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电火花线切割简介

篇1:电火花线切割简介

电火花线切割(Wire cut Electrical Discharge Machining)又叫做线电极电火花加工,是利用线状电极做工具对金属导体进行电火花加工的特种加工手段,属于电加工技术的一个重要类别, 早在十九世纪,前苏联科学家就发现:电器开关触点断开和闭合时,经常因为火花式放电,使得接触面出现坑洞,这种放电引起的电极烧蚀现象叫做电腐蚀。因此,相当长的时间内,电腐蚀作为一种有害现象被在各种电器触点的设计中尽量避免。后来,随着对电腐蚀这一现象微观机理的深入理解和对其规律的掌握,科学家们利用这一现象开发出了电火花线切割技术。以下便是电火花线切割工作过程的微观物理机制:电火花线切割时,电极丝接脉冲电源的负极,工件接脉冲电源的正极。正常工作时,在正负极之间加有脉冲电源,同时工件与电极丝之间要有工作液(皂化液以及去离子水等)。当发生一个电脉冲时,电极丝和工件之间会产生一次火花放电,放电时间在毫秒量级,在放电通道的中心温度瞬时可高达10000°C以上,高温使工件金属熔化,甚至有少量气化,同时高温也使电极丝和工件之间的工作液气化,这些气化后的工作液和金属蒸气瞬间迅速热膨胀,具有爆炸的特性,是一种类空化效应,

这种热膨胀和局部微爆炸,将熔化和气化了的金属材料抛出从而实现对工件材料进行电蚀切割加工。通常认为电极丝与工件之间的放电间隙在10um左右,随电脉冲电压高低不等,放电间隙会有所不同。保证电火花加工顺利进行非常关键的一点是必须创造条件保证每来一个电脉冲时在电极丝和工件之间产生的是火花放电而不是电弧放电。首先须使两个电脉冲之间有足够的间隔时间,使放电间隙中的介质消电离,即使放电通道中的带电粒子复合为中性粒子,恢复本次放电通道处间隙中介质的绝缘强度,以免总在同一处发生放电而导致电弧放电。一般脉冲间隔应为脉冲宽度的4倍以上。为了保证火花放电时电极丝不被烧断,还必须向放电间隙注人大量工作液,以便电极丝得到充分冷却,同时电极丝必须作高速轴向运动,以避免火花放电总在电极丝的局部位置而被烧断。电火花线切割主要分为高走丝和慢走丝两种方式。国内普遍采用高走丝方式,电极丝采用钼丝,做高速往返式运动,速度约在7~10m/s左右。高速运动的电极丝,有利于不断往放电间隙中带入新的工作液,同时也有利于把电蚀产物从间隙中带出去;但精度不如慢走丝方式,国外以这种方式居多,电极丝选用铜丝,一次性使用(似乎相当地不节俭^_^)。 以上过程显示电腐蚀是一个极为复杂的微观物理过程,大致可分为介质击穿和通道形成,能量转换和传递,电蚀产物的抛出和消电离四个阶段。其间牵扯到电能向光能、热能、动能、声能以及电磁能的转化。

篇2:数控电火花线切割加工实例

(一)数控快走丝电火花线切割加工示例1.手工编程加工实习(1)实习目的:①掌握简单零件的线切割加工程序的手工编制技能;②熟悉ISO代码编程及3B格式编程;③熟悉线切割机床的基本操作,(2)实习要求通过实习,学生能够根据零件的尺寸、精度、工艺等要求,应用ISO代码或3B格式手工编制出线切割加工程序,并且使用线切割机床加工出符合图纸要求的合格零件。(3)实习设备DK7725E型线切割机床。(4)常用ISO编程代码 G92 X- Y-:以相对坐标方式设定加工坐标起点。   G27 :设定XY/UV平面联动方式。   G01 X- Y-(U- V-):直线插补。       X Y:表示在XY平面中以直线起点为坐标原点的终点坐标。       U V:表示在UV平面中以直线起点为坐标原点的终点坐标。   G02 X- Y- I- J-   G02 U- V- I- J-:顺圆插补指令。   G03 X- Y- I- J-:逆圆插补指令。以上G02、G03中是以圆弧起点为坐标原点,X、Y(U、V)表示终点坐标,I、J表示圆心坐标。   M00 :暂停。   M02 :程序结束。(5)3B程序格式 B X B Y B J G Z                                         B:分隔符号;X:X坐标值;Y:Y坐标值;                                              J:计数长度;G:计数方向;Z:加工指令。(6)加工实例图1 零件一①工艺分析:加工如图1所示零件外形,毛坯尺寸为60×60mm,对刀位置必须设在毛坯之外,以图中G点坐标(-20,-10)作为起刀点,A点坐标(-10,-10)作为起割点。为了便于计算,编程时不考虑钼丝半径补偿值。逆时钟方向走刀。②ISO程序:程序                         注解G92 X-0 Y-10000           以O点为原点建立工件坐标系,起刀点坐标为(-20,-10);G01 X10000 Y0               从G点走到A点,A点为起割点;G01 X40000 Y0               从A点到B点;

