资源描述
,丛丛簇簇丛丛簇簇,*,Precision Engineering Lab.,Xiamen Univ.,Precision Engineering Lab.,Xiamen Univ.,丛丛簇簇丛丛簇簇,*,3,电火花线切割加工,3,电火花线切割加工,3.1 电火花线切割加工原理、特点及应用范围,3.2 电火花线切割加工设备,3.3 电火花线切割限制系统和编程技术,3.4 影响线切割工艺指标的因素,3.5 线切割加工工艺及其扩展应用,3.1,电火花线切割加工原理、特点及应用范围,线切割加工的原理,利用移动的细金属导线（铜丝或钼丝）作电极，对工件进行脉冲火花放电，切割成形。,高速走丝和低速走丝,电极丝作高速往复运动（,8,10m/s,）,电极丝作低速单向运动（,0.2m/s,）,3.1,电火花线切割加工原理、特点及应用范围,电火花线切割原理,1-,绝缘底板,2-,工件,3-,脉冲电源,4-,钼丝,5-,导向轮,6-,支架,7-,贮丝筒,2.2.,电火花线切割加工,3.1,电火花线切割加工原理、特点及应用范围,线切割加工与电火花成形加工的共性,电压、电流波形基本相像；单个脉冲放电状态,加工机理、生产率、表面粗糙度等工艺规律、材料的可加工性等基本相像。,3.1,电火花线切割加工原理、特点及应用范围,线切割加工的特性,脉冲宽度、平均电流不能太大，工艺加工参数范围较小，属中、精正极性电火花加工；,接受水或水基工作液，电阻率较小，开路状态下有明显电解电流，存在的电解效应有益于改善表面粗糙度；,一般没有稳定的电弧放电；,存在“疏散接触”式轻压放电现象；,节约成形工具电极的设计制造费用；,可以加工微细异形孔、窄缝、困难形态工件；,单位长度电极丝损耗较少，对加工精度影响较小。,3.1,电火花线切割加工原理、特点及应用范围,线切割加工的应用范围,模具加工；电火花加工与线切割加工的精度区分,电火花成形用电极加工,零件加工,品种多、数量少的零件、特殊难加工材料的零件、试验样件、特殊齿轮、成形刀具等。,3.2,电火花线切割加工设备,电火花线切割加工设备主要有机床本体、脉冲电源、限制系统、工作液循环系统、机床附件等部分组成。,3.2,电火花线切割加工设备,3.2.1,机床本体,3.2.2,脉冲电源,3.2.3,工作液循环系统,3.2.1,机床本体,机床本体由床身、坐标工作台、运丝机构、丝架、工作液箱、附件和夹具等组成。,床身,支承和固定的作用，具有确定的刚度和强度。,坐标工作台,通过两个坐标分别进给，完成各种曲线轨迹。,3.2.1,机床本体,走丝机构,高速走丝机床,电极丝平整的卷绕在贮丝筒上，贮丝筒通过联轴节与驱动电机相连，电动机由特地的换向装置限制正反交替运转，实现切割。,3.2.1,机床本体,走丝机构（续）,低速走丝机床,3.2.1,机床本体,锥度切割装置,偏移式丝架（高速走丝切割机床）,3.2.1,机床本体,锥度切割装置,双坐标联动装置（低速走丝切割机床）,3.2.2,脉冲电源,线切割加工运用的脉冲电源具有脉冲宽度较窄（260s），单个脉冲能量、平均电流（15A）较小的特点，一般接受正极性加工。,常用脉冲电源,晶体管矩形波脉冲电源,高频分组脉冲电源,并联电容型脉冲电源,低损耗电源,3.2.2,脉冲电源,晶体管矩形波脉冲电源,3.2.2,脉冲电源,高频分组脉冲电源,3.2.2,脉冲电源,并联电容型脉冲电源,3.2.2,脉冲电源,降低放电电流的上升率可降低电极丝的损耗。,低损耗电源,前阶梯波脉冲电源,矩形波脉冲电源串入电感，使得前后沿变缓,3.2.3,工作液循环系统,工作液循环系统由工作液泵、液箱、过滤器、管道、流量限制阀等组成。,工作液选择,高速走丝线切割,专用乳化液，浇注式供液,低速走丝线切割,去离子水工作液，浇注或浸泡方式供液,3.3 电火花线切割限制系统和编程技术,3.3.1 线切割限制系统,3.3.2 线切割数控编程要点,3.3.3 自动编程,3.3.1 线切割限制系统,线切割限制系统,轨迹限制,按加工要求自动限制电极丝相对工件的运动轨迹。,加工限制,自动限制伺服进给速度，维持正常放电间隙和稳定切割加工。,3.3.1 线切割限制系统,NC限制电火花线切割限制原理,依据图样上工件的形态和尺寸编制程序指令，通过键盘或磁带等输入计算机，计算机依据输入指令限制驱动电动机，电动机带动精密丝杆，使工件相对于电极丝作轨迹运动。