電火花線切割機工作原理及加工工藝制定第一節概述工件與工具電極之間的間隙脈沖放電所產生的局部瞬時高溫工方法。一、電火花線切割機工作原理電火花線切割機床的工作原理如圖6-1所示。卷繞在絲筒上的電極絲(一般快走絲線切割機用鉬絲，慢走絲線切割機用黃銅絲)與高頻脈沖電源的負極相接，連續地沿其自身軸線的極間間隙時，兩者之間隨即產生火花放電而蝕除工件。二、電火花加工的極性效應把工件接負極時的電火花加工稱為負極性加工。從提高生產率和削減工具電極損耗的角度來看，極性效應愈顯著愈好，承受短脈沖精加工時，應選用正極性加工；承受長脈沖粗加工時，應選用負極性加工。在實際生產中，極性的選擇主要依靠機床參數表或通過試驗確定。三、電火花線切割機的主要加工對象加工模具電火花線切割機廣泛用于加工硬質合金、淬火鋼模具零件，調整不同間隙補償量，只需一次編程就可以切割凸模、凸模固定板、凹模卸料板；擠壓模、粉末冶金模、彎曲模、塑線切割加工，既能保證模具精度，又可簡化模具設計和制造。加工點火化成形加工用的電極割加工特別經濟。加工零件加工。四、電火花線切割加工的特點以金屬絲為電極，降低了成形工具電極的設計制造費用。加工時工具與工件不直接接觸(有些特種加工方法不需要工具)，不承受較大的作用力。工具的硬度可以比工件低，只要是導電或半導電材料都可以加工。0.003—0.3mm之間切縫很窄，可實現套料加工。承受移動的長電極絲加工，電極絲損耗少，加工進度高。不能加工盲孔或縱向階梯外表。其次節數控線切割加工工藝制訂6-2加工工藝，做好編程前的工藝處理。工工程切工程切藝序割準編加備制工裝料 夾準 位備 置校正6-2線切割加工工藝一、坯料預備模具工件一般承受鍛造毛坯，其線切割加工常在淬火與回火后進展。由于手材料淬透性的影響，當大面積去除金屬和切斷加工時，會使材料內部剩余應力的相對平衡遭到破壞而產生變形，影響加工精度，甚至在加工中造成材料突然開裂。為削減這種影響，應在加工前作好工藝預備：下料—鍛造—退火—機加工—劃線—加工型孔—淬火—磨—退磁處理二、工件裝夾和位置確定工件在機床工作臺或夾具中的位置直接影響工件各基點坐標的計算精度。線切割加工中工件的裝夾方法主要有以下幾種：工件裝夾方式懸臂式裝夾如圖6-3所示，這種方式裝夾便利、通用性強，但裝夾誤差較大。僅用于工件加工精度要求不高或懸臂較短的狀況。圖6-3懸臂方式裝夾工件 圖6-4兩端支撐方式裝夾工件6-4所示，這種方式裝夾便利、穩定，定位精度高，但不適于裝夾較小的零件。橋式支撐方式裝夾如圖6-5裝夾便利，對大、中、小型工件都能適用。板式支撐方式裝夾如圖6-6度高。6-5橋式支撐方式裝夾工件圖6-6板式支撐方式裝夾工件 圖6-7百分表找正工件位置的校正臺面及X、Y軸平行，以保證所切割的工件外表與基準面之間的相對位置精度。百分表找正如圖6-7圍到達要求的數值，找正應在相互垂直的三個方向進展。劃線找正如圖6-8，依據目測調整工件的位置，直至劃針的運動軌跡同工件上的基準線或基準面完全吻合。該法用于精度要求不高的工件，也可以在工件外表較為粗糙的外表上進展。圖6-8劃線找正圖 6-9固定基面定位找正固定基面定位找正如圖6-9的正確加工位置。電極絲位置的找正線切割加工前，應將電極絲調整到與工作臺面垂直的位置。目測法6-102—8的起點上〔穿絲孔中心，利用穿絲處的十字基準線，分別沿劃線方向觀看電極絲與基準線適用于加工精度不高的場合?；鸹ǚ?/p>

