【正文】 1B0 B2000 B2000 GYL2B3500 B0 B3500 GXL1B3000 B3000 B3000 GYL1B2000 B0 B2000 GXL1B0 B15000 B15000 GYL2B20000 B0 B20000 GXL3B0 B15000 B15000 GYL4 通過改變加工過程中機(jī)床的脈寬，電壓，電流，進(jìn)給速度等參數(shù)，觀察表面加工質(zhì)量及粗糙度，分析數(shù)據(jù)，確定最佳的參數(shù)。 圖413試件二維零件圖 影響參數(shù)脈沖寬度電壓材料電流進(jìn)給速度時間表面質(zhì)量13585V淬火鋼2A15mm2/min70min較好24085V淬火鋼2A15mm2/min60min較好34585V淬火鋼2A15mm2/min48min變差44080V淬火鋼2A15mm2/min67min較差54090V淬火鋼2A15mm2/min50min較好64085V淬火鋼15mm2/min70min變好74085V淬火鋼15mm2/min50min較差84085V淬火鋼2A10mm2/min71min變好94085V淬火鋼2A20mm2/min49min較差實驗多次后，數(shù)據(jù)分析，得到以下最佳的參數(shù)材料：淬火鋼 脈寬：40181。s 電流：2A 電壓：85V運絲速度：10m/s 工作液：專用乳化液（絕緣） 絲直徑： 進(jìn)給速度：15mm2/min加工時間：1h粗糙度： 圖414三維造型圖 圖415零件加工圖電火花線切割的加工質(zhì)量主要表現(xiàn)在 3個方面 :表面粗糙度、加工精度和工件的變形程度。而影響線切割加工質(zhì)量的因素較多,如機(jī)床性能、加工材料性能、工藝參數(shù)、工藝路線、裝夾方法、操作人員素質(zhì)等 ,且各種因素相互影響 ,若各方面因素都能控制在較佳狀態(tài) ,那么加工的工件質(zhì)量就會較好。表面粗糙度電火花線切割加工的表面粗糙度主要取決于切割速度、脈沖電源參數(shù)及加工工作液性能等。切割速度越快 ,切割表面越粗糙。因為切割加工面是重復(fù)放電形成的凹坑重疊而成的 ,而表面粗糙度決定于單個脈沖能量和放電分散程度。單個脈沖能量越大 ,放電凹坑就越大 ,表面也就越粗糙。進(jìn)給速度對切割速度和表面粗糙度的影響較大。進(jìn)給速度過快 ,超過工件的蝕除速度 ,會頻繁地出現(xiàn)偏短路 ,即過進(jìn)給 ,造成加工不穩(wěn)定 ,使實際切割速度反而降低 ,加工表面發(fā)焦呈褐色 ,工件上下端面處有過燒現(xiàn)象。進(jìn)給速度太慢 ,大大落后于工件可能的蝕除速度 ,極間偏開路 ,即欠進(jìn)給 ,使脈沖利用率過低 ,切割速度大大降低 ,加工表面發(fā)焦呈淡褐色 ,工件上下端面處有過燒現(xiàn)象。無論是過進(jìn)給還是欠進(jìn)給 ,都可能引起進(jìn)給速度忽快忽慢加工不穩(wěn)定 ,且易斷絲 ,加工表面出現(xiàn)不穩(wěn)定條紋 ,或出現(xiàn)燒蝕現(xiàn)象 ,其切割表面粗糙度較差。當(dāng)進(jìn)給速度調(diào)得適宜時 ,加工穩(wěn)定 ,切割速度高 ,加工表面細(xì)而亮 ,絲紋均勻 ,可獲得較好的表面粗糙度和較高的精度。