切割加工前，先根据零件图样按一定放大比例描绘出一张光电跟踪图，加工时将图样置于机床的光电跟踪台上，跟踪台上的光电头始终追随墨线图形的轨迹运动，借助于电气、机械的联动，控制机床的纵、横滑板，使工作台连同工件相对电极丝做相似形的运动，通过工件与电极丝的火花放电，从而切割出与图样形状相同的工件来。,三、线切割加工的分类(3),数字程序控制加工方式 数字程序控制的加工方式不需要制作靠
8、模板也无需绘制放大图，只需要按照计算机的规定对被加工工件编制出数控加工程序。数控线切割机床中的计算机可按照程序中给出的工件形状和几何参数，自动控制机床纵、横滑板做准确的移动，并通过工件与电极丝的火花放电而达到线切割加工的目的。由于这种加工方式采用了先进的数字化自动控制技术，因此它比前面两种线切割加工方式具有更高的精度和广阔的加工范围。,三、线切割加工的分类(4),根据电极丝的运行速度的不同，电火花切割机床又分为两大类：高速走丝机床 这类机床的电极丝作高速往复运动，一般走丝速度为810m/s，这是我国生产和使用的主要机种，也是我国独创的电火花线切割加工模式。低速走丝机床 这类机床的电极丝作低速单
9、向运动，一般走丝速度低于0.2 m/s，这是国外生产和使用的主要机种。,四、线切割加工的工艺范围,电火花线切割可以加工硬质合金，高熔点和已经淬硬后的模具零件。能够很方便地加工出冷冲模的凸模、凹模、凸凹模、固定板、卸料板等，因此线切割加工在冷冲模的制造中占有很重要的地位。线切割还可以加工塑料模的模套、固定板和拼块等，以及粉末冶金模、硬质合金模、拉深模、挤压模等各种结构类型模具中的部分零件，也可对模具零件中的微型孔槽、窄缝、任意曲线等进行微细加工。在模具制造的工具方面，可用线切割加工金属电极和各种模板及样板等。随着线切割加工技术的不断发展，它在模具制造中的用途将更加广泛。,线切割加工的主要工艺指标
10、(1)：切割速度 是指在保持一定的表面粗糙度的情况下，单位时间内电极丝中心线在工件上切过的面积总和，单位为2/min。最高切割速度max是指在不计切割方向和表面粗糙度等条件下，所能达到的切割速度。通常高速走丝线切割速度为40802/min，它与加工电流大小有关，为比较不同输出电流脉冲电源的切割效果，将每安培电流的切割速度称为切割效率，一般切割效率为202/（minA）。,五、影响线切割加工的工艺因素(1),线切割加工的主要工艺指标(2)：表面粗糙度 和电火花加工表面粗糙度一样，我国采用轮廓算术平均偏差Ra（m）来表示表面粗糙情况。高速走丝线切割一般能达到的表面粗糙度为Ra52.5m，最佳可达到
11、Ra1m。低速走丝线切割一般可达Ra1.25m，最佳可达Ra0.2m。电极丝损耗量 对高速走丝机床，用电极丝在切割100002面积后电极丝直径的减少量来表示。一般每切割100002后，钼丝直径减小不应大于0.01mm。,五、影响线切割加工的工艺因素(2),线切割加工的主要工艺指标(3)：加工精度 加工精度是指所加工工件的尺寸精度、形状精度(如直线度、平面度、圆度等)和位置精度(如平行度、垂直度、倾斜度等)的总称。快速走丝线切割的可控加工精度在0.010.02mm左右，低速走丝线切割可达0.0020.005mm左右。,五、影响线切割加工的工艺因素(3),影响线切割加工的主要工艺因素(1)：脉冲宽
12、度Ti 脉冲宽度的大小标志着单个脉冲能量的强弱，对加工效率、零件的表面粗糙度和加工稳定性影响最大。对于不同的工件材料和工件厚度，应合理地选择适宜的脉冲宽度。脉冲宽度越宽，单个脉冲的能量就越大，切割效率也越高。由于放电间隔较大，所以加工较稳定，但是表面粗糙度就差。工件越厚，脉冲宽度应酌情增大，为保证一定的表面粗糙度要求，原则上应以机床走步均匀和不短路为宜。,五、影响线切割加工的工艺因素(4),影响线切割加工的主要工艺因素(2)：脉冲间隔T0 脉冲间隔是为了解决一定厚度下工件的排屑困难及电解液恢复绝缘状态问题所需的时间间隔。适当地加大脉冲间隔，一方面给排屑以充分的时间，另一方面减少生成一些蚀除物，