,3.3.1 线切割限制系统,轨迹限制原理,高速走丝数控线切割多接受逐点比较法，分为四个节拍工作：,偏差判别确定x或y进给,进给,偏差计算作为下一步判别的依据,终点推断达到终点，则停止差补和进给,1,3,2,4,3.3.1 线切割限制系统,加工限制功能,进给速度限制,短路回退,间隙补偿,图形缩放、旋转和平移,适应限制,自动找中心,信息显示,1,3,2,4,6,5,7,3.3.2,线切割数控编程要点,线切割数控编程要点,(,表,1),高速走丝线切割,3B,低速走丝线切割,ISO,，,EIA,3.3.3,自动编程,自动编程,针对人工编程工作量大，简洁出错的问题，利用计算机进行自动编程是必定趋势。,3.4,影响线切割工艺指标的因素,3.4.1,线切割加工的主要工艺指标,3.4.2,电参数的影响,3.4.3,非电参数的影响,3.4.4,合理选择电参数,3.4.5,合理调整变频进给方式,3.4.1,线切割加工的主要工艺指标,切割速度,单位时间内，电极丝中心线在工件上切过的面积总和称为,切割速度,。,在不计切割方向和表面粗糙度等条件下达到的切割速度称为,最高切割速度。,每安培电流的切割速度称为,切割效率,。,3.4.1,线切割加工的主要工艺指标,表面粗糙度,高速走丝线切割一般为Ra52.5m，最佳1m。,低速走丝线切割一般可达Ra1.25m，最佳0.2m。,电极丝损耗量,切割10000mm2后电极丝直径的减小量，不应大于0.01mm。,加工精度,尺寸精度、位置精度、形态精度,3.4.2,电参数的影响,脉冲宽度,加大脉冲宽度则加工速度提高，表面粗糙度变差,脉冲间隔,减小脉冲间隔则平均电流增加，加工速度提高,开路电压,电压提高，加工间隙变大，排屑简洁，提高了加工速度和稳定性，但是会造成丝损加大,放电峰值电流,加大放电峰值电流则加工速度提高，表面粗糙度变差,放电波形,高频分组脉冲加工效果好，电流波形前沿上升较慢时，电极丝损耗小,3.4.3,非电参数的影响,电极丝及其移动速度,对于高速走丝：,材质：高走丝线切割广泛接受耐磨损、抗拉强度高、不易断丝的钼丝。,丝张力：接受衡张力装置改善丝张力的波动，提高加工稳定性。,直径：接受细丝获得精细形态和很小的圆角半径，最高切割速度一般都用粗丝实现。,走丝速度：提高走丝速度有利于电极丝把工作液带入较大厚度的工件放电间隙中，有利于电蚀产物的排出，过高则引起振动，影响加工精度,3.4.3,非电参数的影响,电极丝及其移动速度,对于低速走丝：,材质和直径：有较大的选择范围，高生产率粗加工可用0.3mm以下的镀锌黄铜丝，精微加工时可用0.03mm以上的钼丝,丝张力匀整，振动较小，加工稳定，表面粗糙度、精度指标等均较好,3.4.3,非电参数的影响,工件厚度及材料,厚度,材料,加工铜、铝、淬火钢时，加工过程稳定，切割速度高；,加工不锈钢、磁钢、未淬火钢时，稳定性较差，切割速度较低，表面质量不太好；,加工硬质合金时，比较稳定，切割速度较低，表面粗糙度值较小。,工件厚度,排屑、消电离,抖动,薄,易,易,厚,不易,不易,3.4.3,非电参数的影响,预制进给速度,依据电压、电流表调整进给速度，保持加工间隙恒定在最佳值。,其他影响因素,机械部件精度、工作液等,3.4.4,合理选择电参数,必需在满足确定表面粗糙度的前提下提高切割速度，受到脉冲间隔消电离的限制,单个脉冲能量小，则表面粗糙度好,选用前阶梯脉冲波形或脉冲前沿上升缓慢的波形，电流上升率低，电极丝损耗小,切割厚工件时，电参数取较大值，选用矩形波、高电压、大电流、大脉冲宽度和大的脉冲间隔可充分消电离，保证加工稳定性,3.4.5,合理调整变频进给方式,脉冲示波器视察法,1,3.4.5,合理调整变频进给方式,电压、电流表视察法,电流、电压表指示针应平稳不动或仅左右略微、缓慢地摇摆，而非急速来回并以较大幅度摇摆，否则表示加工状态不稳定，难以保证加工精度和正常加工速度，并且会引起断丝。电流表指针假如常常向下摇摆(平均电流指示值减小)，说明加工状态偏开路，进给欠跟踪，应将跟踪速度调快；若常常向上摇摆(平均电流指示值增大)，则说明加工状态偏短路，属于进给过跟踪状态，应将跟踪速度调慢。,2,3.4.5,合理调整变频进给方式,按加工电流和短路电流的比值 调整,无论工件材料、厚度。加工规准大小，只要调整变频进给旋钮，把电流表上指示的平均电流（加工电流）大约等于短路电流7080，变频进给速度最合理。,更严格的比值调整法,3.5,线切割加工工艺及其扩展应用,电火花线切割加工工艺及机床分类,切割直壁二维型面,有斜度切割功能,变锥度、上下异形型面,3.5,线切割加工工艺及其扩展应用,3.5,线切割加工工艺及其扩展应用,
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