實踐證明 ,用矩形波脈沖電源進(jìn)行線切割加工時 ,不管工件材料、厚度、大小 ,只要調(diào)節(jié)變頻進(jìn)給旋鈕把加工電流 (即電流表上指示出的平均電流 )調(diào)節(jié)到大約等于短路電流 (即脈沖電源短路時表上指示的電流 )的 70 %～ 80 % ,基本上即為最佳工作狀態(tài) ,此時變頻進(jìn)給速度最合理。脈沖寬度和短路峰值電流過大 ,單個脈沖能量大 ,放電痕大 ,切割速度高 ,但電極絲損耗變大 ,表面粗糙度差。當(dāng)短路峰值電流選定后 ,脈沖寬度要根據(jù)具體的加工要求來選定 ,精加工時 ,脈沖寬度可在2 0 μs內(nèi)選擇 ,粗加工和半精加工時 ,可在 2 0～ 60 μs內(nèi)選擇。脈沖間隔對表面粗糙度有明顯的影響 ,即在其余脈沖參數(shù)不變的情況下 ,脈沖間隔越小 ,切割表面粗糙度值越小。因為電極絲很小 ,放電在很窄的切縫進(jìn)行 ,脈沖間隔的減小使切割電流和平均電流密度增大 ,導(dǎo)致表面變粗。但脈沖間隔不能太小 ,放電產(chǎn)物來不及排除 ,放電間隙來不及充分消電離 ,使加工不穩(wěn)定 ,易造成燒傷工件 ,影響表面粗糙度和精度。 一般脈沖間隔在 10～ 2 5 0 μs范圍內(nèi)基本能適應(yīng)各種加工條件。開路電壓峰值過高 ,使加工電流增大 ,加工間隙變大 ,影響表面粗糙度 ,一般開路電壓峰值在 60～15 0V范圍內(nèi) ,也有的用到 30 0V左右。工作液質(zhì)量差。工作液的粘度、密度、導(dǎo)電性能、冷卻性能和氧化穩(wěn)定性能不合適 ,造成切割質(zhì)量差。對于加工表面粗糙度和加工精度要求比較高的工件 ,工作液濃度可適當(dāng)大些 ,一般在 10 %～ 2 0 % ,這可使加工表面潔白均勻 。對于加工速度要求高或大厚度工件 ,濃度可適當(dāng)小些 ( 5 %～ 8% ) ,這樣加工比較穩(wěn)定 ,且不易斷絲 。對材料為Cr12的工件 ,工作液要用蒸餾水配制 ,濃度稍小些 ,這樣可減輕工件表面的黑白交叉條紋 ,提高加工表面質(zhì)量。另外 ,切割加工時供液量一定要充足 ,尤其在加工厚件時 ,要使工作液包住電極絲 ,這樣才能使工作液順利進(jìn)入加工區(qū) ,以防斷絲 ,達(dá)到穩(wěn)定的加工效果。還有 ,導(dǎo)絲輪磨損、工件材質(zhì)差也會影響切割表面粗糙度。目前提高切割表面粗糙度的主要方法是采用多次切割法。通常ti加大時加工速度提高而表面粗糙度變差。一般ti＝2～60181。s，在分組脈沖及光整加工時。：圖416脈沖寬度與切割速度的關(guān)系t0減小時平均電流增大，切割速度加快，但t0不能過小，以免引起電弧和斷絲。一取取t0＝（4～8）ti，在剛切人、或大厚度加工時，應(yīng)取較大的t0值。： 圖417脈沖間隔與切割速度的關(guān)系3開路電壓i該值會引起放電峰值電流和放電加工間隙的改變。i提高，加工間隙增大，排肩變易,提高了切割速度和加工穩(wěn)定性，但易造成電極絲振動，通常i的提高還會使絲損加大。4放電峰值電流206。ε這是決定單脈沖能量的主要因素之一。206。ε增大時，切割速度提高，表面粗糙度變差,極絲損耗比加大甚至斷絲。一般206。ε小于40人，平均電流小于5A。低速走絲線切割加，因脈寬很窄，電極絲又較粗且使用一次，故206。ε常大于100A甚至達(dá)1000A。 當(dāng)脈沖電源的空載電壓高、短路電流大、脈沖寬度大時，則切割速度高。但是切割速度和表面粗糙度的要求是互相矛盾的兩個工藝指標(biāo)，所以，必須在滿足表面粗糙度的前提下再追求高的切割速度。