电火花线切割加工技术

电火花线切割加工技术摘要：电火花线切割加工是在电火花加工基础上于20世纪50年代末最早在前苏联发展起来的一种新的工艺形势，是用线状电极靠火花放电对工件进行切割，故称为线切割，随着电加工设备及加工工艺的发展，加工模具的工艺路线，在不断的改进。该文以线切割的加工原理及发展过程为背景，对彩虹彩色显像管总厂零件分厂的模具加工工艺路线作简单介绍。关键词：线切割；工艺路线；变革；精度；效率WirecutedmtechnologyAbstract:TheexperimentalresearchofEDMprocessofconductiveengeeringceramicsusingaspecialpowersupplybycontrollingpulsedischargingenergy,isdiscussed.Thebasicprincipleofelectrolyticmachiningandthesuperiorityofitsprocessingtechnologywereintroduced.TheECM/EDM（electrochemicalmeltingandelectricdischargemachining）compoundmachiningprocesswasstated.AndtheforeigndevelopingstatusquooftheECM/EDM^ompoundprocessingofdeepandsmallholeswasmentioned.一：电火花线切割的应用范围：在目前的生产中，数控电火花线切割技术应用广泛，不仅是因其加工效率高精度高，更重要的是其加工范围广泛。数控电火花线切割可加工下列工件：1、 电火花成形用电极线切割技术适合加工一般穿孔加工用、带锥度型腔加工用及微细复杂形状的电极，同时还有铜钨、银钨合金之类的电极材料。2、 模具适用于加工各种形状的冲模、注塑模、挤压模、粉末冶金模、弯曲模等。3、 零件适合于线切割加工的零件：1） 各种形状孔及键槽；2） 齿轮内外齿形；3） 窄长冲模；4） 斜直纹表面曲面体；5） 各种平面图案。利用线切割加工零件的优势：可加工试验样件、各种型孔、特殊齿轮凸轮、成型刀具等复杂形状零件及高硬材料的零件；可进行微细结构、异形槽和标准缺陷的加工；可在坯料上直接割出零件；加工薄件时可多片叠在一起加工二：线切割加工的特点：电火花线切割加工过程的工艺和机理与电火花穿孔成型加工有很多共同的地方，又有它独特的地方，其特点表现在：1）采用水或水基工作液不会引燃起火，容易实现安全无人运转；2） 电极丝与工件始终有相对运动，尤其是快速走丝电火花线切割加工，间隙状态可以认为是由正常火花放电、开路和短路这三种状态组成，不可能产生稳定的电弧放电；3） 电极与工件之间存在着“疏松接触”式轻压放电现象。在电极丝和工件之间存在着某种电化学产生的绝缘薄膜介质，当电极丝被顶弯所造成的压力和电极丝相对工件的移动摩擦使这种介质减薄到可被击穿的程度，才发生火花放电。因此电极短路已不成为大问题；4） 省掉了成型的工具电极，大大降低了成型工具电极的设计和制造费用，缩短了生产准备时间。这对新产品的试制是很有意义的；由于电极丝比较细，可以加工微细异形孔、窄缝和复杂形状的工件。由于切缝很窄，且只对工件材料进行“套料”加工，实际金属去除量很少，材料的利用率和能量利用率都很高。这尤其是对加工贵重金属有重要意义；由于采用移动的长电极丝进行加工，单位长度电极丝的损耗少，对加工精度的影响小，特别在低速走丝线切割加工时，电极丝一次使用，电极损耗对加工精度的影响更小；在实体部分开始切割时，需加工穿丝用的预孔；正因为有许多突出的长处，电火花线切割加工在国内外发展很快，得到广泛的应用。