【正文】 機(jī)電火花線切割機(jī)數(shù)控系統(tǒng)主要用于加工軌跡的編程和控制，PC機(jī)的資源并沒有得到充分開發(fā)利用，今后的趨勢(shì)是將在以下幾個(gè)方面進(jìn)行深人開發(fā)研究：1）開發(fā)和完善開放式的數(shù)控系統(tǒng)。現(xiàn)在應(yīng)加速向以pc機(jī)為基礎(chǔ)的開放式、多任務(wù)管理與控制系統(tǒng)發(fā)展，以便充分開發(fā)PC機(jī)的資源，擴(kuò)充數(shù)控系統(tǒng)功能。3）研究放電間隙狀態(tài)數(shù)值檢測(cè)技術(shù)，建立伺服控制模型，開發(fā)加工過程伺服進(jìn)給自適應(yīng)控制系統(tǒng)。4）開發(fā)和完善數(shù)值脈沖電源，并在工藝試驗(yàn)基礎(chǔ)上建立工藝數(shù)據(jù)庫，開發(fā)加工參數(shù)優(yōu)化選取系統(tǒng)，以幫助操作者根據(jù)不同的加工條件和要求合理選用加工參數(shù)，充分發(fā)揮機(jī)床潛力。6）進(jìn)一步開發(fā)有自主版權(quán)的電火花線切割—和人工智能軟件。上過程的各種疑難問題，并預(yù)測(cè)其結(jié)果；用專家系統(tǒng)或人工智能系統(tǒng)來控制加工過程等。了解電火花線切割機(jī)床的分類以及加工環(huán)境，為以后的加工提供理論的支持。如圖所示，一般電極絲接脈沖電源的負(fù)極，工件接脈沖電源的正極。這種熱膨脹和局部爆炸作用，使得金屬材料以熔化和汽化的方式拋出，實(shí)現(xiàn)對(duì)工件材料進(jìn)行電蝕切割加工。一般電火花線切割加工的脈沖停歇時(shí)間以脈沖寬度的4倍以上（比電火花成形要長(zhǎng)一些）。圖21電火花線切割加工原理示意圖 低速走絲線切割加工基本原理 低速走絲電火花線切割機(jī)床的電極絲作低沖單向運(yùn)動(dòng), ～15m/min。圖所示為低速走絲電火花線切割工藝裝置示意圖。被切割的工件2固定在工作臺(tái)7上，被切割面水平放置。脈沖電源1的正、負(fù)極性通過進(jìn)電塊分別加在工件和電極絲上，為放電加工提供脈沖能量。由于低速走絲的電極絲張力可以得到很好的控制，電極絲的振幅影響比較小，在加上工作液的電阻率也比高速走絲的電阻率高許多，因此低速走絲線切割加工時(shí)，間隙電壓以及伺服跟蹤速度與電火花成形加工相似。圖所示為高速走絲電火花線切割工藝裝置示意圖。加工能量由脈沖電源8供給，靠進(jìn)電塊分別加在電極絲及工件兩端。如果機(jī)床帶有錐度切割裝置，上下導(dǎo)輪受步進(jìn)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的十字托板控制，使電極絲與中心線偏移角度，并與X、Y軸的運(yùn)動(dòng)軌跡合成來實(shí)現(xiàn)錐度加工，從而可以實(shí)現(xiàn)各種變截面零件加工。高速走絲線切割加工因?yàn)殡姌O絲往復(fù)運(yùn)動(dòng)后容易松絲，張力不好控制，電極絲振動(dòng)明顯，極間短路是不可避免的。為了避免由于頻繁短路造成燒絲現(xiàn)象發(fā)生，利用提高電極絲的運(yùn)轉(zhuǎn)速度，靠高速運(yùn)轉(zhuǎn)的電極絲向放電間隙內(nèi)帶人的工作液的速度加快，沖液量加大，蝕除物更有效地排出，同時(shí)有助于斷弧和消除電離，這也是高速 走絲線切割的電極絲運(yùn)行速度相對(duì)較高的原因之一。電火花線切割加工實(shí)際上是一個(gè)重復(fù)脈沖放電過程，前一個(gè)脈沖放電所形成的電蝕產(chǎn)物及放電凹坑必定會(huì)影響后一個(gè)脈沖的放電過程，因而實(shí)際加工時(shí)的放電過程會(huì)比單個(gè)脈沖放電過程復(fù)雜得多。為有助于掌握電火花線切割加工的基本規(guī)律，并對(duì)電火花線切割設(shè)備提出合理的要求，仍有必要進(jìn)一步了解單個(gè)脈沖放電的微觀過程。