(一)数控快走丝电火花线切割加工示例1.手工编程加工实习(1)实习目的:①掌握简单零件的线切割加工程序的手工编制技能;②熟悉ISO代码编程及3B格式编程;③熟悉线切割机床的基本操作。(2)实习要求通过实习,学生能够根据零件的尺寸、精度、工艺等要求,应用ISO代码或3B格式手工编制出线切割加工程序,并且使用线切割机床加工出符合图纸要求的合格零件。(3)实习设备DK7725E型线切割机床。(4)常用ISO编程代码 G92 X- Y-:以相对坐标方式设定加工坐标起点。   G27 :设定XY/UV平面联动方式。   G01 X- Y-(U- V-):直线插补。       X Y:表示在XY平面中以直线起点为坐标原点的终点坐标。       U V:表示在UV平面中以直线起点为坐标原点的终点坐标。   G02 X- Y- I- J-   G02 U- V- I- J-:顺圆插补指令。   G03 X- Y- I- J-:逆圆插补指令。以上G02、G03中是以圆弧起点为坐标原点,X、Y(U、V)表示终点坐标,I、J表示圆心坐标。   M00 :暂停。   M02 :程序结束。(5)3B程序格式 B X B Y B J G Z                                         B:分隔符号;X:X坐标值;Y:Y坐标值;                                              J:计数长度;G:计数方向;Z:加工指令。(6)加工实例图1 零件一①工艺分析:加工如图1所示零件外形,毛坯尺寸为60×60mm,对刀位置必须设在毛坯之外,以图中G点坐标(-20,-10)作为起刀点,A点坐标(-10,-10)作为起割点。为了便于计算,编程时不考虑钼丝半径补偿值。逆时钟方向走刀。②ISO程序:程序                         注解G92 X-20000 Y-10000           以O点为原点建立工件坐标系,起刀点坐标为(-20,-10);G01 X10000 Y0               从G点走到A点,A点为起割点;G01 X40000 Y0               从A点到B点;G03 X0 Y20000 I0 J10000 从B点到C点; G01 X-20000 Y0 从C点到D点;G01 X0 Y20000               从D点到E点;G03 X-20000 Y0 I-10000 J0 从E点到F点;G01 X0 Y-40000 从F点到A点;G01 X-10000 Y0 从A点回到起刀点G;M00 程序结束。③ 3B格式程序:

程序                           注解

B10000 B0 B10000 GX L1         从G点走到A点,A点为起割点;B40000 B0 B40000 GX L1         从A点到B点;B0 B10000 B20000 GX NR4        从B点到C点;B20000 B0 B20000 GX L3         从C点到D点;B0 B20000 B20000 GY L2         从D点到E点;B10000 B0 B20000 GY NR4        从E点到F点;B0 B40000 B40000 GY L4         从F点到A点;B10000 B0 B10000 GX L3         从A点回到起刀点G程序结束,④加工:按第三节中所述的机床操作步骤进行。2.自动编程加工实习(1)实习目的及要求:①熟悉CNC-10A编程系统的绘画功能及图形编辑功能;②熟悉CNC-10A编程系统的自动编程功能;③掌握CNC-10A控制系统的各种功能。(2)实习设备:DK7725E型线切割机床及CNC-10A控制、编程系统。图2 零件二(3)加工实例:①工艺分析:加工如图2所示五角星外形,毛坯尺寸为60×60mm,对刀位置必须设在毛坯之外,以图中E点坐标(-10,-10)作为对刀点,O点为起割点,逆时钟方向走刀。图3 “OC”直线参数窗② 绘画:首先绘出直线“OC”:在图形绘制界面上,鼠标左键轻点直线图标,该图标呈深色,然后将光标移至绘图窗内。此时,屏幕下方提示行内的“光标”位置显示光标当前坐标值。将光标移至坐标原点(注:有些误差无妨,稍后可以修改),按下左键不放,移动光标,即可在屏幕上绘出一条直线,在弹出的参数窗中可对直线参数作进一步修正,如图3。确认无误后按“Yes”退出,完成“OC”直线的输入。图4 “CA”直线参数窗绘制“CA”直线:光标依次点取屏幕上“编辑”→“旋转” →“线段复制旋转”。屏幕右上角将显示“中心”(提示选取旋转中心),左下角出现工具包,光标从工具包中移出至绘画窗,则马上变成“田” 形,将光标移至“C”点上(呈‘×’形)轻点左键,选定旋转中心,此时屏幕右上角又出现提示“转体”,将“田”型光标移到“OC”线段上(光标呈‘手指’形),轻点左键,在弹出的参数设置窗中进行参数设置,如图4,确认无误后按“Yes”键退出,将光标放回工具包,完成“CA”直线输入。绘制“DA”直线:其方法与“CA”直线绘制基本相同,旋转中心点为“A”点,旋转体为“CA”直线,参数设置如图5。绘制“DB”直线:方法同上。绘制“OB”直线:光标点取直线图标,将光标移至B点,光标呈“×”形,拖动光标至O点(呈‘×’形),在弹出的直线参数窗中对参数进行修正,如图6,按“Yes”键完成直线“OB”的输入。图5 “DA”直线参数窗        图6 “OB”直线参数窗         图7 编程参数窗图形编辑:光标点取修剪图标,图标呈深色,将剪刀形光标依次移至线段“IH”、“HG”、“GF”、“FJ”、“FI”上,线段呈红色,轻点左键,删除上述五条线段,然后将光标放回工具包。倒R5圆角:光标点取圆角图标,将“∠R”形光标分别点取I、H、G、F、J点(光标呈‘×’形),朝倒圆角处拖出光标,在弹出的参数窗中将R值设为5,按回车键退出。

