【正文】 所需余量小，利于少無(wú)切削，尤其可節(jié)約貴重金屬。 WEDMLS 電極絲一次使用故加工精度高。 6. 用去離子水和乳化液做介質(zhì)，不必?fù)?dān)心火災(zāi)，可 連續(xù)工作。 電火花線切割加工的應(yīng)用范圍 電火花線切割加工為新產(chǎn)品試制、精密零件加工及模具制造開(kāi)辟了一條新的工藝途徑，主要應(yīng)用于以下幾個(gè)方面。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 [3]。此外，還可以加工擠壓模、粉末冶金模、彎曲模、塑壓模等通常帶錐度的模具。 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、特殊齒輪凸輪、樣板、成型刀具。 影響線切 割工藝指標(biāo)的因素 線切割加工工藝指標(biāo) 電火花線切割加工工藝指標(biāo)主要包括 :切割速度、表面粗糙度、加工精度等。 1. 切割速度 在保持一定的表面粗糙度的切割過(guò)程中，單位時(shí)間內(nèi)電極絲中心線在工件上切過(guò)的面積總和稱(chēng)為切割速度，單位為 mm2/min。高速走絲切割速一般為 40～ 80mm2/min。高速走絲線切割的表面粗糙度一般為 Ra5～ 。高速走絲線切割加工精度在 ～ 。 5. 表面變質(zhì)層 1) 存在的時(shí)間 脈沖寬度寬則產(chǎn)生的變質(zhì)層就厚。要熱影響的變質(zhì)層少時(shí)，只能在脈沖寬度窄的加工條件下進(jìn)行精加工，這樣才是有效的。硬質(zhì)合金 WCCo 類(lèi)，雖然材料的耐熱溫度高，但因材料的強(qiáng)度低（高溫強(qiáng)度高），相應(yīng)溫度梯度的熱應(yīng)力就弱，容易產(chǎn)生裂紋。 2) 成型放電加工的變質(zhì)層油中的放電加工的變質(zhì)層出現(xiàn)滲碳硬化，這是因?yàn)橛椭蟹烹?，油分解產(chǎn)生了碳并在高溫高壓下滲碳，鋼鐵材料以含碳高的狀態(tài)形成硬度高的表面層 。 3) 線切割放電加工的變質(zhì)層 水中加工的變質(zhì)層比母材還軟，因是在水中放電，則不存在滲碳現(xiàn)象。在成型放電加工面中，變質(zhì)層的硬度為維氏硬度900~910，比母材還高（母材為 800~840），如圖 33 所示，在線切割加工面中，變質(zhì)層的硬度反而顯著降低，維氏硬度為 440，如圖 34 所示。變質(zhì)層由以下三部分組成： ① 熔化后在放電痕底部留下的再凝固層，②凸起物，③因放電的高溫傳導(dǎo)到材料的內(nèi)部，形成與母材的金屬組織不同的組織。當(dāng)用理論計(jì)算求它時(shí)，應(yīng)該用熱傳導(dǎo)理論。 ：高速走絲電火花線切割精加工編程設(shè)計(jì) 12 Ra 值隨著加工電流峰值，脈沖寬度和開(kāi)路電壓的減小而減小。 ，有利于提高加工精度。實(shí)踐表明，改變矩形波脈沖電源的一項(xiàng)或幾項(xiàng)電參數(shù)，對(duì)加工工藝的影響很大，須根據(jù)具體的加工對(duì)象和要求，全面考慮諸因素及其相互影響 關(guān)系。此外，不管加工對(duì)象和要求如何，還須選擇合適的脈沖間隔，以保證加工穩(wěn)定進(jìn)行，提高加工質(zhì)量 [4]。提高電極絲的張力可減輕絲振的影響，從而提高精度和切割強(qiáng)度，絲張力的波動(dòng)對(duì)加工穩(wěn)定性影響很大，產(chǎn)生波動(dòng)的原因是：電極絲在卷絲筒上纏繞松緊不均；正反運(yùn)動(dòng)時(shí)張力不一樣；工 作一段時(shí)間后電極絲伸長(zhǎng)，張力下降。電極絲的直徑?jīng)Q定了切縫寬度和允許峰值電流。在切割小模數(shù)齒輪等復(fù)雜零件時(shí)，采用細(xì)絲才能獲得精細(xì)的形狀和很小的圓角半徑。提高走絲速度有利于電極絲把工作液帶入較大厚度的工件放電間隙中，有利于電蝕產(chǎn)物的排除和放電加工的穩(wěn)定。低速走絲線切割機(jī)床，電極絲的材料和直徑有較大的選擇范圍。 2. 