當(dāng)脈沖電壓施加在電極絲與工件之間時(shí)，極間電場(chǎng)將會(huì)因電極表面的微觀不平而變得極不均勻，極間介電液中的雜質(zhì)以及弱電解質(zhì)的極性分子都會(huì)在極間電場(chǎng)的作用下向電場(chǎng)較強(qiáng)的方向聚集、結(jié)鏈，進(jìn)一步引起極間 電場(chǎng)的畸變。此刻，極間電阻將在很短時(shí)間內(nèi)從絕緣狀態(tài)急速下降到數(shù)歐姆以下，而電流隨即上升，極間電壓相應(yīng)下降到火花維持電壓。這個(gè)內(nèi)部高壓將極力使通道及其周圍瞬時(shí)形成的分子團(tuán)（以后發(fā)展成氣泡）急速擴(kuò)展，并產(chǎn)生強(qiáng)烈的沖擊波向外傳播。通道中的正負(fù)帶電離子在極間電場(chǎng)作用下高速運(yùn)動(dòng)時(shí)，將發(fā)生劇烈碰撞，并產(chǎn)生大量的熱量，使通道溫度升高到10 000℃義以上。這樣，在兩極之間將沿放電通道形成個(gè)瞬時(shí)高溫?zé)嵩?。熱能與電火花線切割加工密切相關(guān)，傳遞（或稱分配）給電極表面的主要有下列幾種形式：①在電場(chǎng)作用下，帶電粒子（電子和正離子）對(duì)電極表面的轟擊；②電極材料汽化噴爆時(shí)所形成的蒸氣炬對(duì)相對(duì)的電極表面的沖擊：③放電通 道的熱輻射；④放電通道中高溫氣體質(zhì)點(diǎn)對(duì)電極表面的熱沖擊。由于負(fù)電子的質(zhì)量和體積都相當(dāng)小，在電場(chǎng)作用下能獲得很高的加速度和速度，所以在脈沖放電的最初階段就會(huì)有大量的高速電子轟擊陽極表面；而正離子則因質(zhì)量慣性大，加速度小，在短時(shí)間內(nèi)無法獲得很高的速度，所以, 采用高頻窄脈沖電源的電火花線切割加工，都應(yīng)選用正極性加工，即工件接電源正極，以充分利用電子的轟擊作用來提高切割速度。這個(gè)熱源的中心處溫度最高，并向工件材料內(nèi)部傳導(dǎo)，形成一個(gè)溫度梯度場(chǎng)，即離放電點(diǎn)中心愈遠(yuǎn)愈低。由于電極材料的熔化和汽化過程十分短促，有爆炸特性。圖25放電凹坑形成研究發(fā)現(xiàn)，在高速走絲電火花線切割加工情況下，脈沖 放電時(shí)所形成的電極表面高溫?zé)嵩?，不可以?jiǎn)化成一個(gè)固定 的點(diǎn)熱源，而只能簡(jiǎn)化成快速移動(dòng)的點(diǎn)熱源。移動(dòng)速度愈快，以 及脈沖放電持續(xù)時(shí)間愈長(zhǎng)，其凹坑的長(zhǎng)度將愈長(zhǎng)。必須指出，正負(fù)帶電粒子的復(fù)合速度是比較快的，極間電導(dǎo)將在很短的時(shí)間內(nèi)減少。因?yàn)榉烹?后的電蝕產(chǎn)物（含有微粒、氣泡給余熱等）在短時(shí)間內(nèi)還來不及擴(kuò)散，介電液的高溫及大量的電蝕產(chǎn)物都會(huì)降低其介電性能。其最小脈沖停歇時(shí)間的選擇，不僅要考慮極間介電液的消電離汽化的金矚材料拋巧電極表面，而在電極表面留下一個(gè)小凹坑。這種熱源所形成的放電凹坑不是半球形，而是鴨蛋形。4）消電離和極間介電性能的恢復(fù)一個(gè)脈沖放電結(jié)束之后，極間電場(chǎng)急速減小到零，碰撞電離也隨之停止，而且放電通道會(huì)因消電離過程（即通道中的正負(fù)帶電粒子復(fù)合成中性粒子過程）而使通道中的帶電粒子急速減少，并逐漸恢復(fù)極間介電液的介電性能。但是，正負(fù)帶電粒子的復(fù)合和極間電導(dǎo)的減少，并不等于極間介電性能的恢復(fù)。因此，在電火花線切割加工中，為了保證加工的正常進(jìn)行，在先后二次脈沖放電之間都應(yīng)有足夠的停歇時(shí)間。 