图形清理:由于屏幕显示的误差,图形上可能会有遗留的痕迹而略有模糊。此时,可用光标选择重画图标(图标变深色),并移入绘画窗,系统重新清理、绘制屏幕。

通过以上操作,即完成了完整图形的输入。然后进行图形存盘。图8 路径选择放大窗③ 自动编程:鼠标左键轻点“编程” →“切割编程”,在屏幕左下角出现一丝架形光标,将光标移至屏幕上的对刀点,按下左键不放,拖动光标至起割点(注:有些误差无妨,稍后可以修改),在弹出的参数窗中可对起割点、孔位(对刀点)、补偿量等参数进行设置。其中补偿量与钼丝半径大小、走丝方向、切割方式(割孔还是割外形)以及放电间隙有关,要根据具体情况合理选择,如图7。参数设置好后,按“Yes”确认。随后屏幕上将出现一路径选择放大窗,如图8。“路径选择窗”中的三角形红色指示牌处是起割点,上下或左右线段表示工件图形上起割点处的上下或左右各一线段,分别在窗边用序号代表(C表示圆弧,L表示直线,数字表示该线段作出时的序号)。窗中“+”表示放大钮,“-”表示缩小钮,根据需要用光标每点一下就放大或缩小一次。选择路径时,可直接用光标在序号上轻点左键,序号变黑底白字,光标轻点“认可”即完成路径选择。当无法辨别所列的序号表示哪一线段时,可用光标直接指向窗中图形的对应线段上,光标呈手指形,同时出现该线段的序号,轻点左键,它所对应线段的序号自动变黑色。路径选定后光标轻点“认可”,“路径选择窗”即消失,同时火花沿着所选择的路径方向    进行模拟切割,到“OK”结束。如工件图形上有交叉路径,火花自动停在交叉处,屏幕上再次弹出“路径选择窗”。同前所述,再选择正确的路径直至“OK”。系统自动把没切割到的线段删除,呈一完整的闭合图形。火花图符走遍全路径后,屏幕右上角出现“加工开关设定窗”,如图9,其中有5项选择:加工方向、锥度设定、旋转跳步、平移跳步和特殊补偿。图9 加工开关设定窗加工方向:有左右向两个三角形,分别代表逆/顺时针方向,红底黄色三角为系统自动判断方向。(特别注意:系统自动判断方向一定要和火花模拟的走向一致,否则得到的程序代码上所加的补偿量正负相反)若系统自动判断方向与火花模拟切割的方向相反,可用鼠标键重新设定,将光标移到正确的方向位,点一下左键,使之成为红底黄色三角。因本例无锥度、跳步和特殊补偿,故不需设置。用光标轻点加工参数设定窗右上角的小方块“口”按钮,退出参数窗。屏幕右上角显示红色“丝孔”提示,提示用户可对屏幕中的其他图形再次进行穿孔、切割编程。系统将以跳步模的形式对两个以上的图形进行编程。因本例无此要求,可将丝架形光标直接放回屏幕左下角的工具包(用光标轻点工具包图符),完成线切割自动编程。退出切割编程阶段,系统即把生成的输出图形信息通过软件编译成ISO数控代码(必要时也可编译成3B程序),并在屏幕上用亮白色绘出对应线段。若编码无误,两种绘图的线段应重合(或错开补偿量)。随后屏幕上出现输出菜单。菜单中有代码打印、代码显示、代码转换、代码存盘、三维造型和退出。在此,选择送控制台,将自动生成的程序送到控制台进行加工。至此,一个完整的工件编程过程结束,即可进行实际加工。④加工:按第三节中所述的机床操作步骤进行操作。(二)数控慢走丝电火花线切割加工示例1.零件及加工要求图10 冲裁模凸模图11 加工路径图10所示为一精密冲裁模的凸模,其厚度为30mm,材料采用SKD-11,零件的公差要求为:基本尺寸有一位小数的,公差为土0.10mm;基本尺寸有两位小数的,公差为土0.02mm;基本尺寸有三位小数的,公差为土0.002mm。2.准备工作

由于该零件精度较高,主要部分采用慢走丝电火花线切割机床加工,零件在线切割之前就进行了精加工,三个相互垂直的面的加工精度控制得较好,且线切割余量少。加工路径见图11中的实线部分,图中双点划线为毛坯形状。

3.操作步骤及内容要达到工件精度要求,必须采用少量、多次切割。加工余量逐次减少,加工精度逐渐提高。从开机到加工结束的具体操作步骤大致如下。(1)合上总电源开关。(2)按下控制面板上的按钮,启动数控系统及机床。(3)安装并找正工件。(4)按机床操作说明书的要求,通过在不同操作模块间的切换,完成生成工件切割的程序,调整电极丝垂直度,将电极丝移至穿丝点等基本操作。(5)选择合适的加工参数,并在加工过程中将各项参数调到最佳适配状态,使加工稳定,达到质量要求。(6)切割结束后,取下工件。

篇3:数控电火花线切割加工原理

电火花数控线切割加工的过程中主要包含下列三部分内容(如图a所示):

(1)电极丝与工件之间的脉冲放电,

(2)电极丝沿其轴向(垂直或Z方向)作走丝运动。

(3)工件相对于电极丝在X、Y平面内作数控运动。

图a 电火花线切割加工原理图

(1)电火花线切割加工时电极丝和工件之间的脉冲放电

电火花线切割时电极丝接脉冲电源的负极,工件接脉冲电源的正极。在正负极之间加上脉冲电源,当来一个电脉冲时,在电极丝和工件之间产生一次火花放电,在放电通道的中心温度瞬时可高达10000°C以上,高温使工件金属熔化,甚至有少量气化,高温也使电极丝和工件之间的工作液部分产生气化,这些气化后的工作液和金属蒸气瞬间迅速热膨胀,并具有爆炸的特性。这种热膨胀和局部微爆炸,将熔化和气化了的金属材料抛出而实现对工件材料进行电蚀切割加工。通常认为电极丝与工件之间的放电间隙在0.O1mm左右,若电脉冲的电压高,放电间隙会大一些。

为了电火花加工的顺利进行,必须创造条件保证每来一个电脉冲时在电极丝和工件之间产生的是火花放电而不是电弧放电。首先必须使两个电脉冲之间有足够的间隔时间,使放电间隙中的介质消电离,即使放电通道中的带电粒子复合为中性粒子,恢复本次放电通道处间隙中介质的绝缘强度,以免总在同一处发生放电而导致电弧放电,