13、防止断丝和短路故障，使得加工比较稳定。脉冲间隔大小与粗糙度无关，但与平均电流有很大的关系，平均电流大小又与加工效率成正比，因此，在一定的脉冲宽度和一定功放管输出数量的前提下，脉冲间隔越小，加工效率越高，但稳定性就越差；反之，稳定性好，加工效率就低。,五、影响线切割加工的工艺因素(5),影响线切割加工的主要工艺因素(3)：加工电压幅值 线切割加工电压幅值常在60120V之间进行选择。由于机型不同，选择电压幅值也有差别，控制档位也有所不同，一般通过档位可调的波段开关来控制加工电压的幅值。加工电流幅值 这是决定单脉冲能量大小的主要因素之一。加工电流幅值增大时，切割速度提高，表面粗糙度变差，电极丝损耗
14、加大甚至断丝。一般加工电流幅值小于40A，平均电流小于5A。线切割加工电流是通过选择功放管输出数量来调节输出电流的大小的。为了保证在各种不同的加工条件下均能获得所需要的平均加工电流，通过功率输出开关控制功率管的输出数目，即控制功率管处于导通状态。,五、影响线切割加工的工艺因素(6),影响线切割加工的主要工艺因素(4)：放电波形 脉冲放电波形的前沿和后沿以陡些为好。如图10-2所示，如果脉冲前沿不陡，则气化爆炸力不强，使金属蚀除量少，且击穿点早晚不统一，单个脉冲放电能量有差别，使加工表面粗糙度不均匀，前、后沿不陡，还限制了脉冲频率的提高。必须指出，前、后沿太陡会加快电极丝损耗。总之，在相同的工艺
15、条件下，高频分组脉冲常常能获得较好的加工效果。电流波形的前沿上升比较缓慢时，电极丝损耗较少。不过当脉宽很窄时，必须有陡的前沿才能进行有效的加工。,五、影响线切割加工的工艺因素(7),影响线切割加工的主要工艺因素(5)：极性 线切割加工因脉宽较窄，所以都用正极性加工，工件接电源的正极，电极丝接电源负极。否则切割速度变低而电极丝损耗增大。,五、影响线切割加工的工艺因素(8),影响线切割加工的主要工艺因素(6)：工作台进给速度 工作台进给速度的调节，对切割速度、加工精度和表面质量的影响很大。调节预置进给速度的原则是应紧密跟踪工件蚀除速度，以保持加工间隙恒定在最佳值上。这样可使有效放电状态的比例大，而
16、开路和短路的比例少，使切割速度达到给定加工条件下的最大值，相应的加工精度和表面质量也好。如果预置进给速度调得太快，超过工件可能的蚀除速度，会出现频繁的短路现象，切割速度反而低，表面粗糙度也差，上下端面切缝呈焦黄色，甚至可能断丝；反之，进给速度调得太慢，大大落后于工件的蚀除速度，极间将偏于开路，有时会时而开路时而短路，上下端面切缝呈焦黄色。这两种情况都大大影响工艺指标。因此，应按电压表、电流表调节进给旋钮，使表针稳定不动，此时进给速度均匀、平稳，是线切割加工速度和表面粗糙度均好的最佳状态。,五、影响线切割加工的工艺因素(9),影响线切割加工的主要工艺因素(7)：电极丝材料的种类、名称和规格 现有
17、的线切割机床分高速走丝和低速走丝两类。高速走丝机床的电极丝是快速往复运行的，电极丝在加工过程中反复使用。这类电极丝主要有钼丝、钨丝和钨钼丝。常用钼丝的规格为0.100.18mm，当需要切割较小的圆角或缝槽时也用0.06mm的钼丝。钨丝耐腐蚀，抗拉强度高，但脆而不耐弯曲，且因价格昂贵仅在特殊情况下使用。,五、影响线切割加工的工艺因素(10),影响线切割加工的主要工艺因素(8)：工件厚度及材质 工件材料薄，工作液容易进入并充满放电间隙，对排屑和消电离有利，加工稳定性好。但工件太薄，放电脉冲率和切割效率偏低，且电极丝易产生抖动，对加工精度和表面粗糙度不利。工件厚，工作液难于进入和充满放电间隙，加工稳