5）實(shí)際加工時(shí)的重復(fù)脈沖放電過程從上面的論述中可以看出，一個(gè)脈沖經(jīng)過擊穿放電、能量轉(zhuǎn)換、電極材料拋出以及極間消電離過程之后，便完成了一次電腐蝕，而在工件表面留下一個(gè)小凹坑。 此時(shí)，人們非常關(guān)心實(shí)際加工過程中重復(fù)脈沖放電是如何進(jìn)行的。 加工時(shí)，首先是在二極間介電能力最薄弱的凸起處產(chǎn)生火花放電。另一方面，沒有發(fā)生脈沖放電的附近區(qū)域工作液比較干凈，介電性能好，不易發(fā)生擊穿放電。 正因?yàn)槿绱?，電極絲移出加工區(qū)域的出口處放電間隙一般要比進(jìn)口處的放電間隙大：在實(shí)際電火花線切割加工過程中，由于電極材料的不斷蝕除，電蝕產(chǎn)物及極間介電液的溫度不斷增加，加上電極絲的持續(xù)進(jìn)給以及電極絲的振動(dòng)等，使極間各處的間隙大小及 物理狀態(tài)千變?nèi)f化，因而極間放電狀態(tài)也是隨機(jī)變化的。而左邊的電壓波形則反映其極間距離小且介電液的介電性能差；最左邊的電壓波形是極間短路波形。為了抑制電極絲的振幅，一般都采取過跟蹤方法控制線切割的進(jìn)給速度，所以高速走絲電火花線切割加工時(shí)的空載波形出現(xiàn)的概率很小。；圖 ；。圖27線切割時(shí)的極間電壓波形 電火花線切割加工的特點(diǎn) 電火花線切割加工與其他電火花加工一樣，其加工速度與工件材料的力學(xué)性能（硬度和韌性）無關(guān)，常用來加工淬火鋼、硬質(zhì)合金。電火花線切割的工藝特點(diǎn)可以歸納如下：（1）它是用一根細(xì)長(zhǎng)（~）的金屬絲作工具電極，而不需要制成特定形狀的成形電極；（2）加工對(duì)象主要是平面形狀，當(dāng)機(jī)床上裝有能使電極絲上、下導(dǎo)向器相對(duì)偏移的裝置之后，還可以加工錐面或上下面異形的以直線為母線的復(fù)雜曲面；（3）因電極絲直徑很細(xì)，切縫很窄，有利于材料的利用，還適合加工細(xì)微零件，；（4）因電極絲細(xì)長(zhǎng)，并不斷更新（單向低速走絲）或往復(fù)使用，電極絲的絲徑損耗很小，因而加工精度很高；（5）常用水基工作液（去離子水或乳化液），不會(huì)發(fā)生火災(zāi)，有助于實(shí)現(xiàn)無人看管下的連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)；（6）依靠數(shù)控系統(tǒng)的絲徑偏移補(bǔ)償功能，可以方便地調(diào)節(jié)凹、凸模的配合間隙，依靠錐度切割功能還可以實(shí)現(xiàn)凹、凸模一次同時(shí)加工；（7）自動(dòng)化程度高、操作方便、加工周期短、加工成本低。電極的材料為：純銅、黃銅、石墨等機(jī)床結(jié)構(gòu)電火花線切割機(jī)床一般由：床身、XY工作臺(tái)、線架（或稱十字托板）、儲(chǔ)絲筒、工作液、循環(huán)系統(tǒng)、電源及控制柜組成電火花線成形機(jī)床主要由：床身、XY工作臺(tái)、工作液槽、儲(chǔ)液箱、電源及控制柜組成電極與工件伺服運(yùn)動(dòng)軌跡及方式電火花線切割機(jī)床加工時(shí)作為電極絲要作往復(fù)或單向運(yùn)轉(zhuǎn)。在加工同截面的工件時(shí)，預(yù)置的運(yùn)動(dòng)軌跡與工件的外形是一致的電火花成形加工伺服運(yùn)動(dòng)方式是以主軸頭上、下伺服運(yùn)動(dòng)為主工作臺(tái)可以沿X軸Y軸作短距離的平動(dòng)，有些機(jī)床的主軸頭加上旋轉(zhuǎn)附件可以實(shí)現(xiàn)在上、下伺服的同時(shí)還有旋轉(zhuǎn)伺服運(yùn)動(dòng)，這兩項(xiàng)運(yùn)動(dòng)的合成可以實(shí)現(xiàn)螺旋加工。