一般脉冲间隔应为脉冲宽度的4倍以上。

为了保证火花放电时电极丝不被烧断,必须向放电间隙注人大量工作液,以便电极丝得到充分冷却。同时电极丝必须作高速轴向运动,以避免火花放电总在电极丝的局部位置而被烧断,电极丝速度约在7~10m/s左右。高速运动的电极丝,还有利于不断往放电间隙中带入新的工作液,同时也有利于把电蚀产物从间隙中带出去。

电火花线切割加工时,为了获得比较好的表面粗糙度和高的尺寸精度,并保证电极丝不被烧断,应选择好相应的脉冲参数,并使工件和钼丝之间的放电必须是火花放电,而不是电弧放电。

(2)电火花线切割加工的走丝运动

为了避免火花放电总在电极丝的局部位置而被烧断,影响加工质量和生产效率。在加工过程中电极丝沿轴向作走丝运动。走丝原理如图b所示。钼丝整齐地缠绕在储丝筒上,并形成一个闭合状态,走丝电机带动储丝筒转动时,通过导丝轮使钼丝作轴线运动。

图b 走丝机构原理图

(3)X、Y坐标工作台运动

工件安装在上下两层的X、Y坐标工作台上,分别由步进电动机驱动作数控运动。工件相对于电极丝的运动轨迹,是由线切割编程所决定的。

图c 上层工作台的传动示意图

篇4:电火花线切割机床的原理与分类

(1)数控线切割机床在加工时,切割刀具(铜丝或钼丝)和工件之间加有20KHz、150v的直流脉冲电压。电极丝与工件之间的脉冲放电。当刀具和工件之间的距离足够近时(约0.01mm),电压击穿冷却切削液介质,在线切割机的切割刀具和工件靠近的全长上均匀放电,高能量密度电火花放电瞬间温度可以达到7000℃或更高,高温使被切削金属瞬间汽化,生成金属氧化物,熔融于切削液中,被移动中的线切割机刀具带出加工区域。

(2)电极丝沿其轴向(垂直或Z方向)作走丝运动,

(3)工件相对于电极丝在X、Y平面内作数控运动

篇5:电火花线切割机床的原理与分类

(1)高速走丝电火花线切割机床(WEDM-HS),其电极丝作高速往复运动,一般走丝速度为8~10m/s,电极丝可重复使用,加工速度较高,但快速走丝容易造成电极丝抖动和反向时停顿,使加工质量下降,是我国生产和使用的主要机种。

(2)低速走丝电火花线切割机床(WEDM-LS),其电极丝作低速单向运动,一般走丝速度低于0.2m/s,电极丝放电后不再使用,工作平稳、均匀、抖动小、加工质量较好,但加工速度较低,是国外生产和使用的主要机种。

(3)中速走丝电火花线切割机床,又叫“中走丝线切割”。是我国独创的,其原理是对工件作多次反复的切割,开头用较快丝筒速度、较强高频来切割,最后一刀则用较慢丝筒速度、较弱高频电流来修光,从而提高了加工光洁度。

篇6:基于数控电火花线切割实习创新模式的探索

基于数控电火花线切割实习创新模式的探索

本文通过学生在金工实习中的教学形式、思路、教学内容的.安排及对学生基本动手能力的培养中,解决从CAD/CAM技术到数控电火花线切割机床的操作,零件的组装,使常规数控电火花线切割单个零件的加工到多个零件立体组装的创新教学内容,使学生在实习中获得综合能力的培养.从而达到学生创新实践,提高了实习效果.

作 者:朱建军 罗治平唐佳 刘圣敏  作者单位:广东商学院,广东广州,510320 刊 名:湖南中学物理・教育前沿 英文刊名:CUTTING EDGE EDUCATION 年,卷(期): “”(12) 分类号:G642.44 关键词:创新教学   数控   教学内容  

篇7:《线切割与电火花技术应用》项目课程的开发思路

《线切割与电火花技术应用》项目课程的开发思路

课程设计问题是职业教育的核心问题之一,要提升职业教育的内涵,课程模式的转变是前提,课程模式是由一定的理念推导的'课程内容及其进程、安排在时间和空间方面的组合方式.

作 者:桑慧玉  作者单位:江苏连云港工贸高等职业技术学校 刊 名:职业 英文刊名:OCCUPATION 年,卷(期):2009 “”(12) 分类号:G71 关键词: 

篇8:电火花基本知识

一、什么是电火花加工

电火花是一种自激放电,其特点如下: 火花放电的两个电极间在放电前具较高的电压,当两电极接近时,其间介质被击穿后,随即发生火花放电,伴随击穿过程,两电极间的电阻急剧变小,两极之间的电压也随之急剧变低。火花通道必须在维持暂短的时间(通常为10-7-10-3s)后及时熄灭,才可保持火花放电的“冷极”特性(即通道能量转换的热能来不及传至电极纵深),使通道能量作用于极小范围。通道能量的作用,可使电极局部被腐蚀。 利用火花放电时产生的腐蚀现象对材料进行尺寸加工的方法,叫电火花加工。 电火花加工是在较低的电压范围内,在液体介质中的火花放电。

二、电火花加工的特点

电火花加工是与机械加工完全不同的一种新工艺。 随着工业生产的发展和科学技术的进步,具有高熔点、高硬度、高强度、高脆性,高粘性和高纯度等性能的新材料不断出现。具有各种复杂结构与特殊工艺要求的工件越来越多,这就使得传统的机械加工方法不能加工或难于加工。因此,人们除了进一步发展和完善机械加工法之外,还努力寻求新的加工方法。电火花加工法能够适应生产发展的需要,并在应用中显示出很多优异性能,因此,得到了迅速发展和日益广泛的应用。

电火花加工的特点如下:

1.脉冲放电的能量密度高,便于加工用普通的机械加工方法难于加工或无法加工的特殊材料和复杂形状的工件。不受材料硬度影响,不受热处理状况影响。

2.脉冲放电持续时间极短,放电时产生的热量传导扩散范围小,材料受热影响范围小。

3.加工时,工具电极与工件材料不接触,两者之间宏观作用力极小。工具电极材料不需比工件材料硬,因此,工具电极制造容易。

4.可以改革工件结构,简化加工工艺,提高工件使用寿命,降低工人劳动强度。

基于上述特点,电火花加工的主要用途有以下几项:

电火花线切割简介(通用9篇)

1) 制造冲模、塑料模、锻模和压铸模。

2) 加工小孔、畸形孔以及在硬质合金上加工螺纹螺孔。

3) 在金属板材上切割出零件。

4) 加工窄缝。

5) 磨削平面和圆面。

6) 其它(如强化金属表面,取出折断的工具,在淬火件上穿孔,直接加工型面复杂的零件等)。

三、电火花加工机床的组成及作用

从上面所谈的情况可以看到,要实现电火花加工过程,机床必须具备三个要素,即:脉冲电源,机械部分和自动控制系统,工作液过滤与循环系统。下面对这三要素的作用逐一加以简单讨论。

1.脉冲电源

加在放电间隙上的电压必须是脉冲的,否则,放电将成为连续的电弧。所谓脉冲电源,实际就是一种电气线路或装置,它们能发出具有足够能量的脉冲电压来。

2.机械部分和自动控制系统

其作用是维持工具电极和工件之间有一适当的放电间隙,并在线调整。

3.工作液净化与循环系统

工作液的作用是使能量集中,强化加工过程,带走放电时所产生的热量和电蚀产物。工作液系统包括工作液的储存冷却、循环及其调节与保护、过滤以及利用工作液强迫循环系统。

上述三要素,有时也称为电火花加工机床的三大件,它们组成了电火花加工机床这一统一体,以满足加工工艺的要求。

四、实现电火花加工的条件

实现电火花加工,应具

一、什么是电火花加工

电火花是一种自激放电,其特点如下: 火花放电的两个电极间在放电前具较高的电压,当两电极接近时,其间介质被击穿后,随即发生火花放电。伴随击穿过程,两电极间的电阻急剧变小,两极之间的电压也随之急剧变低。火花通道必须在维持暂短的时间(通常为10-7-10-3s)后及时熄灭,才可保持火花放电的“冷极”特性(即通道能量转换的热能来不及传至电极纵深),使通道能量作用于极小范围。通道能量的作用,可使电极局部被腐蚀。 利用火花放电时产生的腐蚀现象对材料进行尺寸加工的方法,叫电火花加工。 电火花加工是在较低的电压范围内,在液体介质中的火花放电。

二、电火花加工的特点

电火花加工是与机械加工完全不同的一种新工艺。 随着工业生产的发展和科学技术的进步,具有高熔点、高硬度、高强度、高脆性,高粘性和高纯度等性能的新材料不断出现。具有各种复杂结构与特殊工艺要求的工件越来越多,这就使得传统的机械加工方法不能加工或难于加工。因此,人们除了进一步发展和完善机械加工法之外,还努力寻求新的加工方法。电火花加工法能够适应生产发展的需要,并在应用中显示出很多优异性能,因此,得到了迅速发展和日益广泛的应用。

电火花加工的特点如下:

1.脉冲放电的能量密度高,便于加工用普通的机械加工方法难于加工或无法加工的特殊材料和复杂形状的工件。不受材料硬度影响,不受热处理状况影响。

2.脉冲放电持续时间极短,放电时产生的热量传导扩散范围小,材料受热影响范围小。

3.加工时,工具电极与工件材料不接触,两者之间宏观作用力极小。工具电极材料不需比工件材料硬,因此,工具电极制造容易。

4.可以改革工件结构,简化加工工艺,提高工件使用寿命,降低工人劳动强度。

基于上述特点,电火花加工的主要用途有以下几项:

1) 制造冲模、塑料模、锻模和压铸模。

2) 加工小孔、畸形孔以及在硬质合金上加工螺纹螺孔。

3) 在金属板材上切割出零件。

4) 加工窄缝。

5) 磨削平面和圆面。

6) 其它(如强化金属表面,取出折断的工具,在淬火件上穿孔,直接加工型面复杂的零件等)。

三、电火花加工机床的组成及作用

从上面所谈的情况可以看到,要实现电火花加工过程,机床必须具备三个要素,即:脉冲电源,机械部分和自动控制系统,工作液过滤与循环系统。下面对这三要素的作用逐一加以简单讨论。

1.脉冲电源

加在放电间隙上的电压必须是脉冲的,否则,放电将成为连续的电弧。所谓脉冲电源,实际就是一种电气线路或装置,它们能发出具有足够能量的脉冲电压来。

2.机械部分和自动控制系统

其作用是维持工具电极和工件之间有一适当的放电间隙,并在线调整。

3.工作液净化与循环系统

工作液的作用是使能量集中,强化加工过程,带走放电时所产生的热量和电蚀产物。工作液系统包括工作液的储存冷却、循环及其调节与保护、过滤以及利用工作液强迫循环系统。

上述三要素,有时也称为电火花加工机床的三大件,它们组成了电火花加工机床这一统一体,以满足加工工艺的要求,

四、实现电火花加工的条件

实现电火花加工,应具

备如下条件:

1.工具电极和工件电极之间必须维持合理的距离。在该距离范围内,既可以满足脉冲电压不断击穿介质,产生火花放电,又可以适应在火花通道熄灭后介质消电离以及排出蚀除产物的要求。若两电极距离过大,则脉冲电压不能击穿介质、不能产生火花放电,若两电极短路,则在两电极间没有脉冲能量消耗,也不可能实现电腐蚀加工。

