1、相城中等專業學校 機電工程部教 案 授課日期授課班級13數控模具授課地點一樓西教學內容（標題）71 線切割原理教學目標掌握線切割加工的原理重點難點金屬絲為電極絲教學形式理論課 實踐課 現場實訓 社會調查 其它教學手段普通講授 多媒體 演示模型 展示掛圖 實物教學 其它板書設計7.1 線切割原理1.線切割加工機發展史 2.線切割放電加工基本原理 3.電火花加工的物理原理如下      講授 主 要 內 容 7.1 線切割原理線切割加工機發展史    20世紀中期, 蘇聯拉扎林科夫婦研究開關觸點受火花放電腐蝕損壞的現象和原因時發

2、現電火花的瞬時高溫可以使局部的金屬熔化氧化而被腐蝕掉從而開創和發明了電火花加工方法, 線切割放電機也于1960年發明于蘇聯。當時以投影器觀看輪廓面前后左右手動進給工作臺面加工其實認為加工速度雖慢卻可加工傳統機械不易加工的微細形狀。代表的實用例子是化織噴嘴的異形孔加工。當時使用之加工液用礦物質性油(燈油)。絕緣性高極間距離小加工速度低于現在械械實用性受限。  將之NC化在脫離子水(接近蒸餾水)中加工的機種首先由瑞士放電加工機械制造廠在1969年巴黎工作母機展覽會中展出改進加工速度確立無人運轉狀況的安全性。但NC紙帶的制成卻很費事若不用大型計算機自動程序設計對使用者是很大的負擔。在廉價的

3、自動程序設計裝置(Automatic Programed Tools APT)出現前普及甚緩。  日本制造廠開發用小型計算機自動程序設計的線切割放電加工機廉價加速普及。線切割放電加工的加工形狀為二次元輪廓。自動程序裝置廣用簡易形APT(APT語言比正式機型容易)簡易形APT的出現為線切割放電機發展的重要因素線切割放電加工基本原理  線切割放電加工以銅線作為工具電極在銅線與銅鋼或超硬合金等被加工物材料之間施加60300V的脈沖電壓并保持550um間隙間隙中充滿煤油純水等絕緣介質使電極與被加工物之間發生火花放電并彼此被消耗腐蝕.在工件表面上電蝕出無數的小坑通過NC控制的監測和管

4、控伺服機構執行使這種放電現象均勻一致從而達到加工物被加工使之成為合乎要求之尺寸大小及形狀精度的產品.加工的物理原理如下      為了在2個電極之間產生電火花這2個電極之間的電壓必須高于間隙(電極-工件之間)擊穿電壓取決于1)   電極和工件之間的距離2)   電介液的絕緣能力(水質比電阻)3)   間隙的污染狀況(腐蝕廢物)。放電首先在電場最強的點發生這是個復雜的過程；自由正離子和電子在場中積累很快形成一個被電離的導電通道；在這個階段兩板間形成電流。導致粒子間發生無數次碰撞形成一個等離子區并很快升高到8000到12000度的高溫在兩

5、導體表面瞬間熔化一些材料同時由于電極和電介液的汽化形成一個氣泡并且它的壓力規則上升直到非常高；然后電流中斷溫度突然降低引起氣泡內向爆炸產生的動力把溶化的物質拋出彈坑然后被腐蝕的材料在電介液中重新凝結成小的球體并被電介液排走；對于電極及工件腐蝕對不對稱的問題主要取決于電極熱傳導性材料的熔點,持續時間以及放電密度發生在電極上稱作損耗發生在工件上稱作去除材料.教 案 授課日期授課班級13數控模具授課地點一樓西教學內容（標題）7.1 線切割原理教學目標了解插補重點難點直線插補、圓弧插補教學形式理論課 實踐課 現場實訓 社會調查 其它教學手段普通講授 多媒體 演示模型 展示掛圖 實物教學 其它板書設計插

6、補：1.直線插補2.圓弧插補講授 主 要 內 容 1.直線插補所謂直線插補就是只能用于實際輪廓是直線的插補方式(如果不是直線,也可以用逼近的方式把曲線用一段段線段去逼近,從而每一段線段就可以用直線插補了).首先假設在實際輪廓起始點處沿x方向走一小段(一個脈沖當量),發現終點在實際輪廓的下方,則下一條線段沿y方向走一小段,此時如果線段終點還在實際輪廓下方,則繼續沿y方向走一小段,直到在實際輪廓上方以后,再向x方向走一小段,依次循環類推.直到到達輪廓終點為止.這樣,實際輪廓就由一段段的折線拼接而成,雖然是折線,但是如果我們每一段走刀線段都非常小(在精度允許范圍內),那么此段折線和實際輪廓還是可以近