工件厚度及材料對(duì)工藝指標(biāo)的影響 工件材料薄，工作液容易進(jìn)入并充滿(mǎn)放電間隙，對(duì)排屑和消電離有利，加工穩(wěn)定性好。工件厚，工作液難于進(jìn)入和充滿(mǎn)放電間隙，加工穩(wěn)定性差，但電極絲不易抖動(dòng)，因此精度較高，表面粗糙度值較小。工件材料不同，其熔點(diǎn)、氣化 點(diǎn)、熱導(dǎo)率等都不一樣，因而加工效果也不同： 1)加工銅、鋁、淬火鋼時(shí)，加工過(guò)程穩(wěn)定，切割速度高。 3)加工硬質(zhì)合金時(shí)，較穩(wěn)定，切割速度低，表面粗糙度值小。因此應(yīng)調(diào)節(jié)預(yù)置進(jìn)給速度緊密跟蹤工件蝕除速度，保持加工間隙恒定在最佳值上。如果預(yù)置進(jìn)給速度調(diào)的太快，超過(guò)工件可能的蝕除速度，會(huì)出現(xiàn)頻繁的短路現(xiàn)象，切割速度反而低，表面粗糙度也差，上下端面切縫呈焦黃色，甚至可能斷絲；銅陵學(xué)院 畢業(yè) 設(shè)計(jì) 13 反之，進(jìn)給速度調(diào)的太慢，大大落后于工件的蝕除速度，極間將偏于開(kāi)路，有時(shí)會(huì)時(shí)而開(kāi)路時(shí)而短路，上下端面切縫發(fā)焦黃色。因此，應(yīng)按電壓表，電流表調(diào)節(jié)進(jìn)給旋鈕，使表針?lè)€(wěn)定不動(dòng)，此時(shí)進(jìn)給速度均勻，平穩(wěn)，是線切割加工速度和表面粗糙度均好的最佳狀態(tài)。但導(dǎo)輪，軸承偏擺，工作液上下沖水不均勻，會(huì)使 加工表面產(chǎn)生上下凹凸相間的條紋，惡化工藝指標(biāo)。它們是互相關(guān)聯(lián)又互相矛盾的。 工件產(chǎn)生腰鼓形的原因與改善措施 腰鼓形如圖 35 所示。電極絲振動(dòng)大則腰鼓形大，反之則小。要改善垂直精度，可從以下幾方面入手： 1. 開(kāi)路電壓不能太大。 3. 提高進(jìn)給速度，可改善垂直精度。 5. 電極絲的張力應(yīng)選取大值。進(jìn)行二次切割時(shí)，各次切割的加工量逐漸減小，每次切割時(shí)所用電參數(shù)也要隨之改變，每次切割的偏移量也在遞減。而且，由于二次切割的 應(yīng)用，可以消除線切割放電加工特有的拐角和塌角現(xiàn)象，可實(shí)現(xiàn)高精度的棱角的加工，不僅縮短了加工時(shí)間，還能在精度方面有較大改善，所以說(shuō)，今后的線切割放電加工將成為加工方法的主流是不過(guò)分的 [7]。重點(diǎn) 說(shuō)明了線切割的工藝指標(biāo)及其影響因素，從電流峰值、脈沖寬度、脈沖頻率和開(kāi)路電壓等電參數(shù)和電極絲、工件材料和厚度、工件進(jìn)給速度等非電參數(shù)這幾 方面做了闡述。 銅陵學(xué)院 畢業(yè) 設(shè)計(jì) 15 第四章 數(shù)控電火花加工 實(shí)驗(yàn) 設(shè)備 數(shù)控電火花線切割加工概述 數(shù)控線切割加工機(jī)床簡(jiǎn)介 電火花切割機(jī)床是驚醒線切割的基本設(shè)備，其性能的好壞直接影響到線切割工件的精度和表面粗糙度。線切割機(jī)床可分為高速走絲機(jī)床和低速走絲機(jī)床。例如淬火鋼、硬質(zhì)合金等； 2）可以加工微細(xì)異形孔、窄縫和復(fù)雜零件，可有效地節(jié)省貴重材料； 3）工件幾乎不受切削力，適宜加工低剛度工件及細(xì)小零件； 4）有利于加工精度的提高，便于實(shí)現(xiàn)加工過(guò)程中的自動(dòng)化。 數(shù)控線切割加工工藝指標(biāo)及工藝參數(shù) 線切割加工的主要工藝指標(biāo) υ 影響工藝指標(biāo)的主要因素 1．加工參數(shù)對(duì)工藝指標(biāo)的影響和選擇 1）峰值電流 is 2）脈沖寬度 Ton 3）脈沖間隔 Toff 4）走絲速度 5）進(jìn)給速度 2．線電極絲對(duì)線切割工藝性能的影響 1）電極絲直徑的影響 2）上絲、緊絲對(duì)工藝指標(biāo)的影響 3）電極絲垂直度對(duì)工藝指標(biāo)的影 響 3．