2.两电极之间必须充入介质。在进行材料电火花尺寸加工时,两极间为液体介质(专用工作液或工业煤油);在进行材料电火花表面强化时,两极间为气体介质。

3.输送到两电极间的脉冲能量密度应足够大。在火花通道形成后,脉冲电压变化不大,因此,通道的电流密度可以表征通道的能量密度。能量密度足够大,才可以使被加工材料局部熔化或汽化,从而在被加工材料表面形成一个腐蚀痕(凹坑),实现电火花加工。因而,通道一般必须有105-106A/cm2电流密度。放电通道必须具有足够大的峰值电流,通道才可以在脉冲期间得到维持。一般情况下,维持通道的峰值电流不小于2A。

4.放电必须是短时间的脉冲放电。放电持续时间一般为10-7-10-3s。由于放电时间短,使放电时产生的热能来不及在被加工材料内部扩散,从而把能量作用局限在很小范围内,保持火花放电的冷极特性。

5.脉冲放电需重复多次进行,并且多次脉冲放电在时间上和空间上是分散的。 这里包含两个方面的意义:其一时间上相邻的两个脉冲不在同一点上形成通道;其二,若在一定时间范围内脉冲放电集中发生在某一区域,则在另一段时间内,脉冲放电应转移到另一区域。只有如此,才能避免积炭现象,进而避免发生电弧和局部烧伤。

6.脉冲放电后的电蚀产物能及时排放至放电间隙之外,使重复性放电顺利进行。

在电火花加工的生产实际中,上述过程通过两个途径完成。一方面,火花放电以及电腐蚀过程本身具备将蚀除产物排离的固有特性;蚀除物以外的其余放电产物(如介质的汽化物)亦可以促进上述过程;另一方面,还必须利用一些人为的辅助工艺措施,例如工作液的循环过滤,加工中采用的冲、抽油措施等等。

五、极性效应

电火花加工时,相同材料两电极的被腐蚀量是不同的。其中一个电极比另一个电极的蚀除量大,这种现象叫做极性效应。如果两电极材料不同,则极性效应更加明显。

六、覆盖效应

在油类介质中放电加工会分解出负极性的游离碳微粒,在合适的脉宽、脉间条件下将在放电的正极上覆盖碳微粒,叫覆盖效应。利用覆盖效应可以降低电极损耗。注意负极性加工才有利做覆盖效应。

七、加工速度

对于电火花成形机来说加工速度是指在单位时间内,工件被蚀除的体积或重量。一般用体积表示。若在时间T内,工件被蚀除的体积为V,则加工速度Vw为: Vw=V/t(mm3/min) 对于线切割机来说,加工速度是指在单位时间内,工件被切面积。即用mm2/min来表示。 在规定表面粗糙度(如Ra=2.5μm),相对电极损耗(如1%)时的最大加工速度,是衡量电加工机床工艺性能的重要指标。一般情况下,生产厂给出的是最大加工电流,在最佳加工状态下所能达到的最高加工速度。因此,在实际加工时,由于被加工件尺寸与形状的千变万化,加工条

件,排屑条件等与理想状态相差甚远,即使在粗加工时,加工速度也往往大大低于机床的最大加工速度指标。

八、工具电极损耗

在电火花成形加工中,工具电极损耗直接影响仿形精度,特别对于型腔加工,电极损耗这一工艺指标较加工速度更为重要。

电极损耗分为绝对损耗和相对损耗。

绝对损耗最常用的是体积损耗Ve和长度损耗Veh二种方式,它们分别表示在单位时间内,工具电极被蚀除的体积和长度。即

Ve=V/t(mm3/min)

Veh=H/t(mm/min)

相对损耗——工具电极绝对损耗与工件加工速度的百分比。通常采用长度相对损耗比较直观,测量也比较方便。在线切割加工中,电极丝的损耗对工件质量的影响不大,故一般不加以讨论。但快走丝机床使用钼作为电极丝,是重复放电,所以丝的损耗影响到电极丝的使用寿命,在实际加工中应予适当考虑。

在电火花成形加工中,工具电极的不同部位,其损耗速度也不相同。

在精加工时,一般电规准选取较小,放电间隙太小,通道太窄,蚀除物在爆炸与工作液作用下,对电极表面不断撞击,加速了电极损耗,因此,如能适当增大电间隙,改善通道状况,即可降低电极损耗。

九、表面粗糙度

表面粗糙度是指加工表面上的微观几何形状误差。对电加工表面来讲,即是加工表面放电痕——坑穴的聚集,由于坑穴表面会形成一个加工硬化层,而且能存润滑油,其耐磨性比同样粗糙度的机加表面要好,所以加工表面允许比要求的粗糙度大些。而且在相同粗糙度的情况下,电加工表面比机加工表面亮度低。

国家标准规定:加工表面粗糙度用Ra(轮廓的平均算术偏差)和Rz(不平度平均高度)之一来评定。

工件的电火花加工表面粗糙度直接影响其使用性能,如耐磨性,配合性质,接触刚度,疲劳强度和抗腐蚀性等。尤其对于高速高洁,高压条件下工作的模具和零件,其表面粗糙度往往是决定其使用性能和使用寿命的关键。

十、放电间隙

放电间隙,亦称过切量,加工中是指脉冲放电两极间距,实际效果反映在加工后工件尺寸的单边扩大量。对电火花成形加工放电间隙的定量认识是确定加工方案的基础。其中包括工具电极形状,尺寸设计,加工工艺步骤设计,加工规准的切换以及相应工艺措施的设计。

十一、两电极蚀除量之间的矛盾

本篇中,已经明确阐述了脉冲放电时间越长,越有利于降低工具电极相对损耗。在电火花加工的实用过程中,粗加工采用长脉冲时间和高放电电流,既体现了速度高,又体现了损耗小,反映了加工速度和工具电极损耗这一矛盾的缓解。