7、似地看成相同的曲線的-這就是直線插補.2.圓弧插補圓弧插補（Circula : Interpolation）這是一種插補方式，在此方式中，根據兩端點間的插補數字信息，計算出逼近實際圓弧的點群，控制刀具沿這些點運動，加工出圓弧曲線。數控機床中圓弧插補只能在某平面進行，因此若要在某平面內進行圓弧插補加工，必須用G17、G18、G19指令將該平面設置為當前加工平面，否則將會產生錯誤警告，空間圓弧曲面的加工，事實上都是轉化為一段段的空間直線后平面圓弧而進行的。教 案 授課日期授課班級13數控模具授課地點一樓西教學內容（標題）7.1 線切割原理教學目標了解線切割的加工特點重點難點比較線切割和電火花的特點

8、異同教學形式理論課 實踐課 現場實訓 社會調查 其它教學手段普通講授 多媒體 演示模型 展示掛圖 實物教學 其它板書設計一、電火花線切割特點比較：1、電極絲2、工作液3、放電4、電極絲與工件之間存在著“疏松接觸”式輕壓放電現象。5、方便6、電極絲較細，能方便地加工復雜截面的型柱、型孔、大小孔、和窄縫等；只對工件進行圖形加工，所以余料還可以利用7、由于電極絲是運動著的長金屬絲，單位長度電極絲損耗較小，所以當切割面積的周邊長度不長時對加工精度影響較小8、自動化程度二、應用：講授 主 要 內 容 一、電火花線切割特點比較：1、由于電極絲較細，故脈沖電源加工電流較小，脈沖寬度較窄，屬于中、精加工（使用

9、正極性加工，正極接工件），一般一次加工成型，一般不要中途轉換規準。2、工作液是水基工作液，不易引發火災3、一般沒有穩定電弧放電，因為運絲高速運動，間隙狀態一般認為有三種狀態，火花放電、開路、短路，單個脈沖里有多種放電狀態，微開路、微短路。4、電極絲與工件之間存在著“疏松接觸”式輕壓放電現象。5、不需要制造成型電極，工件材料預加工量小6、電極絲較細，能方便地加工復雜截面的型柱、型孔、大小孔、和窄縫等；只對工件進行圖形加工，所以余料還可以利用7、由于電極絲是運動著的長金屬絲，單位長度電極絲損耗較小，所以當切割面積的周邊長度不長時對加工精度影響較小8、自動化程度相對較高，操作方便，加工周期短、成本低

10、、安全性高二、應用：線切割加工為新產品試制、精密零件加工及模具制造等開辟了一條新的工藝途徑，主要應用于一下幾個方面：1、加工模具2、切割電火花成形加工用電極3、加工零件教 案 授課日期授課班級13數控模具授課地點一樓西教學內容（標題）7.2 線切割機床 7.2.1 主機教學目標了解機床結構重點難點機床結構教學形式理論課 實踐課 現場實訓 社會調查 其它教學手段普通講授 多媒體 演示模型 展示掛圖 實物教學 其它板書設計7.2.1 主機（1）床身（2）工作臺（3）走私系統（4）坐標軸講授 主 要 內 容 1機床本體機床本體由床身、坐標工作臺、運絲機構和絲架(線架)組成。1) 床身床身一般為鑄件，

11、是坐標工作臺、運絲機構及絲架的支承和固定基礎。床身通常采用箱式結構，具有足夠的強度和剛度。床身上安裝有上絲開關和緊急停止開關，還安裝有運絲電機。2) 坐標工作臺電火花線切割機床是通過坐標工作臺(X軸和Y軸)與電極絲的相對運動來完成工件加工的。一般都用由X軸方向和Y軸方向組成的“”字拖板，由步進電機帶動滾動導軌和絲桿將工作臺的旋轉運動變為直線運動，通過兩個坐標方向各自的進給運動，可組合成各種平面圖形軌跡。3) 運絲機構、絲架在機床上，將一定長度的電極絲平整地卷繞在儲絲筒上，采用恒張力裝置控制絲的張力。恒張力裝置一方面控制上絲時的鉬絲張力，另一方面控制機床加工一段時間后電極絲由于伸長造成的鉬絲的張