18、定性差，但电极丝不易抖动，因此精度较高，表面粗糙度值较小。如图所示给出了工件厚度与切割速度的关系。,五、影响线切割加工的工艺因素(11),工件厚度h对切割速度的影响图例,影响线切割加工的主要工艺因素(9)：工作液 在电火花线切割加工中，工作液是脉冲放电介质，对加工工艺指标的影响很大，对切割速度、表面粗糙度、加工精度也有影响。常用的工作液有煤油、乳化液、去离子水、蒸馏水、洗涤剂、酒精溶液等。,五、影响线切割加工的工艺因素(12),数控线切割机床的型号及主要技术参数,一、数控线切割机床的型号,我国机床型号的编制是根据GB/T16768-1997金属切削机床型号编制方法的规定进行的，机床型号由汉语拼
19、音字母和阿拉伯数字组成，分别表示机床的类别、组别、结构特性和基本参数。,二、数控线切割机床的主要技术参数,数控电火花线切割机床的主要技术参数包括：工作台行程(纵向行程横向行程)、最大切割厚度、加工表面粗糙度、加工精度、切割速度以及数控系统的控制功能等。,数控线切割机床基本构成及运动分析,一、数控线切割机床的主要构成,如图所示是数控线切割机床的外形图，从图中可以看出，数控线切割机床本体部分主要由纵横向工作台、储丝走丝部件、丝架导轮部件、工作液循环系统等构成。,数控线切割机床本体图例,二、数控线切割机床的运动分析（1）,机床的纵横向进给运动（1）为了使待加工工件达到图样所要求的形状及精度，要求工作
20、台带动工件按照指令要求相对于电极丝作纵向和横向进给运动。其运动传动链示意图如图所示。,机床纵横向运动传动链图例,二、数控线切割机床的运动分析（2）,机床的纵横向进给运动（2）横向（X轴）传动路线如下 控制系统发出进给脉冲，X轴步进电动机接收到这个进给脉冲信号，其输出轴就转一个步距角，通过一对齿轮变速（齿轮2和齿轮1）带动丝杠转动，通过螺母5沿着丝杠的轴向移动带动拖板（螺母与拖板固定联接），使工件实现X轴向移动。纵向（Y轴）传动路线 Y轴步进电动机转动，通过齿轮4和齿轮3啮合变速后带动丝杠，螺母6再带动拖板，使工作台实现Y轴向移动。控制系统每发出一个脉冲，工件就移动0.001mm。当然也可以通过
21、X、Y轴上的两个手柄使工件实现X、Y方向移动（手动）。,二、数控线切割机床的运动分析（3）,机床的纵横向进给运动（3）工作台纵横向运动采用开环工作方式。如图所示是开环系统的控制原理图。开环系统的典型特征是采用步进电动机驱动并且没有检测元件。开环系统简便、成本低，但机床的运动精度也相对较低，因为控制系统对机械传动误差没有误差补偿。,数控线切割机床开环方式图例,二、数控线切割机床的运动分析（4）,机床的纵横向进给运动（4）精度较高的数控线切割机床常采用闭环或半闭环工作方式，如图所示。这两种工作方式都有检测元件检测工作台的实际位移，并经过反馈系统与数控指令要求的理论位移进行比较，根据误差大小及正负决
22、定下一步工作台的走向，使工作台始终朝着误差减小的方向移动。半闭环和闭环的区别在于检测元件安装的位置不同，对于半闭环系统，检测元件安装在电动机轴上或丝杠上；而对于闭环系统，检测元件直接安装在工作台上。闭环系统的工作精度高于半闭环系统。,数控线切割机床闭环方式图例,数控线切割机床半闭环方式图例,二、数控线切割机床的运动分析（5）,储丝筒轴向运动电极丝在加工过程中，应均匀整齐地排列在储丝筒上。为了避免电极丝在储丝筒上重叠，储丝筒应按一定的速度作轴向进给运动，其传动链示意图如图所示。电动机带动储丝筒旋转时，通过减速齿轮组使丝杠旋转并相对螺母作轴向移动，当走丝机构移动到一定位置时，利用限位板及接近开关即
