1、 - 1 -江 苏 省 无 锡 交 通 高 等 职 业 技 术 学 校毕 业 论 文数 控 线 切 割 加 工 方 法系 部 名 称 ： 机 电 工 程 系专 业 名 称 ： 机 电 设 备 安 装 与 维 修班 级 ： 083381学 号 ： 37姓 名 ： 赵 海指 导 教 师 ： 曹 雨- 2 -2013年 4月数控线切割加工方法摘要近年来，随着在我国国民经济的飞速发展，特别是工业技术飞速发展的新形势下，急需发展模具加工技术，而数控电火花切割技术正是模具加工工艺领域中的一种关键技术。目前在电机，仪表等行业新产品的研制开发过程中，常采用数控电火花线切割方法直接切割出零件，大大缩短了研制周期
2、，并降低了成本。在众多工业产品的生产过程中，都用到了数控电火花切割机床，如飞机制造、汽车模具制造、手机零部件的生产等，因此电火花机床的研究与改进是我国国内市场的需要，也能为我国的工业的发展起一定的作用。电火花线切割，其基本工作原理是利用连续移动细金属丝（成为电极丝）作电极，对工件进行脉冲火花放电蚀除金属、切割成型。本次论文以电火花线切割为主线，综合了线切割的发展，电火花线切割机床，电火花线切割加工质量及其影响因素，电火花线切割加工程序编制等。把以前学过的基础课程融汇到综合应用本次论文当中来，所谓学以致用。关键词：工业生产 电火花线切割 发展史 加工质量 程序编制- 3 -目录摘要 3第一章 电
3、火花线切割的介绍1.1 电火花线切割的发展 51.2 电火花线切割机床的类型 10第二章 电火花线切割加工机理 2.1 脉冲电源 14 2.2 机械系统 242.3 断丝机理 262.4 加工控制 32第三章 电火花线切割加工质量 3.1 电火花线切割加工精度 403.2 工艺参数对加工精度的影响 44第四章 案例分析 4.1 3B 格式编程 474.2 案例一 504.3 案例二 51结论 54致谢 55参考文献 56- 4 -第一章 电火花线切割的介绍1.1电火花线切割的发展1.1.1 电火花线切割机的产生20 世纪中期，苏联拉扎林科夫妇研究开关触点受火花放电腐蚀的现象和原因时，发现电火花
4、的瞬时高温可以使局部的金属熔化、氧化而被腐蚀掉，从而开创和发明了电火花加工方法，线切割放电机也于 1960 年发明于苏联。当时以投影器观看轮廓面前后进给工作台面加工，其实认为加工速度虽慢，却可加工传统机械不易加工的微细形状。代表的实用例子是化织喷嘴的异型孔加工。1.1.2 国内线切割机的发展五十年代，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，
5、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 25 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。- 5 -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。直到 1969 年，晶体管被广泛应用，开关逻辑电路也
6、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
7、。 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
8、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- 6 -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 11。5%，PC 机占 1315%，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，50100mm/分
9、的速度，0。010。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。0050。01mm 之间，光洁度接近慢走丝效果，也是可能的1.1.3 国外线切割机的发展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，0。30。35mm 丝径，一次性使用，丝速 26 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
