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1,第三章 电火花线切割加工线切割加工的基本概念:(Wire Cut EDM WEDM)用线状电极(钼丝或铜丝)靠火花放电对工件进行切割。一、线切割加工的原理利用移动的细金属导线(钼丝或铜丝)作电极,对工件进行脉冲放电、切割成形。根据切割速度的不同,将线切割机床分为两类:高走丝电火花切割机床,一般走丝速度为810m/s,这是我国独创的电火花线切割机床模式。慢走丝电火花切割机床,一般走丝速度为0.2m/s,这是国外生产和使用的主要机种。从机床的控制方式上来看,以前机床多采用靠模仿形、光电跟踪控制方式,现在多采用数控系统进行控制。线切割机床原理,见图3-1。,2,3,二、线切割机床的特点1、 电火花线切割与电火花成型加工机床的共同点:1)电压、电流波形与电火花加工相似;2)加工机理、生产效率、表面粗糙度等工艺规律,及材料的可加工性相似。,4,2、电火花线切割与电火花成型加工机床的不同点:1)由于电极工具线较细,所以加工过程中采用较小的电规准,属中、精加工。正极加工;2)采用水、或水基工作液,不会引起火灾;3)一般没有稳定的电弧放电状态。因为电极丝与工件始终有相对运动。4)电极与工件之间存在着“疏松接触”式轻压放电现象。这是由于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。只有当工件将电极丝顶弯,偏移一定距离(几微米几十微米)时,移动摩擦,将绝缘介质减薄到可被击穿的程度,才产生火花放电。5)省掉了成形的工具电极;6)可加工微细异形孔、窄缝、复杂形状的工件;7)长电极丝加工,使单位长度上电极丝的损耗少,因此对加工精度影响小。,5,三、线切割加工的应用范围:1)加工模具;2)加工成型电极;3)加工零件。不用制造模具,缩短制造周期。,6,第二节 电火花线切割加工设备电火花线切割机床的设备组成:一、机床本体1、床身部分;2、坐标工作台;3、走丝机构,给电极丝一定的速度, 并保持一定的张力。为了减轻电极丝的振动,采用蓝宝石V形导向器、圆孔金刚石模块导向器。4、锥度切割装置:(1)偏移式丝架;(2)双坐标联动装置,参见图3-6,解释其原理。,7,线切割机床具体指标实例,(1)型号:DK7740大锥度数控线切割机床(4轴联动)或DK7732E (2)技术指标:工作台台面尺寸:608360mm工作台行程:320400mm最大切割厚度:300mm最大切割锥度:6/100精度:0.015mm粗糙度um:Ra2.5生产率: 140m/min电极线(钼丝):0.10-0.20工作液:DX-1DX-4混合皂化液脉冲电源:GD-8控制柜:CNC-8B CNC-10T CNC-10B CNC-10A工作电源:380V/415V 50HZ三相3-phase功耗:1.5 KW机床尺寸:155115145重量:1.3 T 四轴四联动 最大摆动角度30 CAD/CAM一体化备注:变跨距(3)供应厂家:苏州长风线切割有限公司、北京迪蒙卡特公司。(4)需要说明的问题:具体技术指标,应待于有关供应厂家商定后确定,否则特殊定制的产品价格方面讲极其昂贵。,8,9,北京迪蒙卡特公司,北京迪蒙卡特公司专业生产大锥度、大规格数控电火花线切割机及精密电火花成型机。数控电火花线切割机床,产品规格从7725CTW800品种齐全,最大加工厚度可达到500mm(特殊定制切割厚度可达到800mm)。机床的“四连杆” 专利结构可保证15306080锥度工件的加工精度。 机床适用于各类模具加工外,还适于直(斜)齿轮,花键及异型刀具的加工。精密电火花成型机控制柜采用全套日本沙迪克电路设计,技术先进,质量稳定可靠。电极损耗小,加工精度及加工效率较高。 机床主轴采用抗扭性好的矩形结构。驱动采用宽调速直流伺服电机。电源具有自适应放电加工控制,定时抬刀,抬刀高度控制,正反向控制,油路、油温控制,自动报警安全装置,防积碳等功能。Z轴单轴数控,X、Y轴采用精密光栅数显座标显示。键盘输入,内存70组加工参数、提供30组加工参数存储空间。,10,二、脉冲电源(1)线切割加工对脉冲电源的要求:1)脉宽较窄,260微秒;2)单个脉冲能量,平均电流15A。(2)线切割脉冲电源的种类1)晶体管矩形波脉冲电源,广泛用于高速走丝机床;2)高频分组脉冲电源:有效解决:切割速度与表面粗糙度的矛盾问题;3)并联电容型脉冲电源:常用于低速走丝线切割机床;4)低损耗电源:见图3-12 原理:减小放电电流的上升率,可降低电极丝的损耗。,11,三、工作液循环系统(1)工作液类型的选择:慢走丝机床,选用去离子水;在有特殊加工精度要求时,采用绝缘性能更好的煤油。高速走丝机床,选用专用乳化液。型号很多,有的适用于快速加工、有的适用于大厚度加工。(2)循环装置的组成:泵、液箱、过滤器、管道、流量控制阀。