23、可改变电动机即储丝筒的旋转方向，实现电极丝在储丝筒上的整齐排列。储丝筒每转所走的轴向移距应大于电极丝直径。,储丝走丝运动传动链示意图例,二、数控线切割机床的运动分析（6）,电极丝传动 如图所示是线切割机床电极丝传动系统示意图。电极丝传动路线是由储丝筒经过排丝轮，再经过导电轮，经上导轮后切割工件，再经下导轮1和下导轮2后，回储丝筒进行往复盘绕。,电极丝传动系统示意图例,典型部件结构,一、坐标工作台（1）,X、Y坐标工作台用来装夹工件，X轴和Y轴由控制系统发出进给信号，分别控制两个步进电动机，进行预定轨迹的加工。坐标工作台主要由滑板、导轨、丝杠运动副、齿轮传动机构四部分组成，如图所示。,坐标工作台
24、结构图例,一、坐标工作台（2）,滑板 滑板主要由下滑板1、中滑板2、上滑板3（工作台）组成。通常下滑板与床身固定联接；中滑板置于下滑板之上，运动方向为坐标Y方向；上滑板置于中滑极之上，运动方向为坐标X方向。其中上、中滑板一端呈悬臂形式，以放置步进电动机。,一、坐标工作台（3）,导轨 坐标工作台的纵、横滑板是沿着导轨往复移动的。因此，对导轨的精度、刚度和耐磨性有较高的要求。此外，导轨应使滑板运动灵活、平稳。线切割机床常选用滚动导轨。因为滚动导轨可以减少导轨副间的摩擦阻力，便于工作台实现精确和微量移动，且润滑方法简单。缺点是接触面之间不易保持油膜，抗振能力较差。滚动导轨有滚珠导轨、滚柱导轨和滚针导
25、轨等几种形式。在滚珠导轨中，滚珠与导轨是点接触，承载能力不能过大。在滚柱导轨和滚针导轨中，滚动体与导轨是线接触，因此有较大承载能力。为了保证导轨精度，各滚动体的直径误差一般不应大于0.001mm。,一、坐标工作台（4）,丝杠传动副 滚珠丝杠副是将回转运动转换为直线运动的传动装置。因具有传动效率高、摩擦力小、使用寿命长、轴向间隙可调等优点而广泛用于数控机床。使用时通常采用双螺母机构来消除丝杠副正反向传动间隙，具有较高的传动精度。,二、储丝走丝部件（1）,对高速走丝机构的要求 高速走丝机构的储丝筒转动时，还要进行相应的轴向移动，以保证电极丝在储丝筒上整齐排绕。储丝筒的径向跳动和轴向窜动量要小。储丝
26、筒能正反向旋转，电极丝的走丝速度在810m/s范围内无级或有级可调，或恒速运转。走丝机构要与床身相互绝缘。传动齿轮副、丝杠副应具备润滑措施。,二、储丝走丝部件（2）,单筒快速走丝机构的结构特点（1）单筒快速走丝机构由储丝筒组合件、上下拖板、齿轮副、丝杠副、换向装置和绝缘件等部分组成。储丝筒组合件主要结构如图所示，储丝筒1由电动机2通过简单型弹性圆柱销联轴器3带动，以1450r/min的转速正反向转动。储丝筒另一端通过三对齿轮减速后带动丝杆4旋转并移动。储丝筒、电动机、齿轮都安装在两个支架5及6上。支架及丝杠则安装在拖板7上，螺母9装在底座8上，拖板在底座上来回移动。为了减少电动机反转时丝杠和螺
27、母配合间隙所产生的空行程，造成拖板的动作落后于数控指令，螺母副采用双螺母结构消除间隙，齿轮副的传动比及丝杠螺距的选择应保证使滚筒每旋转一圈拖板移动的距离略大于电极丝的直径。避免电极丝重叠。,储丝筒组合件图例,二、储丝走丝部件（3）,单筒快速走丝机构的结构特点（2）走丝机构中运动组合件的电动机轴与储丝筒中心轴，一般采用联轴器将二者联在一起。由于储丝筒运行时频繁换向，联轴器瞬间受到正反剪切力很大，因此多用弹性联轴器和摩擦锥式联轴器。弹性联轴器的结构如图所示，其结构简单，惯性力矩小，换向较平稳，无金属撞击声，可减小对储丝筒中心轴的冲击。弹性材料采用橡胶、塑料或皮革。这种联轴器的优点是，允许电动机轴与