12、力變化，防止鉬絲在加工時出現抖動。儲絲筒是通過聯軸器與運絲電機相連的。為了往復使用電極絲，電機必須是可以正反轉的直流電機，運用換向機構控制其正反轉，如圖所示。 在運動過程中，電極絲通過上、下絲架支撐，依靠上、下導輪保持電極絲與工作臺的垂直或傾斜一定的幾何角度(錐度切割時)，通過安裝在上、下絲架上的導電塊來導電。錐度切割時，下絲架往往固定不動，而上絲架允許沿X軸方向、Y軸方向移動一定距離。這就形成了U軸(沿X軸方向移動一定距離)和V軸(沿Y軸方向移動一定距離)，組成了四軸聯動的電火花線切割機床，如圖所示。教 案 授課日期授課班級13數控模具授課地點一樓西教學內容（標題）7.2.2 電介液裝置教學

13、目標了解機床結構重點難點機床結構教學形式理論課 實踐課 現場實訓 社會調查 其它教學手段普通講授 多媒體 演示模型 展示掛圖 實物教學 其它板書設計1、水箱 分為污水箱和凈水箱2、水泵 有過濾泵、高壓泵和循環泵3、過濾器 易耗品，需要經常更換4、去離子瓶 也是易耗品5、冷水機 設定在1820講授 主 要 內 容 慢走絲常用的電介液是去離子水，它有冷卻、沖洗電蝕產物、保證電極絲與工件之間有一定的絕緣的作用。（1） 水箱 分為污水箱和凈水箱（2） 水泵 有過濾泵、高壓泵和循環泵（3） 過濾器 易耗品，需要經常更換（4） 去離子瓶 也是易耗品（5） 冷水機 設定在1820教 案 授課日期授課班級13

14、數控模具授課地點一樓西教學內容（標題）7.2.3 電控裝置 7.3.4 GRAPH 圖形模式界面教學目標了解機床結構，操作界面重點難點機床結構教學形式理論課 實踐課 現場實訓 社會調查 其它教學手段普通講授 多媒體 演示模型 展示掛圖 實物教學 其它板書設計7.2.3 電控裝置電柜、顯示器、操作鍵盤7.3 機床操作界面7.3.1 PREP準備模式界面用于產生工件程序、工藝文件和命令文件7.3.2 EXE執行模式界面可以設置一系列參數，對文件進行切割模擬、切割講授 主 要 內 容 7.2.3 電控裝置1脈沖電源電火花線切割加工脈沖電源的脈寬較窄(260 s)，單個脈沖能量的平均峰值電流僅15 A

15、左右，所以電火花線切割加工通常采用正極性加工。最為常用的是高頻分組脈沖電源。高頻分組脈沖波形如圖所示，它是由矩形波派生的一種脈沖波形，即把較高頻率的小脈寬和小脈間的矩形波脈沖分組成為大脈寬和大脈間輸出。 2控制系統目前的電火花線切割機床普遍采用數字程序控制技術。數字程序控制器是該技術的核心部件，它是一臺專用的小型電子計算機，由運算器、控制器、譯碼器、輸入回路和輸出回路組成。快走絲線切割機床的控制系統通常采用步進電機開環控制系統，而慢走絲線切割機床的控制系統則采用伺服電機閉環控制系統。電火花線切割機床控制系統的主要功能是：(1) 軌跡控制：精確控制電極絲相對于工件的運動軌跡，從而保證加工出所要求

16、的工件尺寸和形狀。 (2) 加工控制：用以控制步進電機的步距角、伺服電機驅動的進給速度、脈沖電源產生的脈沖能量、運絲機構的鉬絲排放、工作液循環系統的工作液流量等。電火花線切割機床控制系統的控制方法主要有逐點比較法、數字積分法、矢量判別法和最小偏差法等。線切割機床的控制系統通常采用逐點比較法。即機床的X、Y軸是不能同時進給的，只能按直線的斜率或曲線的曲率交替地逼近。因此，控制電機每進給一步，都要求控制系統完成偏差的判別、工作臺拖板進給、偏差計算和終點判別，這樣四個工作節拍，如圖所示。 3機床附件電火花線切割機床附件包括導輪、導電塊、電極絲擋塊、導輪軸承、套筒扳手和鉬絲垂直校正器等。套筒扳手用于安裝電極絲和調整絲架的高度。絲架的高低與加工工件的厚度有關，可通過套筒扳手旋轉絲架立柱內的