10、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 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
11、购置费。 - 7 -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
12、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。1.2 电火花线切割机床的类型1.2.1 按电极丝运行速度分（一）高速电火花线切割机床（往 复 走 丝 电 火 花 线 切 割 机 床 ）高 速 电 火 花 线 切 割 机 床 的 走 丝 速 度 为 6 12 m/s， 是 我 国 独 创 的 机 种 。自 1970 年 9 月 由 第 三 机 械 工 业 部 所 属 国 营 长 风 机 械 总 厂 研 制 成 功 “数 字 程序 自 动 控 制 线 切 割 机 床 ”，
13、 为 该 类 机 床 国 内 首 创 。 1972 年 第 三 机 械 工 业 部 对工 厂 生 产 的 CKX 数 控 线 切 割 机 床 进 行 技 术 鉴 定 ， 认 为 已 经 达 到 当 时 国 内 先 进水 平 。 1973 年 按 照 第 三 机 械 工 业 部 的 决 定 ， 编 号 为 CKX 1 的 数 控 线 切割 机 床 开 始 投 入 批 量 生 产 。 1981 年 9 月 成 功 研 制 出 具 有 锥 度 切 割 功 能 的DK3220 型 的 坐 标 数 控 机 ， 产 品 的 最 大 特 点 是 具 有 1.5 度 锥 度 切 割 功 能 。 完成 了 线
14、切 割 机 床 的 重 大 技 术 改 进 。 随 着 大 锥 度 切 割 技 术 逐 步 完 善 ， 变 锥 度 、上 下 异 形 的 切 割 加 工 也 取 得 了 很 大 的 进 步 。 大 厚 度 切 割 技 术 的 突 破 ， 横 剖 面及 纵 剖 面 精 度 有 了 较 大 提 高 ， 加 工 厚 度 可 超 过 1000mm 以 上 。 使 往 复 走 丝 线切 割 机 床 更 具 有 一 定 的 优 势 。 同 时 满 足 了 国 内 外 客 户 的 需 求 。 这 类 机 床 的 数量 正 以 较 快 的 速 度 增 长 ， 由 原 来 年 产 量 23 千 台 上 升 到
15、年 产 量 数 万 台 ， 目- 8 -前 全 国 往 复 走 丝 线 切 割 机 床 的 存 量 已 达 20 余 万 台 ， 应 用 于 各 类 中 低 档 模 具制 造 和 特 殊 零 件 加 工 ， 成 为 我 国 数 控 机 床 中 应 用 最 广 泛 的 机 种 之 一 。 但 由 于往 复 走 丝 线 切 割 机 床 不 能 对 电 极 丝 实 施 恒 张 力 控 制 ， 故 电 极 丝 抖 动 大 ， 在加 工 过 程 中 易 断 丝 。 由 于 电 级 丝 是 往 复 使 用 ， 所 以 会 造 成 电 极 丝 损 耗 ， 加 工精 度 和 表 面 质 量 降 低 。（二）低
16、速线切割机床低速线切割机床电 极 丝 以 铜 线 作 为 工 具 电 极 ， 一 般 以 低 于 0.2m/s 的 速度 作 单 向 运 动 ， 在 铜 线 与 铜 、 钢 或 超 硬 合 金 等 被 加 工 物 材 料 之 间 施 加60300V 的 脉 冲 电 压 ， 并 保 持 550um 间 隙 ， 间 隙 中 充 满 脱 离 子 水 (接 近 蒸馏 水 )等 绝 缘 介 质 ， 使 电 极 与 被 加 工 物 之 间 发 生 火 花 放 电 ， 并 彼 此 被 消 耗 、腐 蚀 ， 在 工 件 表 面 上 电 蚀 出 无 数 的 小 坑 ， 通 过 NC 控 制 的 监 测 和 管