28、储丝筒轴稍有不同心和不平行（如最大不同心允许为0.20.5mm，最大不平行为1），缺点是由它联接的两根轴在传递扭矩时会有相对转动。,弹性联轴器图例,二、储丝走丝部件（4）,单筒快速走丝机构的结构特点（3）摩擦锥式联轴器如图所示，可带动转动惯量较大的大、中型机床储丝筒旋转组合件。此种联轴器可传递较大的扭矩，同时在传动负荷超载时，摩擦面之间的滑动还可起到过载保护作用。因为锥形摩擦面会对电动机和储丝筒产生轴向力，所以在电动机主轴的滚动支承中，应选用向心止推轴承和单列圆锥滚子轴承。另外，还要正确选用弹簧规格。弹力过小，摩擦面打滑，传动扭矩小并使传动不稳定或摩擦面过热烧伤；弹力过大，会增大轴向力，影响中
29、心轴的正常转动。,摩擦锥式联轴器图例,二、储丝走丝部件（5）,单筒快速走丝机构的结构特点（4）走丝机构的上下拖板多采用燕尾型导轨或三角、矩形组合式导轨结构。其中燕尾型导轨可通过旋转调整杆带动塞铁，来改变导轨副的配合间隙。但该结构制造和检验比较复杂，刚性较差，传动中摩擦损失也较大；三角、矩形组合式导轨结构如图所示，导轨的配合间隙由螺钉和垫片组成的调节环来调节。,三角、矩形组合式导轨结构图例,二、储丝走丝部件（6）,双丝筒快速走丝机构双丝筒快速走丝机构的驱动形式原理图如图所示。该驱动形式有两个走丝电动机M1和M2，M1和M2又分别用花键与两个绕线盘W1和W2同轴连接，电极丝盘绕在W1和W2上并张紧
30、相连，当电动机M1通电旋转时，使绕线盘W1、W2旋转并带动电动机M2一起被动旋转，此时的M2处于电气制动状态，此制动力便对电极丝进行张紧，调节制动力的大小即可改变电极丝的张力。当电动机M2通电旋转时，电极丝反向走丝，电动机M1处于电气制动状态。两个电动机交替通电，即可实现电极丝的往复运行。,双丝筒驱动形式原理图例,二、储丝走丝部件（6）,双丝筒快速走丝机构双丝筒快速走丝机构的驱动形式原理图如图所示。该驱动形式有两个走丝电动机M1和M2，M1和M2又分别用花键与两个绕线盘W1和W2同轴连接，电极丝盘绕在W1和W2上并张紧相连，当电动机M1通电旋转时，使绕线盘W1、W2旋转并带动电动机M2一起被动
31、旋转，此时的M2处于电气制动状态，此制动力便对电极丝进行张紧，调节制动力的大小即可改变电极丝的张力。当电动机M2通电旋转时，电极丝反向走丝，电动机M1处于电气制动状态。两个电动机交替通电，即可实现电极丝的往复运行。,二、储丝走丝部件（7）,双丝筒快速走丝机构的结构如图所示。相对于单筒走丝机构而言，双丝筒快速走丝机构的结构较复杂，但电极丝的张力稳定可调。,双丝筒快速走丝机构图例,二、储丝走丝部件（8）,慢速走丝机构 慢走丝机构是单方向一次用丝，即电极从放丝轮出丝，由收丝轮收丝的单方向走丝。图所示为一慢速走丝机构的结构示意图，电极丝从放丝轮1（通常可以卷13的丝）出发，通过滑轮2、制动轮3、导丝机
32、构13、14、16、17、工件15、抬丝轮10、压紧轮9、排丝装置8等到达卷丝轮7。电极丝绕在卷丝轮7上，用压紧轮9夹住，由于卷丝轮回转而使电极丝运行，走丝的速度等于收丝速度，并且制动轮3使电极丝产生一定的张力。,慢速走丝机构结构示意图例,三、丝架、导轮部件（1）,丝架（1）丝架的作用是通过丝架上的两个导轮来支撑电极丝，并使电极丝工作部分与工作台面保持一定的几何角度：垂直或倾斜一定角度。切割直壁用的丝架多采用固定式结构，丝架安装在储丝筒与工作台之间。为满足不同厚度工件的要求，机床采用可变跨距机构的丝架，以确保上、下导轮与工件的最佳距离，减少电极丝的抖动，提高加工精度。如图所示是下悬臂固定式结构
33、，当需要调整上下悬臂之间的距离时，通过丝杠6螺母机构带动上悬臂7上下移动即可。导轮置于线架悬臂的前端，采用密封结构组装在悬臂上。为了适应线架张开高度的变化时同时保持电极丝的导向性和张力，在线架上下部分增设有电极丝张紧装置。,下悬臂固定式丝架结构图例,三、丝架、导轮部件（2）,丝架（2）在数控线切割机床上用于切割锥度的线架运动形式，其示意图如图所示。上、下导轮可沿X轴正反方向平动，并使两导轮中心连线通过线架的圆心。上、下导轮也可在Y方向绕圆心O摆动。,数控线切割机床用于锥度切割时丝架运动形式示意图例,三、丝架、导轮部件（3）,丝架（3）上下导轮同时绕圆心平动及摆动丝架结构如图所示。线架上有两个步