切割速度還受到間隙消電離的限制，也就是說，脈沖間隔也要適宜。若切割的工件厚度在80mm以內(nèi)，則選用分組波的脈沖電源為好。它與同樣能量的矩形波脈沖電源相比，在相同的切割速度條件下，可以獲得較好的表面粗糙度。無論是矩形波還是分組波，其單個脈沖能量小，則Ra值小，亦即脈沖寬度小、脈沖間隔適當(dāng)、峰值電壓低、峰值電流小時，表面粗糙度較好。不同進(jìn)給速度時線切割的影響如下：進(jìn)給速度過高（過跟蹤），這時工件蝕除的線速度低于進(jìn)給速度，加工表面發(fā)焦呈褐色，工件的上下端面均有過燒現(xiàn)象；進(jìn)給速度過低（欠跟蹤），這時工件蝕除的線速度大于進(jìn)給速度加工表面亦發(fā)焦呈淡褐色，工件的上下端面也有過燒現(xiàn)象；進(jìn)給速度稍低（欠佳跟蹤），這時工件蝕除的線速度略高于進(jìn)給速度，加工表面較粗、較白，兩端面有黑白交錯相間的條紋；進(jìn)給速度適宜（正常跟蹤），這時工件蝕除的速度與進(jìn)給速度相當(dāng)，加工表面細(xì)而亮，絲紋均勻，因此在這種情況下，能得到表面粗糙度好、精度高的加工效果。微細(xì)電火花線切割加工技術(shù)一個重要應(yīng)用就是制備電加工用的微細(xì)工具電極。1)基礎(chǔ)設(shè)備圖418電火花線切割機(jī)使用低速如圖走絲精密電火花線切割機(jī)。機(jī)床由床身、立柱、X、Y坐標(biāo)工作臺、Z軸升降系統(tǒng)、U、V坐標(biāo)軸、走絲系統(tǒng)、夾具、工作液系統(tǒng)和電器控制系統(tǒng)組成。 2)電火花線切割加工工具電極。 微細(xì)線切割加工電參數(shù)1線切割絲2放電電流（A）133沖液壓力（MPa）4閑置脈沖百分（%）205電極絲張力（N）6加工速度（mm/min）等寬槽、（a）、（b）所示。500μm（a）等寬槽 （b）不等寬槽圖419等寬與不等寬槽工具電極經(jīng)體視測量顯微鏡測量，工具頭尺寸為：，；、。（a）所示加工陣列正方形微凸起，先在一個方向進(jìn)行“方波軌跡”微細(xì)線切割加工，切割的微凸起寬度：，深度：，間距：，一個方向加工完畢，將工件旋轉(zhuǎn)90176。，再次進(jìn)行“方波軌跡”線切割，完成陣列正方形微凸起的加工。（b）所示。500μm(a) 微細(xì)精切割方波軌跡 (b) 正方形微凸起工具圖420 陣列正方形微凸起工具電極制作500μm(a) 微細(xì)精切割方波及斜波軌跡 (b) 菱形微凸起工具圖421 陣列菱形微凸起工具電極制作陣列菱形微凸起工具電極加工方法與正方形微凸起相似，區(qū)別在于加工菱形微凸起時，（a）在一個方向進(jìn)行“方波軌跡”微細(xì)線切 割加工后，是將工件旋轉(zhuǎn)45176。，再進(jìn)行“方波軌跡”線切割，完成菱形微凸起的加工，切割的微凸起寬度：，深度：，間距：。（b）所示。用同樣的加工方法，可以制作高密度的陣列正方形和菱形微凸起工具陰極，(a)、(b)所示。(a) 陣列菱形微凸起工具() (b) 陣列正方形微凸起工具()圖422高密度的陣列正方形和菱形微凸起電極經(jīng)體視測量顯微鏡測量，工具頭尺寸為：正方形邊長：，深度為：；菱形邊長：，深度為：。3)電極工具頭的制作精度及表面質(zhì)量利用前述微細(xì)電加工技術(shù)組合制作的微細(xì)電極表面粗糙度可達(dá)到Ra ，尺寸精度一般可達(dá)到177。