三：线切割加工的应用范围线切割加工为新产品试制、精密零件及模县制造开辟了一条新的工艺途径，主要应用于以下几个方面。加工模具适用于各种形状的冲模，调整不同的间隙补偿量，只需一次编程就可以切割凸模、凸模固定板、凹模及卸料板等，模具配合间隙、加工精度通常都能达到要求。此外，还可加工挤压模、粉末冶金模、弯曲模、塑压模等通常带锥度的模具；加工电火花成型加工用的电极一般用铜钨、银钨合金类材料作穿孔加工的电极、带锥度型腔加工的电极用线切割加工特别经济，同时也适用于加工微细复杂形状的电极；加工零件在试制新产品时，用线切割在板料上直接割出零件，例如切割特殊微电机硅钢片定转子铁心，由于不需另行制造模具，可大大缩短制造周期、降低成本。加工薄件时还可多片叠在一起加工。在零件制造方面，可用于加工品种多，数量少的零件，特殊难加工材料的零件，材料试验样件，各种型孔、凸轮、样板、成型刀具。同时还可进行微细加工，异形槽的加工等。四：电火花线切割的加工设备：机床是线切割加工设备的主要部分，其结构形式和制造精度都直接影响到加工性能。机床一般由床身、工作台、走丝机构、丝架、工作液循环系统等几部分组成。床身床身为机床的支撑体，是安装其他部件的基础，通常采用箱式结构。床身内部放置机床电器。工作台工作台部件用来安放工件。由上下拖板、导轨、丝杆螺母副及变速机构4部分组成，其工作原理是驱动电动机通过变速机构将动力传递给丝杆螺母副，丝杆螺母副将传递过来的旋转运动变成沿坐标轴的直线运动，从而获得各种平面图形的曲线轨迹。工作台的传动通常采用高精度丝杆螺母副，为保证定位精度和灵敏度，传动丝杠与螺母之间必须消除间隙。走丝机构走丝机构可分为高速走丝机构和低速走丝机构。高速走丝机构的电极丝做高速往复运动，一般走丝速度为8~10m/s,走丝速度等于储丝筒周边的线速度，在运动过程中，电极丝由丝架支撑，并依靠导轮保持电极丝与工作台垂直或倾斜一定的几何角度；低速走丝机构的电极丝做低速单向运动，一般走丝速度低于0.2m/s，五：工作液循环系统电火花线切割加工必须在工作液中进行，其方式可将被加工工件浸在工作液中，也可以采用电极丝冲液的方式。一般情况下，工作液应具有以下几个方面的要求：工作液应具有一定的绝缘性。绝缘能力过高，介质击穿所耗能量过大，会降低蚀除量；绝缘能力过低，工作液成了导电体，则不能产生火花放电。有较好的冷却性能。电火花放电的局部瞬时温度极高，为了防止产生过热现象，必须使切削部位充分拎却.以带走火花放电时产生的大量热量。有较好的洗涤性能，利于排屑。有较好的防锈性能，利于机床维护和工件防锈。工作液对人体应无害，工作时，不放出有害气体。不同的工艺条件需要不同的工作液，在低速走丝线切割加工中常采用去离子水和煤油作为工作液；高速走丝线切割加工中常采用乳化液作为工作液。加工时，工件的厚度、表面粗糙度要求不同，则选取工作液的型号也不同。另外，工作液的配比对加工的效果也会有很大影响，比如在低速走丝线切割加工中.对不同要求的零件应选取不同导电率的离子水；在高速走丝机床上，新配的工作液加工效果并不良好.往往要经过一段时间切割后，加工效果才能达到最佳，但工作液不能太脏，否则容易引起电弧放电.烧坏电极。六、数控电火花线切割的加工工艺线切割的加工工艺主要是电加工参数和机械参数的合理选择。电加工参数包括脉冲宽度和频率、放电间隙、峰值电流等。机械参数包括进给速度和走丝速度等。应综合考虑各参数对加工的影响，合理地选择工艺参数，在保证工件加工质量的前提下，提高生产率，降低生产成本。电加工参数的选择正确选择脉冲电源加工参数，可以提高加工工艺指标和加工的稳定性。.粗加工时，应选用较大的加工电流和大的脉冲能量，可获得较高的材料去除率(即加工生产率)。.而精加工时，应选用较小的加工电流和小的单个脉冲能量，可获得加工工件较低的表面粗糙度。