17、控 ， 伺 服机 构 执 行 ， 使 这 种 放 电 现 象 均 匀 一 致 ， 从 而 达 到 加 工 物 被 加 工 ， 使 之 成 为 合乎 要 求 之 尺 寸 大 小 及 形 状 精 度 的 产 品 。 目 前 精 度 可 达 0.001mm 级 ， 表 面 质量 也 接 近 磨 削 水 平 。 电 极 丝 放 电 后 不 再 使 用 ， 而 且 采 用 无 电 阻 防 电 解 电 源 ，一 般 均 带 有 自 动 穿 丝 和 恒 张 力 装 置 。 工 作 平 稳 、 均 匀 、 抖 动 小 、 加 工 精 度 高 、表 面 质 量 好 ， 但 不 宜 加 工 大 厚 度 工 件 。
18、 由 于 机 床 结 构 精 密 ， 技 术 含 量 高 ， 机床 价 格 高 ， 因 此 使 用 成 本 也 高 。（三）立 式 回 转 电 火 花 线 切 割 机 床立 式 回 转 电 火 花 线 切 割 机 的 特 点 与 传 统 的 高 速 走 丝 和 低 速 走 丝 电 火 花 线切 割 加 工 均 有 不 同 ， 首 先 是 电 极 丝 的 运 动 方 式 比 传 统 两 种 的 电 火 花 线 切 割 加工 多 了 一 个 电 极 丝 的 回 转 运 动 ； 其 次 ， 电 极 丝 走 丝 速 度 介 于 高 速 走 丝 和 低 速走 丝 直 接 ， 速 度 为 1 2m/s。
19、由 于 加 工 过 程 中 电 极 丝 增 加 了 旋 转 运 动 ， 所 以立 式 回 旋 电 火 花 线 切 割 机 与 其 他 类 型 线 切 割 机 相 比 ， 最 大 的 区 别 在 于 走 丝 系统 。 立 式 回 转 电 火 花 线 切 割 机 的 走 丝 系 统 由 走 丝 端 和 放 丝 端 两 套 结 构 完 全 相同 的 两 端 做 为 走 丝 结 构 ， 实 现 了 电 极 丝 的 高 速 旋 转 运 动 和 低 速 走 丝 的 复 合 运动 。 两 套 主 轴 头 之 间 的 区 域 为 有 效 加 工 区 域 。 除 走 丝 系 统 外 ， 机 床 其 他 组 成部
20、 分 与 高 速 走 丝 线 切 割 机 相 同 。1.2.2 按电极丝运动轨迹的控制形式分（一） 靠模仿形控制电火花线切割机床- 9 -靠模仿形电火花线切割机床，其在进行线切割加工前，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的贴着靠模边缘作轨迹运动，从而切割出与靠模形状和精度相同的工件。（二） 光电跟踪控制电火花线切割机床光电跟踪控制电火花线切割机床，其在进行线切割前，先根据零件图样按一定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，跟踪台上的光点头始终追随墨线图形的轨迹运动，再借助于电气、机械的联动，控制机床工作台
21、连同工件相对电极丝做相似形的运动，从而切割出与图样形状相同的工件。（三） 数字程序控制电火花线切割机床数字程序控制电火花线切割机床，采用先进的数字化自动控制技术，驱动机床按照加工前根据工件几何形状参数预先编制好的数控加工程序自动完成加工，不需要制作靠模样板也无需绘制放大图，比前面两种控制形式具有更高的加工精度和广阔的应用范围，目前国内外 95%以上的电火花线切割人机床都以采用数字化。1.2.3 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
22、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；- 10 -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- 11 -第二章 电火花线切割加工机理 2.1 脉冲电源电火花线切割的加工用的脉冲电源的作用是把工频
23、交流电源转换成一定频率的单向脉冲电流，以供给电极放点间隙所需要的能量来蚀除金属。脉冲电源对电火花加工的生产率、表面质量、加工精度、加工过程的稳定性和工具电极损耗等技术经济指标有很大影响。电火花线切割脉冲电源的形式品种很多，如晶体管矩形波脉冲电源、高频分组脉冲电源、节能型脉冲电源等。2.1.1 对脉冲电源的要求对电火花线切割加工用脉冲总的要求是：（1）有较高的加工速度 不但在粗加工时要有较高的加工速度，而且在精加工时也应具有较高的加工速度。（2）工具电极损耗低 （3）加工过程稳定性好 在给定的各种脉冲参数下能保持稳定加工，抗干扰能力强、不易产生电弧放电、可靠性强、操作方便。（4）工艺范围广 不仅