圓柱電極制作過程中的放電損耗、電火花放電加工的圓角效應(yīng)、微細(xì)超聲復(fù)合電加工中的機(jī)械磨損在圓周方向均勻分布，不影響孔、軸類電極形狀精度，但影響尺寸精度；對于非圓電極，在其制作及加工試驗中，尖端放電損耗、圓角效應(yīng)及復(fù)合加工中機(jī)械磨損的不均勻性，影響了零件形狀精度與尺寸精度；所以，電極設(shè)計、制作中應(yīng)充分考慮，并給予補(bǔ)償。實踐中，需根據(jù)加工件表面的粗糙度要求來確定制作電極的允許表面粗糙度值。選擇微細(xì)組合電加工的電參數(shù)值愈小，制作電極的表面粗糙度值愈小，尺寸精度愈高，但電極制作效率將會顯著降低，所以在保證電極表面粗糙度及加工精度要求的基礎(chǔ)上，盡量選擇較高的電參數(shù)，以提高效率。 本章節(jié)主要是對加工試驗及分析，對不同零件進(jìn)行加工，選用不同的電壓，電流，脈沖及進(jìn)給速度，觀察表面質(zhì)量，記錄時間，確定最佳的參數(shù)；電火花線切割進(jìn)行制作方形和菱形電極工具頭。第五章 試驗總結(jié) 結(jié)論 體會及展望反映電火花線切割加工工藝效果的主要指標(biāo)有:切割速度、表面粗糙度、加工精度和電極絲損耗量等。電火花加工線切割參數(shù)一般分為電參數(shù)和非電參數(shù),它們相互影響,關(guān)系錯綜復(fù)雜。切割速度、表面粗糙度、加工精度和電極絲損耗量的主要影響表現(xiàn)在以下幾個方面:在保持一定的表面粗糙度的切割過程中，單位時間內(nèi)電極絲中心線在工件上切出的面積總和稱為切割速度，單位為mm2/min。最高切割速度是指在不計切割方向和表面粗糙度等條件下，所能達(dá)到的切割速度。通常高速走絲線切割速度為80～180mm2/min，它與加工電流大小有關(guān)。為了比較不同輸出電流脈沖電源的切割效果，將每安培電流的切割速度稱為切割效率，一般切割效率為20mm2/（minA）。和電火花加工表面粗糙度一樣，我國和歐洲常用輪廓算術(shù)平均偏差（181。m）來表示，高速走絲線切割一般的表面粗糙度為義Ra5 ～，最佳也只有Ra1181。m左右；。用高速走絲方式切割鋼工件時，在切割出表面的進(jìn)出口兩端附近，往往有黑白相間交錯的條紋，仔細(xì)觀察時能看出黑的微凹，白的微凸，電極絲每正、反向換向一次，便有一條黑白條紋，這是由于工作液出人口處的供應(yīng)狀況和蝕除物的排除情況不同所造成的。如圖所示，電極絲入口處工作液供應(yīng)充分，冷卻條件好，蝕除量大但蝕除物不易排出，工作液在放電間隙中受高溫?zé)崃逊纸獬龅奶己诤弯撝械奶嘉⒘?，被移動的鉬絲帶入間隙，致使放電產(chǎn)生的碳黑等物質(zhì)凝聚附著在該處加工表面上，使該處呈黑色。而在出口處工作液少，冷卻條件差，但因靠近出口排除蝕除物的條件好，又因工作液少，蝕除量小，在放電產(chǎn)物中碳黑也較少，且放電常在小包泡等氣體中發(fā)生，因此表面呈白色。由于在氣體中放電間隙比在液體中的放電間隙小，所以電極絲人口處的放電間隙比出口處大。由于電極絲人口處和出口處的切縫寬度不同，就使電極絲在一次換向期間的切縫不是直壁縫，而具有一定的斜度。 圖a）為電極絲往復(fù)運動產(chǎn)生黑白條紋組，1的方向是電極絲運動方向，2的方向是微凹的黑色部分，3的方向是微凸的白色部分；圖b）為電極絲入口和出口處的寬度； c）電極絲不同走向處的剖面圖。 對高