几个参数的概念.加工电流就是指通过加工区的电流平均值，单个脉冲能量大小，主要由脉冲宽度、峰值电流、加工幅值电压决定。.脉冲宽度是指脉冲放电时脉冲电流持续的时间，.峰值电流指放电加工时脉冲电流峰值，.加工幅值电压指放电加工时脉冲电压的峰值。线切割的加工模具或零件的工艺过程通常分为以下几个步骤：.认真分析研究工件图纸及其技术要求，以确定哪些工件适宜用线切割加工，哪些不宜采用线切割加工工艺；.加工前的工装夹具准备及必要的工艺准备；.选择线切割参数及确定切割路线，工件进行装夹找正；.编制加工程序；•线切割加工；.切割后工件清理与检验。七：3B指令编程：BXBYBJGX(GY)指令代码以上是标准格式.B是间隔符号而已!GXGY指的是计数长度方向.指令代码有L1,L2,L3,L4.这几个代表1-4象限直线且L1为X正向,L2为Y正向，L3为X负向,L4为Y负向.SR1,SR2,SR3,SR4,NR1,NR2,NR3,NR4,表示四个象限顺圆逆圆.直线编程X,Y代表以起点为原点的终点坐标，J为计数长度，计数长度方向为直线在X,Y轴投影大的为计数方向投影为J值.计数长度在编圆是反之.编圆是以起点为原点,X,Y为圆心坐标，投影长度为所有圆弧投影总和，取小值!指令按起点的算！以上所有值为绝对值！八：电火花线切割的发展趋势：电火花线切割加工技术的现状，指出了其今后的发展方向是：基于PC的数控系统的开发、人工智能(AI)技术的运用、机床设计的改善及多次切割工艺的应用。基于PC的数控系统的开发数控系统是数控机床的核心部分，其控制性能不仅直接影响机床加工的质量和稳定性，而且也是扩大机床加工范围、实现复杂加工的重要手段。目前，各国都非常重视数控技术的研究，将其作为实现制造技术突破性发展的一个重点2人工智能(AI)技术的运用智能化数控系统也是当前数控技术发展的另一个重要趋势。由于在机床加工控制系统中使用了智能控制技术，机床自动如有经验的操作者一样使加工过程持续、稳定、优化地进行。人工智能技术也成功地运用到加工参数的设定、加工程序的生成、工件位置的测定及加工结果的测量等整个机床操作过程，大大地提高了机床的加工性能和自动化程度，降低了对操作者的要求，使非熟练操作者也能取得熟练操作者的加工效果。且人工智能技术多以计算机软件的形式存于主控系统，因此研究开发的成本低，而且功能易于扩展、使用灵活、更新的速度快，在当前提高数控机床的自动化、可操作性和增强机床的功能中所起的作用越来越大。3.机床设计的改善为改善高速走丝线切割机的加工精度，必须进一步改进机床的结构，使其更为合理。目前机床的整体结构多为音叉式，此种结构的刚度差，固有频率低，易发生振动，且放电加工将产生大量的热，使机床的本体发生较大的热变形，这都在一定程度上影响了高速走丝线切割机的加工精度。因此，在设计机床整体结构时，必须充分利用先进的技术手段进行分析以提高机床结构的合理性多次切割加工是高速走丝线切割加工技术的一个重要发展方向。目前无论是金属切削机床还是低速走丝线切割机，一次加工都无法得到良好的加工效果，欲达到较高的加工精度，都必须在粗加工后再作精加工才能获得九：感想与结论：高速走丝电火花线切割机是我国独创的电加工机床，在模具制造及零件加工领域内有广泛的应用，在中低档市场中占有相当的分量。目前，高速走丝线切割机如何发展是电加工行业十分关心的课题。我们必须吸取国外的成功经验，扬长避短，直接应用当今计算机技术的最新成果，尽快研制功能强大的基于PC的数控系统，从硬件上为高速走丝线切割机的发展打下良好的基础；同时注意人工智能技术与高速走丝线切割机的结合，运用计算机软件技术来提高机床的性能。参考文献：先进制造技术导论(王润孝主编北京科学出版社2004)先