24、能适应粗、中、精加工的要求，而且要适应不同工件材料的加工。脉冲电源要都满足上述要求是困难的，一般来说，为了满足这些总的要求，对电火花线切割加工脉冲电源的具体要求是：1） 所产生的脉冲应该是单向的，没有负半波或负半波很小，这样才能最大限度的利用极性效应，不过受工件表面粗糙度和电极丝允许承载电流的限制，线切割加工脉冲电源的脉宽较窄（260s）,单个脉冲能量、平均电流（15A）一般较小，所以线切割加工总是采用正极性加工。2） 脉冲的主要参数，如峰值电流 、脉冲宽度 ti 、脉冲间隔 t0ei等应能在很宽的范围内调节，以满足粗、中、精加工的要求。3） 脉冲电源不仅要考虑工作稳定可靠、成本低、寿命长、操
25、作维- 12 -修方便和体积小等问题，还要考虑节省电能。2.1.2 晶体管矩形波脉冲电源晶体管矩形波脉冲电源是利用功率晶体管作为开关元件而获得单向脉冲的。它具有脉冲频率高、脉冲参数容易调结、脉冲波形较好、易于实现多回路加工和自适应控制等自动化要求的有点，所以应用非常广泛，特别在中、小型脉冲电源中，都采用晶体管式电源。如图 1 所示，控制功率管 VT 的基极以形成电压脉宽 t 、电流脉宽 te 和脉冲间隔 t0，限流电阻 R1、R 2 决定峰值 。ei80V+VT21R控 制 电 路ie0tett0t01图 1晶 体 管 矩 形 波 脉 冲 电 压 、 电 流 波 形 及 其 脉 冲 电 源-
26、13 -2.1.3 高频分组脉冲电源高频分组脉冲波形如图 2 所示，它是矩形波派生的一种波形，即把较高频率的小脉宽 ti 和小脉间 t0 的矩形波脉冲分组成为大脉宽 Ti 和大脉间 T0 输出。矩形波脉冲电源对提高切割速度和减小表面粗糙度这两项指标是相互矛盾的，高频分组脉冲波形在一定程度上能解决这两者的矛盾，在相同工艺条件下，可获得较好的加工工艺效果，因而得到广泛应用。图 3 为高频分组脉冲电源的电路原理图。图中的高频脉冲发射器、分组脉冲发生器和与门电路生成高频分组脉冲波形，然后经脉冲放大和功率输出，把高频分组脉冲能量输送到放电间隙。一般取 t0t i,Ti=(46)t i。图 2高 频 分
27、组 脉 冲 电 压 波 形T0Tit0i- 14 -图 3高 频 分 组 脉 冲 电 源 的 电 路 原 理 框 图 功 率 输 出脉 冲 放 大直 流 电 源与 门 电 路分 组 脉 冲 发 生 器高 频 短 脉 冲 发 生 器- 15 -2.1.4 节能型脉冲电源为了提高电能利用率，近年来除用电感元件 L 来代替限流电阻，避免了发热损耗外，还把 L 中剩余的电能反输给电源。图 4 为这类节能电源的主回路原理及其波形图。图 4 a 中，80100V（+）的电压和电流经过大功率开关元件 VT1（常用 V-MOS 管或 TGBT） ，由电感元件 L 限制电流的突变，在流过工件和钼丝的放电间隙，最
28、后经大功率开关元件 VT2流回电源（-） 。由于用电感 L（扼流线圈）代替了限流电阻，当主回路中流过如图 4b 中的矩形波电压脉宽 ti时，其电流波形由零按斜线升至 最大值（峰值） 。当 VT1、VT 2瞬时关断截止时，电感 L 中电流不ei能突然截止而继续流动，通过两个二极管反输给电源，逐渐减小为零。把储存图 4线 切 割 节 能 型 脉 冲 电 源 主 回 路 和 波 形 图a） 主 回 路 图 b） 电 压 电 流 波 形 图 b)-+iett0i)L钼 丝工 件iVT2VT108-+C- 16 -在电感 L 中的能量释放出来，进一步节约了能量。由图 4b 对照电压和电流波形可见，VT
29、1、VT 2导通时，电感 L 为正向矩形波；放电间隙中流过的电流由小增大，上升沿为一斜线，因此钼丝的损耗很小。当VT1、VT 2截止时，由于电感是一储能惯性元件，其上的电压由正变负，流过的电流不能突变为零，而是按原方向流动逐渐减小为零，这一小段“续流”期间，电感把储存的电能经放电间隙和两个二极管反输给电源，电流波形为锯齿形，更加快切割速度，提高电能利用率，降低钼丝损耗。这类电源的节能效果可达 80%以上，控制柜不发热，可少用或不用冷却风扇，钼丝损耗很低，切割 20 万 mm2，钼丝仅损耗 0.5m;当加工电流为 5.3A 时，切割速度为 130mm2/min；当切割速度为 50mm2/min