但是,在精加工时,矛盾激化了。为了实现小能量加工,必须大大压缩脉冲放电时间。为达到脉冲放电电流与脉冲放电时间参数组合合理,亦必须大大压缩脉冲放电电流。这样,不仅加大了工具电极相对损耗,又大幅度降低了加工速度。

十二、加工速度与加工表面粗糙度之间的矛盾

为了解决电火花加工工艺的这一基本矛盾,人们试图将一个脉冲能量分散为若干个通道同时在多点放电。用这种方法既改善了加工表面粗糙度,又维持了原有的加工速度。

到目前为止,实现人为控制的多点同时放电的有效方法只有一种,即分离工具电极多回路加工。

为了实现整体电极的多通道加工,人们设想了各种方法,并进行了多年的实验摸索。但是迄今为止,尚没有彻底解决。

在实用过程中,型腔模具的加工采用粗、中、精逐档过渡式加工方法。加工速度的矛盾是通过大功率、低损耗的粗加工规准解决的;而中、精加工虽然工具电极相对损耗大,但在一般情况下,中、精加工余量仅占全部加工量的极小部分,故工具电极的绝对损耗极小,可以通过加工尺寸控制进行补偿,或在不影响精度要求时予以忽略。

篇9:知道线切割么?

线切割是机械加工中诞生较晚的一个,初始于二十世纪六十年代,发展于七十年代,普及于八十年代,现今已到了上台阶上档次的年代,

很多人,特别是模具行业很久以来就奢望有一种手段,像“钢丝锯”切木头一样地切割钢铁,特别是淬火有硬度的。即解决复杂形状问题,又解决内外尖角和清根问题。

五十年代,电火花加工开始被认识,电火花机床开始进入加工领域,虽然当时只能解决硬度问题,打些丝锥钻头之类。但这是电加工在模具行业大行其道的开始。这时人们已经认识到如果“钢丝锯” 加上“电火花”,“锯”有硬度的淬火钢应是可能的。于是,让一个轴上储的大量铜丝经两个导向轮缠绕到另一个储丝轴上,两个导向轮间放上工件,工件接RC电源的正极,铜丝接RC电源的负极,就实现了火花切割。尽管当时两个储丝轴像电影片盘一样的更换,尽管当时以各种摩擦方式制造丝的张力,也尽管当时以防锈防臭的磨床冷却液做加工液,必竟实现了“线电极火花切割”。六十年代初期,某些军工企业和模具行业骨干厂以技术革新、自制自用的形式开始制造“线切割”。大多是用铜丝、丝速2~5米/分、RC电源,至多是电子管脉冲源,控制方式业多是手摇和靠模。就这样切出的如山字形矽钢片和电子管极板冲模仍是另人瞩目。随着电子控制技术发展,放大样板、仿形和光电跟踪的控制方式也一度推动了线切割的进步。当时的渭河工具厂、华通开关厂、774厂等都曾造出风格各具的线切割机床。只是没能工业化、商业化。

直到1969年,晶体管被广泛应用,开关逻辑电路也成熟了许多。复旦大学的几位老师以“与生产实践相结合”成果的方式推出了“数字程序控制线切割机”,分立元件,四十多块印刷板,数码管和氖灯显示,常州以手工下线的70步进电机,双V钢球导轨,丝杠加导轨排丝,F形丝架,。。。。。。直到今天,用钼丝、丝杠加导轨排丝、F形丝架、直径150左右的丝筒、行程开关换向等仍在延用。

几年内,许多无线电专用设备厂相继以“复旦”作”蓝本”生产线切割机,当时主要问题是元器件质量,控制系统可靠性,。。。。。机械精度问题尚未充分认识。进入市场商品化最早的是杭无专,1973年。年产几十台已令人咋舌了。当时为买到几只耐压80伏的大功率三极管,要派人持支票到晶体管厂坐等一个月。

1977年,Z80、8086单片机的上市给线切割带来突飞猛进发展的机遇。苏州的几个主要生产厂很快以Z80取代了分立元器件,体积、结构都大为改观。可靠性已不是扼喉问题。产量大幅提高。几年内单片机的型号和功能不断更新,线切割得到高速发展。

单板机的改型进步,推动操作控制和显示系统的逐渐完善,编程输入、接口电路、变频、驱动的日臻规范,使线切割成了单扳机应用的一个杰作。市场优势地位就是这时打下的。

八十年代是线切割大普及的年代,它成了模具行业的主力军,成了机械行业发展最快的新工种。以至现在模具行业的不少从业人员离开线切割就不知道怎麽生产模具。硬度高形状复杂就无从下手。

计算机在九十年代大发展大普及,在线切割的应用也得到长足发展,用计算机现成的系统,把绘图软件修补改造就能编程,功能控制和接口嫁接过来就

线切割是机械加工中诞生较晚的一个,初始于二十世纪六十年代,发展于七十年代,普及于八十年代,现今已到了上台阶上档次的年代。

很多人,特别是模具行业很久以来就奢望有一种手段,像“钢丝锯”切木头一样地切割钢铁,特别是淬火有硬度的。即解决复杂形状问题,又解决内外尖角和清根问题。

五十年代,电火花加工开始被认识,电火花机床开始进入加工领域,虽然当时只能解决硬度问题,打些丝锥钻头之类。但这是电加工在模具行业大行其道的开始。这时人们已经认识到如果“钢丝锯” 加上“电火花”,“锯”有硬度的淬火钢应是可能的。于是,让一个轴上储的大量铜丝经两个导向轮缠绕到另一个储丝轴上,两个导向轮间放上工件,工件接RC电源的正极,铜丝接RC电源的负极,就实现了火花切割。尽管当时两个储丝轴像电影片盘一样的更换,尽管当时以各种摩擦方式制造丝的张力,也尽管当时以防锈防臭的磨床冷却液做加工液,必竟实现了“线电极火花切割”。六十年代初期,某些军工企业和模具行业骨干厂以技术革新、自制自用的形式开始制造“线切割”。大多是用铜丝、丝速2~5米/分、RC电源,至多是电子管脉冲源,控制方式业多是手摇和靠模。就这样切出的如山字形矽钢片和电子管极板冲模仍是另人瞩目。随着电子控制技术发展,放大样板、仿形和光电跟踪的控制方式也一度推动了线切割的进步。当时的渭河工具厂、华通开关厂、774厂等都曾造出风格各具的线切割机床。只是没能工业化、商业化。