毛坯首先要求是導(dǎo)電材料，已經(jīng)完成熱處理工序，有定位基準(zhǔn)面，有些工件需要鉆加工預(yù)備孔用于電火花成形加工的工件毛坯首先要求是導(dǎo)電材料，已經(jīng)完成熱處理工序，有定位基準(zhǔn)面。，生產(chǎn)率不高。 電火花線切割加工的應(yīng)用 電火花線切割加工不僅有很多工藝特點(diǎn)，而且非常經(jīng)濟(jì)有效，為新產(chǎn)品試制、精密零件加工及模具制造開辟了一條新的工藝途徑。目前主要用于沖模、擠壓模、拉伸模、塑料模、電火花成形用的工具電極以及各種復(fù)雜零件加工等。調(diào)整不同的間隙補(bǔ)償量，只需一次編程就可以切割凸模、凸模固定板、凹模及卸料板等。 此外，還可加工擠壓模、粉末冶金模、彎曲模、塑壓模等，也可加工帶錐度的模具。（3） 加工零件在試制新產(chǎn)品時(shí)，用線切割在坯料上直接割出零件，例如試制切割特殊 微電機(jī)硅鋼片定轉(zhuǎn)子鐵心，由于不需另行制造模具，可大大縮短制造周期、降低成本。在零件制造方面， 可用于加工品種多，數(shù)量少的零件，特殊難加工材料的零件，材料試驗(yàn)樣件，各種型孔、型 面、特殊齒輪、凸輪、樣板、成型刀具。同時(shí)還可進(jìn)行微細(xì)加工，異形槽和標(biāo)準(zhǔn)缺陷的加工等。 這類機(jī)床只有工作臺(tái)X、Y兩個(gè)數(shù)控軸，鉬絲在切割時(shí)始終處于垂直于工作臺(tái)臺(tái)面狀態(tài)，因此只能切割直上直下的直壁二維圖形曲面，常用以切割直壁沒有落料角（無錐度）的沖模、工具電極和零件。，可實(shí)現(xiàn)等錐角三維曲面切割工藝的機(jī)床 這類機(jī)床除工作臺(tái)有X、Y兩個(gè)數(shù)控軸外，在上絲架上還安裝有小型工作臺(tái)U、V兩個(gè)數(shù)控軸，使電極絲（鉬絲）上端可作傾斜移動(dòng)，從而切割出傾斜有錐度的表面。現(xiàn)在生產(chǎn)的大多數(shù)快走絲線切割機(jī)床都屬于此類機(jī)床。~10176。甚至60176。、上下異性面切割工藝的機(jī)床這類機(jī)床在X、Y和U、V工作臺(tái)等機(jī)械結(jié)構(gòu)上與上述機(jī)床類似，所不同的是在編程和控制軟件上有所區(qū)別。電極絲（鉬絲）在切割過程中的斜度不是固定的，可隨時(shí)變化。國(guó)內(nèi)外生產(chǎn)的低速走絲線切割機(jī)床，一般都有上下異性面的切割功能。如果增加一個(gè)數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺(tái)附件，工件裝在用步進(jìn)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的回轉(zhuǎn)工作臺(tái)上，采取數(shù)控移動(dòng)和數(shù)控轉(zhuǎn)動(dòng)相結(jié)合的方式編程，用θ角方向的單步轉(zhuǎn)動(dòng)來代替Y軸方向的單步移動(dòng)，即可完成上述這些復(fù)雜曲面的加工。圖29 工件傾斜、數(shù)控回轉(zhuǎn)線切割加工雙曲面零件圖210為X軸與θ軸聯(lián)動(dòng)插補(bǔ)（按極坐標(biāo)ρ、θ數(shù)控插補(bǔ)），可以切割出阿基米德螺旋線的平面凸輪。圖212 數(shù)控移動(dòng)加轉(zhuǎn)動(dòng)線切割加工螺旋曲面圖213鉬絲自穿絲孔或中心平面切入后與θ軸聯(lián)動(dòng)，鉬絲在X軸向往復(fù)移動(dòng)數(shù)次，θ軸轉(zhuǎn)動(dòng)一圈，即可切割出兩個(gè)端面為正弦曲面的零件，如圖213b所示。鉬絲沿Y軸側(cè)向切入至中心平面后，鉬絲一邊沿X軸移動(dòng)，與工件按θ軸轉(zhuǎn)動(dòng)相配合，可切割出如圖214b所示帶窄螺旋槽的套管，其扭轉(zhuǎn)剛度很高，彎曲剛度稍低。