工件厚度及材料的影響 1）工件材料對(duì)工藝指標(biāo)的影響 2）材料的厚度對(duì)工藝指標(biāo)的影響 4．工作液對(duì)工藝指標(biāo)的影響 1）高速走絲 選用專(zhuān)用乳化液，低速走絲選用去離子水； ：高速走絲電火花線切割精加工編程設(shè)計(jì) 16 2）切割速度、厚度、 流量、流向、加工精度、表面粗糙度、對(duì) 工作液濃度的影響 。 4）水類(lèi)工作液，油類(lèi)工作液 對(duì) 工作液濃度的影響。 電火花數(shù)控加工機(jī)床 機(jī)床參數(shù) 圖 41 機(jī)床結(jié)構(gòu)示意圖 電火花線切割加工設(shè)備主要由機(jī)床本體、脈沖電源、控制系統(tǒng)、工作液循環(huán)系統(tǒng)和機(jī)床附件組成。走絲機(jī)構(gòu)均采用齒形帶傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、具有平穩(wěn)噪音低、壽命 高 等優(yōu)點(diǎn)。 床身一般為鑄件、是坐標(biāo)工作臺(tái)、繞絲機(jī)構(gòu)及絲架的支承和固定基礎(chǔ)。床身內(nèi)部安置電源和工作液箱，考慮電源的發(fā)熱和工作液泵的振動(dòng)、有些機(jī)床將電源和工作液箱移出 床身另行安放。為保證機(jī)床精度、剛度和耐磨性有較高的要求。為保證工作臺(tái)的定位精度和靈敏度，傳動(dòng)絲桿和螺母之間必須消除間隙 [8]。在高速走絲機(jī)床上，一定長(zhǎng)度的電極絲平整地繞貯絲筒上。為重復(fù)使用該段電極絲，電動(dòng)機(jī)有專(zhuān)門(mén)的換向裝置控制作正反向交替運(yùn)轉(zhuǎn)。在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，電極絲由絲架支撐，并依靠導(dǎo)輪保持電極絲與工作臺(tái)垂直和傾斜一定的幾何角度（如錐度切割）?？刂葡到y(tǒng)的穩(wěn)定性、可靠性、控制精度及自動(dòng)化程度都直接影響到加工工藝指標(biāo)和人的勞動(dòng)強(qiáng) 度 [9]。亦即當(dāng)控制系統(tǒng)使電極絲相對(duì)于工件按一定軌跡運(yùn)動(dòng)時(shí)，同時(shí)還應(yīng)該實(shí)現(xiàn)進(jìn)給速度的自動(dòng)控制，以維持正常穩(wěn)定切割加工。電火花線切割機(jī)床控制系統(tǒng)圖如圖 42。 主要包括對(duì)伺服進(jìn)給速度、電源裝置、走絲機(jī)構(gòu)、工作液系統(tǒng)及其它機(jī)床操作控制。在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中對(duì)試件的切割步驟主要可分為如下幾步： 機(jī)床解鎖 線切割機(jī)床在啟動(dòng)時(shí)直接進(jìn)入工作界面，機(jī)床的手柄被鎖死，機(jī)床的工作臺(tái)不能移動(dòng)，：高速走絲電火花線切割精加工編程設(shè)計(jì) 18 要移動(dòng)工作臺(tái)必須先通過(guò)控制柜退出工作界面。這時(shí)可以進(jìn)行手動(dòng)進(jìn)給，操作機(jī)床。為了方便對(duì)加工后工件的直線度誤差和表面粗糙度的測(cè)量電極絲必須緊貼寬度為 34mm 的邊，這樣便于夾緊，如果采用 45mm 的邊，則增加了工件的厚度，不利于切割。所采 用 的夾具為精密平口鉗 ， 采用次類(lèi)夾具的優(yōu)點(diǎn)之一就是夾緊面與工件的表面接觸較大，當(dāng)螺桿用力較大時(shí)，試件的變形不會(huì)太大夾具安裝在工作臺(tái)上，用百分表找正鉗口，鉗口的找正是沿工作臺(tái)的 Y 方向進(jìn)行的，以便保證被切割面平行于工作臺(tái)的 X 方向，盡而使切割深度均勻。然后即可對(duì)工件進(jìn)行輕微夾緊。 