30、时，表面粗糙度Ra2.0m。此电源已由苏州三光科技有限公司获得发明专利。- 17 -2.1.5 低速走丝线切割加工的脉冲电源低速走丝线切割加工有其特殊性：一是丝速较低，电蚀产物的排泄效果不佳；二是昂贵的设备，必须有较高的生产率，为此常采用镀锌的黄铜丝作线电极，当火花放电时瞬时高温使低熔点的锌迅速溶化、气化爆炸式地、尽可能多地把工件上熔融的金属液体抛入工作液中。因此要求脉冲电源有较大的峰值电流，一般都在 100500A，但脉宽 te极短（0.11s） ，否则电极丝将被烧断。由此看来，低速走丝的脉冲电源必须能提供窄脉宽、大峰值电流。结合节能要求，在功放主回路中往往既无限流电阻，又无限流电感（有的利
31、用导线本身很小的潜布电感来适当阻止加工电流过快的增长。这类脉冲电源的基本原理是由一频率很高（脉宽约 0.11s 可调）的开关来触发、驱动功率级高频IGBT 组件，使其迅速导通，因主回路中无电阻和电感，瞬时流过很大的峰值电流，达到额定值时，主震级开关电路使功率级迅速截止，然后停歇一段时间待放电间隙消电离恢复绝缘后，再由第二个脉冲触发功率级，如此重复循环。此外，为了防止工件接（+）在水基工作液中的电解（阳极溶解）作用，使得电极丝出、入口处的工作表面发黑，影响表面质量和外观，有的脉冲电源还具有防电解功能。具体原理是在脉冲停歇时间内，使工件上带 10V 左右的负电压。- 18 -2.1.6 脉冲电源参
32、数电火花加工用脉冲电源即脉冲发生器，它的作用是把普通 50H2 的交流电转表 1 快走丝线切割加工脉冲参数的选择换成频率较高的单向脉冲电流，以使电极间隙产生电火花放电来蚀除金属。脉冲电源对放电加工的加工速度、表面质量、加工过程的稳定性和工具电极的损耗等技术经济指标有很大的影响。脉冲电源参数包括电流峰值、脉冲宽度、脉冲间隔、空载电压、放电电流，快走丝线切割加工脉冲参数的选择见表 1，快走丝线切割加工脉冲参数的选择见表 2。1电流峰值电流峰值指短路时放电电流的瞬时最大值，在其他参数不变时，电流峰值增大，切割速度明显增大，但表面质量会变差，电极丝的损耗加大甚至断丝。2脉冲宽度脉冲宽度是指脉冲电流持续
33、的时间，在其他参数不变时，脉冲宽度增大，切割速度明显加快，电蚀物随之增加，来不及排出，造成切割过程不稳，反而使切割速度下降，表面质量变差，电极丝的损耗加大甚至断丝。试验证明改变脉冲宽度不如改变电流峰值对切割速度影响显著。3脉冲间隔脉冲间隔是指两个连续脉冲之间的时间，它直接影响平均电流，在其他参数不变时，脉冲间隔减小相当与增加了单位时间内的放电次数，平均电流增大，应用 电流峰值 Ic/A 脉冲宽度 ti/s 脉冲间隔 t0/s 空载电压快速切割或较厚工件 Ra2.5m 大于 12 2040半精加工 Ra=1.25m 612 620精加工 Ra1.25m 4.8 以下 26为实现稳定的加工一般选择
34、 t0/ ti=34一般为7090- 19 -切割速度加快，但脉冲间隔过小，会造成电弧放电和断丝。4空载电压空载电压是指放电间隙被击穿之前的极间峰值电压，对电流峰值和加工间隙有影响。提高空载电压，加工间隙增大，切缝宽，易排屑，提高了切割速度和加工稳定性，但易造成电极丝振动，使加工面质量变差，也会造成电极丝损耗增大。5放电波形电流波形的前沿上升比较缓慢时，电极丝损耗少，不过当脉冲宽度很窄时，必须要有陡的前沿才能进行有效的切割。在相同的工艺条件下，高频分组脉冲常常能获得较好的加工效果。表 2 慢走丝线切割加工脉冲参数的选择工件材料 WC 加工液导电率 10104cm电极丝直径 0.2mm 加工液压
35、力 第一次切割 12kg/cm 2 电极丝张力 0.2A/（120g） 第二次切割 12kg/ cm 2电极丝速度 610mm/min 加工液流量 上/下 56L/min工件厚度/mm加工条件编号偏移量编号 电压/V 电流/A 速度 /（mm/min）1st C423 H175 62 7.0 2.02.62nd C725 H125 60 1.0 7.08.03rd C755 H115 65 0.5 9.010.0204th C785 H110 60 0.3 9.010.01st C433 H174 32 7.2 1.51.82nd C725 H124 60 1.0 6.07.03rd C755