34、进电动机14和1，分别驱动导轮平动和摆动。当步进电动机14转动时，通过丝杠13、螺母12使滑块11移动，由滑动块10和18使固定在带有斜槽导向板9和19的上、下弓架8、20沿X轴前后移动。导向板上的斜槽使弓架与滑块改变移动方向并保持一定的移动量，由于上、下导轮沿X轴前后移动时要保证两导轮中心连线通过X轴上的“O”点，而上、下导轮中心至“O”点为不同的距离32.5和82.5，因此上、下导向板上斜槽的斜率是不同的。,上、下导轮同时绕圆心平动及摆动丝架结构图例,三、丝架、导轮部件（4）,导轮 悬臂支撑导轮结构如图所示，结构简单，上丝方便。但因悬臂支撑，张紧的电极丝运动的稳定性较差，难于维持较高的运动
35、精度，同时也影响导轮和轴承的使用寿命。,悬臂支撑导轮结构图例,四、工作液系统（1）,在电火花线切割加工过程中，需要稳定地供给有一定绝缘性能的工作液，以冷却电极丝和工件，排除电蚀物等，保证线切割加工的持续进行。工作液系统由工作液、工作液箱、工作液泵和循环导管等组成。工作液系统图如图所示。,线切割机床工作液系统图例,四、工作液系统（2）,工作液一般采用从电极丝四周进液的方法流向加工区域。通常是用喷嘴直接冲到工件与电极丝之间，如图所示，由于液流实际上是不稳定的，容易使电极丝产生振动。当线架的跨距较大，且直接进液产生的冲击力和振动会影响到工件的精度时，建议采用环行喷嘴结构，如图所示。,喷嘴图例,环形喷
36、嘴图例,数控线切割机床数控系统（CNC系统）,简介（1）,为了简化计算，通常是按照工件的轮廓形状和尺寸进行编程，但实际上数控系统控制的是工作台相对于电极丝中心的轨迹。从工件的轮廓到电极丝中心，有两个尺寸需要补偿：电极丝与工件之间的放电间隙及电极丝半径。用3B格式编程时，是进行人工换算的，计算工作量非常大，而自动编程时，将工件的轮廓转换成电极丝中心轨迹的过程全部计算由计算机完成。这个过程称为数据处理，也就是数据的补偿，分为直线部分补偿和圆弧部分补偿。,简介（2）,数控线切割机床数控系统的工作流程如图所示。,CNC系统对线切割程序的处理流程,简介（3）,如图所示给出了采用步进电动机驱动的开环数控系
37、统的体系结构。,数控线切割机床开环系统体系结构,学习小结（1）,数控线切割技术是电火花加工技术的特例，线切割加工必须满足工件与电极丝之间保持合适的放电间隙、使用合适的电规准参数、必须有一定绝缘性能的工作液以及满足运动要求等条件。脉冲宽度、脉冲间隔、加工电压幅值、加工电流幅值、放电波形、电加工极性、工作台进给速度以及电极丝的材料等都是影响线切割加工的工艺因素。,学习小结（2）,线切割加工机床由纵横向工作台、储丝走丝部件、丝架导轮部件、工作液循环系统等构成。工作台相对于电极丝作纵横向进给运动，形成待加工工件的形状并达到精度要求。储丝筒要做旋转运动和轴向运动以避免电极丝在筒上重叠。储丝走丝机构分为快走丝机构和慢走丝机构。丝架的作用是通过丝架上的导轮来支撑电极丝，保证电极丝与工作台面成一定的角度及电极丝合适的张紧力。为了满足不同厚度工件的加工要求，机床常采用可变跨距机构的丝架。数控线切割机床控制系统主要具备轨迹控制和加工控制两大功能。,思考与练习题,线切割加工必须具备哪些条件？为什么用同样形状的电极丝可以加工出不同形状的工件？影响线切割加工的工艺因素主要有哪些？根据图10-4，分析线切割机床存在的运动，以及各个运动作用。储丝筒存在哪些运动？每个运动的作用分别是什么？结合图10-12，分析储丝筒的运动是如何实现的？分析上、下导轮同时绕圆心平动及摆动丝架的结构及工作原理。,