,12,第三节 电火花线切割控制系统和编程技术一、线切割控制系统1、轨迹控制:获得各种加工形状及尺寸;2、加工控制功能1)进给速度控制:自动调整伺服进给速度,保持某一平均放电间隙;2)短路回退:经常记忆电极丝走过的路线,发生短路时,减小电规,并按原来的路线快速回退;3)间隙补偿:数控系统所控制的运动轨迹,是电极丝中心运动的轨迹,所以,加工有配合间隙要求的凸、凹模时,应进行偏移控制。偏移数值的大小=放电间隙+电极丝的半径;4)图形的缩放、旋转和平移;5)适应控制:在工件厚度变化的场合,能自动的改变预置的进给速度或电参数(包括:加工电流、脉冲宽度、间隔等);6)自动寻找中心:电极丝同过找正,自动停止在孔的中心处;7)信息显示:动态显示程序号、计数长度等轨迹参数;显示电规准参数和切割轨迹图形。,13,二、线切割编程要点:3B(4B、5B)格式;ISO或EIA格式。三、自动编程:自动编程系统;进行图形扫描,自动编程系统。,讲解P66编程实例BBB40000GxL1B1B9B90000GyL1B30000B40000B60000GxNR1B1B9B90000GyL4,14,第四节 影响线切割工艺指标的因素一、线切割加工主要工艺指标:1、 切割速度:1)切割速度的概念: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。mm2/min;高速走丝的切割速度为4080 mm2/min;2)切割效率:每安培电流的切割速度,一般切割效率为20 mm2/(minA)2、表面粗糙度:高速走丝:Ra52.5微米,最佳Ra1微米;慢速走丝:Ra1.25微米,最佳Ra0.2微米。3、电极丝损耗量:0.01mm/10000m2;4、加工精度:快速走丝:0.010.02mm;慢速走丝:0.0050.002微米。,15,二、电参数的影响1、脉冲宽度ti=260微秒,分组脉冲及光整加工时可小至0.5微秒 以下2、脉冲间隔:t0减小时,平均电流增大,切割速度加快,但,脉间过小,易引起电弧和断丝。一般,t0=(48)ti。 3、开路电压:开路电压增加,会增加丝损。4、放电峰值电流:放电峰值电流加大,切割速度加快,表面粗糙度降低,电极丝损耗比加大,甚至断丝。 一般:高速走丝,峰值电流小于40A,平均电流小于5A; 低速走丝,由于脉宽窄,电极丝又粗,峰值电流有时大于100A,甚至500A。5、放电波形:1)高频分组脉冲,加工效果较好; 2)电流波形,前沿上升比较缓慢时,电极丝损耗少; 3)当脉宽较窄时,必须有较陡的前沿才能进行有效的工。,16,三、非电参数的影响1、电极丝及其移动速度(走丝速度)(1)电极丝直径的影响:1)粗可提高张力,减轻丝振,提高零件的加工精 度;2)影响切缝宽度、和允许的峰值电流;3)影响切削速度:粗速度高。(2)走丝速度的影响:1)高:有利于向放电间隙中带入更多的切削液; 有利于电视产物的排出; 缺点:振动大,加工精度低、表面粗糙度低,易断丝。2)低:直径选择的范围大; 允许较大的电流峰值和气化爆炸力; 振动小,加工精度高、表面粗糙度高。,17,2、工件厚度及材料(1)工件厚度的影响:薄:有利于进入切削液;电极丝易振动,加工精 度低;厚:不利于进入切削液;电极丝不易振动,加工精度高,表面粗糙度高。 厚度大于50100mm时,速度下降。(2)材料的影响:1)加工铜、铝、淬火钢时,易;2)加工不锈钢、磁钢、未淬火高碳钢时,稳定性差、切削速度低,粗糙度低;3)加工硬质合金时,比较稳定,表面粗糙度高。,18,3、预置进给速度预置进给速度的目的:紧密跟踪工件的蚀除速度。快频繁断路;慢偏开路、造成时开时断。理想状态:电压表或电流表稳定不动。四、合理选择电参数1、要求切割速度高时:脉冲电源空载电压高、断路电流大、脉冲宽度大;2、要求表面粗糙度好时:选用分组波的电源,脉宽小、脉间适当、峰值电压低、峰值电流小;3、要求电极丝损耗小时:选用前阶梯脉冲波形,或脉冲前沿上升比较缓慢的的波形。di/dt小。4、要求切割厚工件时:选用矩形波、高电压、大电流、大脉宽;选用大脉间,可充分消电离。,19,五、合理调整变频进给的方法进给速度应及时地调节,不是固定不变的。进给速度低于工件的蚀除速度,偏开路;进给速度高于工件的蚀除速度,偏断路。1、用示波器观察和分析加工状态(P71 图3-17)1)进给速度过高(过跟踪),间隙中空载电压消失,接近于断路,加工表面发焦呈褐色,工件上下面均有过烧现象;2)进给速度过低(欠跟踪),间隙中空载电压波形较浓,接近于开路,加工表面亦发焦,呈淡褐色,工件上下面均也有过烧现象;3)进给速度稍低(欠佳跟踪),间隙中空载、加工、断路三种波形均较明显,波形比较稳定。加工表面较粗较白,两端面有黑、白交错相间的条纹;4)进给速度稍适宜(最佳跟踪),间隙中空载及断路波形弱,加工波形浓而稳定。加工表面细而亮,丝纹均匀,表面粗糙度高。,20,2、用电压电流表,观察分析加工状态的方法使指针摆动量最小,或不动。最佳。3、按加工电流和短路电流的比值,来调节电流表上指示的电流,调到大约等于断路电流的7080%。第五节 线切割加工工艺及其扩展的应用 见光盘演示。,21,
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