36、 H114 60 0.7 9.010.0304th C785 H109 60 0.3 9.010.01st C443 H178 34 7.5 1.21.52nd C725 H128 60 1.5 5.06.03rd C755 H113 65 1.1 9.010.0404th C785 H108 30 0.7 9.010.050 1st C453 H178 35 7.0 0.91.1- 20 -2nd C725 H128 58 1.5 4.05.03rd C755 H113 42 1.3 6.07.04th C785 H108 30 0.7 9.010.01st C463 H179 35 7.0
37、 0.80.92nd C725 H129 58 1.5 4.05.03rd C755 H114 42 1.3 6.07.0604th C785 H109 30 0.7 9.010.01st C473 H185 33 6.8 0.60.82nd C725 H135 55 1.5 3.54.53rd C755 H115 35 1.5 4.05.0704th C785 H110 30 1.0 7.08.01st C483 H185 33 6.5 0.50.62nd C725 H135 55 1.5 3.54.53rd C755 H115 35 1.5 4.05.0804th C785 H110 30
38、 1.0 7.08.01st C493 H185 34 6.5 0.50.62nd C725 H135 52 1.5 3.04.03rd C755 H115 30 1.5 3.54.5904th C785 H110 30 1.5 7.08.01st C493 H185 34 6.3 0.40.52nd C725 H135 52 1.5 3.04.03rd C755 H115 30 1.5 3.04.01004th C785 H110 30 1.0 7.08.0- 21 -2.2 机械系统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、
39、丝架、工作液循环系统等几部分组成。1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。2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。3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 810 ms,走丝速度等于储丝筒周边的线速度，在运动
40、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 0.2 ms，4，工作液循环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：(1)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。(2)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。- 22 -(3)有较好的洗涤性
41、能，利于排屑。(4)有较好的防锈性能，利于机床维护和工件防锈。(5)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。 2.3 断丝机理造成断丝的原因是多
42、方面的，工件材料的不同、工作液的性能优劣、电极丝的磨损、电极丝的张紧力、机床的导丝结构以及切割工艺参数的合理性等都与稳定线切割加工过程，提高线切割加工质量和延长电极丝的使用寿命有关。2.3.1 跟工件有关的断丝（1） 工件经热处理后工件内部存在内应力，在切割过程中造成内应力释放，夹住钼丝而造成断丝。如果在工件热处理前加工穿丝孔，从工件内侧进行切割可以避免内应力造成断丝。（2） 切割工件后，由于废料自重较大，在脱落瞬间夹住钼丝造成断丝。在切割快完成时，可以用磁铁同时吸住废料和工件，或用夹具（如压板）夹住，等待加工完成后再去下废料。（3） 铸造类零件在铸造过程中可能造成的沙眼、气孔，工件内部有不导