鉬絲自塔尖切入，在X、Y軸向按寶塔輪廓在水平面內(nèi)的投影二軸數(shù)控聯(lián)動(dòng)，切割到寶塔底部后，鉬絲空走回到塔尖，工件作八等分分度（轉(zhuǎn)45176。這樣共分度七次，切割八次即可切割出如圖215b所示的八角寶塔。分度，共切割兩次，加工出的鏤空太師椅。圖216 數(shù)控二軸聯(lián)動(dòng)加分度線切割加工太師椅圖217a為切割四方扭轉(zhuǎn)錐臺(tái)的原理圖，他需要三軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控插補(bǔ)才能加工出來。切割完一面后，進(jìn)行90176。圖217 數(shù)控三軸聯(lián)動(dòng)加分度線切割加工扭轉(zhuǎn)四方錐臺(tái) 本章節(jié)主要是電火花線切割加工原理的主要分析，了解低速走絲和高速走絲的工作原理以及加工特點(diǎn)；了解電火花線切割的加工特點(diǎn)，分析電火花線切割和電火花成型加工的異同；了解電火花線切割的局限性，以便解決加工過程中出現(xiàn)的問題；知道電火花線切割加工的應(yīng)用。機(jī)床由主機(jī)和控制臺(tái)兩部分組成。工作臺(tái)行程400mm*500mm。/100精度mm粗糙度цmRa＜生產(chǎn)率mm2/min100電極線（鉬絲） 工作液 DX1amp。圖32工作臺(tái)傳動(dòng)系統(tǒng)圖（見圖33）電動(dòng)機(jī)G聯(lián)軸器運(yùn)絲筒高速旋轉(zhuǎn)齒輪9/齒輪10齒輪11/齒輪12 絲杠13螺母14帶動(dòng)拖板行程開關(guān)。圖33運(yùn)絲裝置傳動(dòng)系統(tǒng)圖運(yùn)絲筒旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)電極絲往復(fù)運(yùn)動(dòng)，排絲輪、導(dǎo)輪保持電極絲軌跡、導(dǎo)電塊進(jìn)電。 機(jī)床搬運(yùn)和安裝，主機(jī)吊運(yùn)。吊繩應(yīng)避免與機(jī)床零部件接觸，必要時(shí)可以在接觸處填放軟性物，以免損傷機(jī)床外觀及機(jī)床精度。如果工作場(chǎng)地條件欠佳，可采用防震式地基將機(jī)床與震源隔離，防震溝內(nèi)可填充軟性物消震。，將四只防震墊鐵安裝在機(jī)床床身下面，然后進(jìn)行平面布置。同樣拆去運(yùn)絲導(dǎo)軌兩端壓緊用壓板共4件。，將機(jī)床調(diào)節(jié)水平。內(nèi)容包括：l 控制臺(tái)必須正常工作十分鐘以上。l 脈沖電源和機(jī)床電器工作正常無失誤。l 工作液各個(gè)進(jìn)出管路暢通無阻，壓力正常，揚(yáng)程符合要求。4） 決定是否調(diào)換電極絲按下控制臺(tái)鍵盤的ENGAGE（電機(jī)吸）鍵，手搖工作臺(tái)縱橫向手輪，檢查步進(jìn)電機(jī)是否吸住,手捏刻度盤并輕輕左右抒動(dòng)，檢查刻度值相對(duì)“0”位刻線有無左右松動(dòng)，無松動(dòng)時(shí)可進(jìn)行隨后加工。2. 用角尺或鉬絲校正器檢測(cè)鉬絲與工作臺(tái)垂直度，若鉬絲與工作臺(tái)不垂直，可用錐度旋鈕及懸臂上的調(diào)整套來調(diào)節(jié)。（遠(yuǎn)離運(yùn)絲電機(jī)一端〉，手柄將貯絲筒右側(cè)停在線架中心位置。，裝上鉬絲盤5后擰上螺母4 。（運(yùn)絲開關(guān)〕，貯絲筒轉(zhuǎn)動(dòng)，鉬絲自動(dòng)纏繞在筒上，達(dá)到要求后，按操縱面板SB1急停旋鈕，上絲結(jié)束。，松開上絲器上螺母4，取下鉬絲盤5后擰上螺母。，用力應(yīng)均勻。，A型機(jī)切割錐度零件時(shí)夾具需安裝墊塊，切割無錐度零件時(shí)取下墊塊。開水泵時(shí)，應(yīng)先把調(diào)節(jié)閥關(guān)掉，然后逐 漸開啟，調(diào)節(jié)至水柱包容電極絲射向切割區(qū)即可，水量不必太