直到1969年,晶体管被广泛应用,开关逻辑电路也成熟了许多,

复旦大学的几位老师以“与生产实践相结合”成果的方式推出了“数字程序控制线切割机”,分立元件,四十多块印刷板,数码管和氖灯显示,常州以手工下线的70步进电机,双V钢球导轨,丝杠加导轨排丝,F形丝架,。。。。。。直到今天,用钼丝、丝杠加导轨排丝、F形丝架、直径150左右的丝筒、行程开关换向等仍在延用。

几年内,许多无线电专用设备厂相继以“复旦”作”蓝本”生产线切割机,当时主要问题是元器件质量,控制系统可靠性,。。。。。机械精度问题尚未充分认识。进入市场商品化最早的是杭无专,1973年。年产几十台已令人咋舌了。当时为买到几只耐压80伏的大功率三极管,要派人持支票到晶体管厂坐等一个月。

1977年,Z80、8086单片机的上市给线切割带来突飞猛进发展的机遇。苏州的几个主要生产厂很快以Z80取代了分立元器件,体积、结构都大为改观。可靠性已不是扼喉问题。产量大幅提高。几年内单片机的型号和功能不断更新,线切割得到高速发展。

单板机的改型进步,推动操作控制和显示系统的逐渐完善,编程输入、接口电路、变频、驱动的日臻规范,使线切割成了单扳机应用的一个杰作。市场优势地位就是这时打下的。

八十年代是线切割大普及的年代,它成了模具行业的主力军,成了机械行业发展最快的新工种。以至现在模具行业的不少从业人员离开线切割就不知道怎麽生产模具。硬度高形状复杂就无从下手。

计算机在九十年代大发展大普及,在线切割的应用也得到长足发展,用计算机现成的系统,把绘图软件修补改造就能编程,功能控制和接口嫁接过来就

能操纵机床,数据存储图形显示又都是线切割的强项。线切割是IT业大有作为的领域。当然,强大功能资源的浪费、系统运行的可靠性、缺乏占据全行业主导地位,易学易懂易普及且实用的软件,是困扰PC机大面积展开成行业主力的关键。

据2001年统计,全国快走丝线切割机总保有量约65万台,其中分立元件占1~1。5%,PC机占13~15%,大部分为单扳机,占85%左右,是行业的主战机型。

至今快走丝线切割机仍是我国特有的,结构简单廉价低耗高可靠,运行成本低,50~100mm/分的速度,0。01~0。02mm的精度,尚能满足绝大多场合的需求。如果有高水平的维护和精细操作,再多花一倍时间,精度到0。005~0。01mm之间,光洁度接近慢走丝效果,也是可能的。

快走丝线切割机运行成本是这样的:耗电——1200W,1。2元/小时;耗液——6公斤*6元/公斤=36元,用200小时,0。18元/小时;耗丝——300米*0。18元/米=54元,用120小时,0。45元/小时,总计1。83元/小时。

国外的线切割机初始于六十年代末期,并首先在日本、瑞士产业化,商品化。一开始他们的基本模式是这样的:依托PC机的强大功能资源,精密机械制造的传统优势,力求高精度、自动化。用铜丝,Φ0。3~0。35mm丝径,一次性使用,丝速2~6米/分,无害化的去离子水。早期的慢走丝与快速往复走丝相比,精度、光洁度占优,而速度、切厚能力、内尖角的清根能力和操作方便均不及。

据2001年统计,进口(包括合资仿制)慢走丝线切割机总保有量突破4000台。但利用率稍差,各使用厂操作水平也有较大差异。发展至今,慢走丝线切割机又有大幅进步,如操作人性化,以至一台机子可转换世界各种语言界面。打穿丝孔,自动穿丝,可无人值守,精度可稳定在μ级,0。8以上的光洁度,最大200mm/分的效率等,但切厚能力仍不及快走丝,内尖角的清根能力仍受丝径限制,开机运行成本也太高。

慢走丝线切割机运行成本是这样的:耗电——3200W,3。2元/小时;耗液(包括水发生器和过滤)——7元/小时;耗丝——0。4元/米*180米/小时=72元/小时;总计82。2元/小时。与快走丝相比约45:1。如果再考虑100倍以上的购置费。。。。。

随着大量新技术的应用,慢走丝线切割机也日臻完善,如自打孔自穿丝,从加热拉长捋直,丝端头处理,细管向工件面的引导定位,高压水的承托和穿认,接触传感,到穿丝成功的判定,简直是精密传动自动控制的典范。再如恒张力系统,利用软铁盘在磁粉中转动的阻尼,利用磁场中转子的发电效应,利用双电机的差速差力,反馈控制取得准确的张力。慢速和纯水也使火花不暴露的浸泡加工成为可能,窄脉宽大峰值的应用,使厚度加工能力和最大加工速度也达到很高的水准。

很大程度上,购置慢走丝线切割机成了“追求精度、注重质量、经济实力”的一种展示。

总之,快慢走丝呈相互拟补,相互竞争,相互促进,各具特色,各展所长,将是长期共存的局面。快走丝不经铺垫直接卖到国外的可能很小,慢走丝也不可能把快走丝淘汰出局。凭借快走丝的廉价和实用,用示范推广的办法首先介绍到国外的某个地区,被认识和采用的可能也是有的。

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