43、电的杂质，在切割过程中可能会拉断丝。对于此类零件，条件许可情况下可以采用探测工具探测零件内部材质是否均匀，对于不具备条件的应该随时监测切割过程中机床仪表，对于电压或者电流突变情况应该及时处理。（4） 工件切入点处或者穿丝孔在热处理后可能会有不导电的氧化物等杂质造成无法切割，造成断丝。对此可以用锉刀或者砂轮打磨工件切入点，去除不导电物质，露出导电部分在切割。（5） 工件表面覆盖层（如塑料薄膜，油漆等）不导电造成的断丝。工件接脉- 23 -冲电源正极，钼丝接脉冲电源负极，如果工件由于覆盖层跟脉冲电源正极接触不良，则无法放点加工，可能会拉断钼丝，因此必须保证工件和脉冲电源正极可靠连接，必要时首先去除
44、掉工件表面覆盖层。2.3.2 跟工作液有关的断丝（1） 工作的浓度不合理造成断丝。工作液浓度要合理，首先要选择质量好的工作液，水质好，然后根据零件不同的加工工艺指标要求进行工作液配置，配比一般为 5%20%。通常电火花线切割机床每天工作 8h，连续使用 810 天后就需要更换新的工作液，否则容易断丝。对于大厚度或要求要求切割速度高的工件可以将工作液浓度降低 5%8%左右，这样加工稳定；而对于加工质量要求高的工件，工作液配比可以提高到10%20%。（2） 工作液冲刷不足造成的断丝。工作液的作用之一就是冲刷切缝，冷却钼丝和工件，排除蚀除物。工作液喷出时如果冲击力过大可能会造成钼丝偏移，放电不均匀；
45、冲击力过小时则工作液喷出不足，无法冲入切缝中，无法放电，造成放点条件恶劣，无法排出蚀除物造成断丝。因此要定时检查喷嘴和回流通道是否堵塞，工作液喷出速度要合理，对于大厚度零件可以开大工作液喷出速度，使得工作液能充分进入切缝进行冷却和排屑。（3） 工作也不够或者堵塞造成无切削液加工，钼丝很快会烧断。因此，机床工作过程中要不定时检查工作液是否足够，循环通道是否畅通。- 24 -2.3.3 跟走丝机构有关的断丝（1） 跟导电块有关的断丝。导电块通常是压住或者抬起钼丝的一点，由于钼丝运行长时间接触导电块，导电块会有沟痕，沟痕过大会夹断钼丝，因此应该定期将导电块旋转一定的角度，或者直接更换导电块。（2）
46、跟导轮有关的断丝。钼丝听过导轮导向，因此到轮的精度影响钼丝运行，其中支持导轮的轴承影响刀轮的轴向和径向跳动，进而影响到钼丝放电加工时的稳定性，因此，应该严格按照机床保养说明定期喷住润滑脂或者更换轴承，乃至直接更换导轮组件。（3） 张紧机构造成的断丝。如果张丝的时候重锤过重，在张丝过程中也可能会造成断丝，或者钼丝超过弹性变形的限度，钼丝在运转过程中由于频繁换向、频繁的放电以及冷却，很快也会断丝。因此，张丝的时候应该合理的选择重锤个数进行张进。（4） 储丝筒造成的断丝。储丝筒的径向跳动会造成钼丝切割过程中张力突变，会拉断钼丝，轴向跳动还会造成叠丝，更容易造成断丝。因此应该定期检测储丝筒精度并调整。
47、（5） 钼丝在储丝筒上缠绕不合理造成的断丝。钼丝在储丝筒两端应该预- 25 -留 510mm 宽度的钼丝，否则钼丝在换向时张紧力不均匀容易挣断钼丝，如果钼丝在储丝筒上有叠丝也会造成断丝，因此应该在张丝时调整钼丝在储丝筒上排列合理。（6） 储丝筒运转电机的换向机构失灵造成的断丝。储丝筒运转电机的换向通过手动调节储丝筒的轴向行程，开关压板压下行程开关后电机应该换向，如果开关压板没有固定好或者没有压下行程开关，或者行程开关失灵，从而会造成储丝筒超程拉断钼丝。因此，机床运行前应该保证行程开关和开关压板可靠工作。（7） 钼丝没有放置在到轮的槽中造成的断丝。装钼丝时如果钼丝没有放置在正常的走丝路径上，如导轮槽外等，开机即会拉断丝，后果很严重。所以穿好钼丝后一定检查一遍走丝路径，看钼丝是否在正常的走丝路径上。（8） 钼丝热胀冷缩造成断丝。工件加工完毕后，如果钼丝停靠在储丝筒的中间段，若钼丝长得过紧则在冷却后可能会挣断钼丝。因此，钼丝应该停靠在储丝筒的一端，如果不加工零件还应该松开丝头一端。2.3.4 跟编程有关的断丝（1） 工件加工编程路径不合理造成的断丝。选择了容易造成工件切割过程中变形的走丝路径，工件变形时夹断钼丝，而且切割出来的凸模尺寸精度低。应选择整个加工过程中，尽量保持工件变形最小的走丝路径，而且切割出来的凸模尺寸精