圖形 程序 輸入機(jī) 計(jì)算機(jī) 接口 工效 步進(jìn)電機(jī) 走絲系統(tǒng) 卷絲系統(tǒng) 機(jī)床 檢測(cè) 變頻 絲架工作臺(tái)U、 V向，坐標(biāo)工作臺(tái) X、Y 向 機(jī)床電器 加工波 脈沖電源 絲架 銅陵學(xué)院 畢業(yè) 設(shè)計(jì) 19 加工液 我們實(shí)驗(yàn)中使用的是 DX1 型線切割工作液。質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)為： Q/3201FST012020。冬天可先用 1015℃ 的溫水?dāng)嚢?，再稀釋? 本章小結(jié) 本章介紹了 DK7740B 型電火花線切割機(jī)床結(jié)構(gòu)、性能參數(shù)、機(jī)床的控制系統(tǒng)。 并對(duì)在實(shí)驗(yàn)操作時(shí)注意事項(xiàng)做了說(shuō)明 。使用 Mastercam 軟件進(jìn)行線切割設(shè)計(jì)，方便簡(jiǎn)單，可在設(shè)計(jì)完畢后進(jìn)行實(shí)體模擬切割加工，進(jìn)行后處理，并自動(dòng)生成 NC 程序代碼。 選擇菜單中的【 Create】、【 Create Polygon】命令。 圖 51 設(shè)置多邊形參數(shù) 圖 52 產(chǎn)生多邊形 選擇菜單中的【 Create】、【 Line】 /【 Create Line Endpoint】命令，在菜單欄中選擇繪制連續(xù)線按鈕，繪制產(chǎn)生連續(xù)線，結(jié)果 如圖 53 所示 。 選擇菜單中的【 Edit】、【 Trim、 Break、Extend】命令，選擇分個(gè)體按鈕，選擇要分割的幾何圖形，分割后的結(jié)果如 圖 55 所示。 選擇菜單中的打開(kāi)文件，找到剛剛保存的文件，打開(kāi)文件。 銅陵學(xué)院 畢業(yè) 設(shè)計(jì) 21 圖 53 產(chǎn)生連續(xù)線 圖 54 刪除后結(jié)果 圖 55 分割結(jié)果 圖 56 設(shè)置參數(shù)菜單 選擇圈始點(diǎn)命令， 輸入坐標(biāo)值，產(chǎn)生圈始點(diǎn)。 ：高速走絲電火花線切割精加工編程設(shè)計(jì) 22 1 單擊點(diǎn)選擇按鈕選擇圈始點(diǎn)，選擇幾何圖形，確定后出現(xiàn)如圖 58 對(duì)話框，設(shè)置電極絲參數(shù)、外形參數(shù)，選擇控制器補(bǔ)償方式右補(bǔ)償，然后設(shè)置切割控制參數(shù)。 圖 59 工件參數(shù)設(shè)置菜單 銅陵學(xué)院 畢業(yè) 設(shè)計(jì) 23 1 選擇切割軌跡模擬按鈕和實(shí)體切割模擬按鈕，便可進(jìn)行切割軌跡模擬和實(shí)體，如圖 510 和 511 所示。 數(shù)控 NC 程序代碼 O0001 N100 G0 G21 G90 N110 G92 X0. Y0. I10. J0. N120 G0 X0. Y0. N130 M60 N140 M35 N150 M83 N160 M81 N170 S101 D1 N180 G42 G1 Y5. N190 N200 N210 N220 N230 X0. N240 N250 N260 N270 N280 X0. Y5. N290 G40 Y0. N300 M50 N310 M30 % 本章小結(jié) 本章對(duì) Mastercam 線切割軟件進(jìn)行了簡(jiǎn)單介紹。 ：高速走絲電火花線切割精加工編程設(shè)計(jì) 24 總 結(jié) 線切割機(jī)械加工中的 高速走絲 電火花加工技術(shù)雖然 取得一定的進(jìn)步 ，但是 仍然存在很多的問(wèn)題 。目前 高速走絲 線切割切削面臨的最主要問(wèn)題是在 加工精度 問(wèn)題。盡管是這樣，高速走絲電火花線切割 仍有極大的優(yōu)勢(shì)，它的 加工速度和效率較高 ，放電間隙也小，適合用于精加工。 進(jìn)給速度不可太快或太慢，否 則會(huì)出現(xiàn)加工不平穩(wěn)，甚至出現(xiàn)斷絲現(xiàn)象。但對(duì)粗糙度影響較小，不如直線度和材料蝕除率明顯。 銅陵學(xué)院 畢業(yè) 設(shè)計(jì) 25 參考文獻(xiàn) [1]何滿(mǎn)