6-10目測法6-11所示，從X、Y兩個方向分別移開工作臺，使電極絲漸漸靠近工件的基準面，度要求較高時，使用特地的對絲儀，操作方法一樣。6-11火花法其次節數控線切割加工工藝制訂三、線切割加工主要工藝問題切割部位、切割路線、切割起點和穿絲孔位置的選擇切割部位的選擇線切割加工時，坯料的邊角處變形較大(尤其是熱處理性能較差的淬火鋼和硬質合金)因此在選擇切割部位、切割路線時，應盡量避開坯料的邊角處，使切割軌跡距離各少寸均勻，6-12所示。圖6-12 切割部位的選擇切割路線的選擇持部位分別的切割段安排在最終切割，以減小工件變形，如圖6-13所示。實際加工過程中，為了保持工件的剛性，有時承受邊切割邊夾持的方法，如加工中用膠水粘結工件。不正確 確圖6-13切割路線的選擇切割起點的選擇加工痕跡，影響了切割精度和外表質量。為此，應合理選擇加工起點：①應在外表粗糙度要求較小的外表上選擇切割起點；②應盡量在切割圖形的交點上選擇切割起點③對于無切割交點的工件，切割起點應盡量選擇在便于鉗工修復的部位。如外輪廓的平面、半徑大的弧面，要避開選擇在凹入局部的外表上。穿絲孔位置的選擇使用穿絲孔切割工件，可使坯料保持完整，從而有利于保持剛度，減小工件變形。在便于計算的坐標點上，直徑不宜太大或太小，一般選擇在3-10毫米的范圍內，如圖6-14所示。不正確 b)不好 c)好圖6-14 穿絲孔在同一塊毛坯上要切出兩個以上工件時角處。切割外形時，可以將穿絲孔設在型面外邊，靠近切割起點處。切割窄槽時，穿絲孔應6-15所示。6-15穿絲孔位置應選擇在圖形的最寬處引入和切出方式的選擇引入方式的選擇當切割起點選在切割圖形的外表上時，對于無補償的切割，引入切割段通常承受圓弧方式，并與切割起6-16所示。直線引入b)無補償切割的圓弧引入c)帶補償切割的圓弧引入6-16引入方式切出方式的選擇6-17所示。直線切出 b)無補償切割的圓弧切出 c)帶補償切割的圓弧切出圖6-17 切出方式6-18切出切割段中的保護切割段有時在切出切割段還增設一段保護電極絲的切割段，如圖6-18中的A”切割段。偏移量的計算電火花線切割加工中偏移量的計算比較簡潔，偏移量為電極絲半徑與單邊放電間隙之6-19。fd 〔6-1〕2f——偏移量；d——電極絲直徑；——單邊放電間隙。電極絲直徑的選擇應依據工件厚度和拐角尺寸大小來選擇切割時應選較粗的電極絲，假設加工帶尖角、窄縫的小零件宜選用較細的電極絲?！矙C床生產廠家供給的加工條件參Δ=0．01～0．02mm。對于加工條件參數表中查不到的加工狀況和加工精度要求很高的狀況形試件后實測得到。6-19偏移量的計算總結提問：1.電火花線切割機的主要加工對象有哪些？2.工件位置和電極絲位置的找正方法有哪些？練習：6-1試述數控電火花線切割加工原理。試述數控電火花線切割加工特點。簡述數控電火花線切割加工應留意的主要問題。序號 2 日期 班級課題 割加工工藝指標的主要影響因素重點：1、實現電火花加工的根本條件2、3B\4B格式程序編制方法

難點：1、3B/4B格式程序編制方法教研室主任 年 月 日 教師 年 月 日教學手段：多媒體教學教學方法：案例教學復 習：切割部位、切割路線、切割起點和穿絲孔位置的選擇〔5分鐘〕引 入：如何實現電火花加工〔5分鐘〕正 課：電火花線切割加工工藝指標的主要影響因素〔90分鐘〕學問點80分鐘：第三節電火花線切割加工工藝指標的主要影響因素一、實現電火花加工的根本條件電火花加工必需承受直流脈沖電源1ms。放電之后，為使介質有足夠的時間恢復到絕緣狀態，還需有肯定的放電停留時間，不然會引起持續的電弧放電。脈沖放電能量應足夠大放電通道要有很大的電流密度，脈沖放電產生的熱量應足以使金屬局部熔化或氣化。工件與工具電極之間必需保持合理的距離(即放電間隙)于放電間隙，會導致積炭，甚至發生電弧放電。兩極間必需充人絕緣介質電火花成形加工一般用煤油作為介質，線切割加工一般間隙中的電蝕產物，對工件和工具電極起到冷卻作用。二、脈沖電源參數50H2的溝通電轉換成頻率較應用快速切割或較厚工件Ra＞2.5μmIc/A12ti/μs20～40脈沖間隔t0/μs為實現穩定的加空載電壓一般為半精加工Ra=1.25μm6～126～20t0/70～90精加工Ra＜1.25μm4.8以下2～6ti=3～4電源參數包括電流峰值、脈沖寬度、脈沖間隔、空載電壓、放電電流，快走絲線切割加工脈6-1，快走絲線切割加工脈沖參數的選擇見表6-2。電流峰值電流峰值指短路時放電電流的瞬時最大值，在其他參數不變時，電流峰值增大，切割速度明顯增大，但外表質量會變差，電極絲的損耗加大甚至斷絲。脈沖寬度

6-1快走絲線切割加工脈沖參數的選擇脈沖寬度是指脈沖電流持續的時間，在其他參數不變時，脈沖寬度增大，切割速度明顯加快，電蝕物隨之增加，來不及排出，造成切割過程不穩，反而使切割速度下降，外表質影響顯著。脈沖間隔脈沖間隔是指兩個連續脈沖之間的時間，它直接影響平均電流，在其他參數不變時，間隔過小，會造成電弧放電和斷絲?？蛰d電壓空載電壓是指放電間隙被擊穿之前的極間峰值電壓，對電流峰值和加工間隙有影響。提高空載電壓，加工間隙增大，切縫寬，易排屑，提高了切割速度和加工穩定性，但易造成電極絲振動，使加工面質量變差，也會造成電極絲損耗增大。放電波形電流波形的前沿上升比較緩慢時，電極絲損耗少，不過當脈沖寬度很窄時，必需要有效果。工件材料WC加工液導電率10×工件材料WC加工液導電率10×104Ω·cm電極絲直徑φ0.2mm加工液壓力電極絲張力0.2A/〔120g〕6～10mm/min加工條件編工件厚度/mm號第一次切割 1～2kg/cm2其次次切割 1～2kg/cm2加工液流量 上/下5～6L/min偏移量編號電壓/V電流/A速度/〔mm/min〕2030405060701stC423H175627.02.0～2.62ndC725H125601.07.0～8.03rdC755H115650.59.0～10.04thC785H110600.39.0～10.01stC433H174327.21.5～1.82ndC725H124601.06.0～7.03rdC755H114600.79.0～10.04thC785H109600.39.0～10.01stC443H178347.51.2～1.52ndC725H128601.55.0～6.03rdC755H113651.19.0～10.04thC785H108300.79.0～10.01stC453H178357.00.9～1.12ndC725H128581.54.0～5.03rdC755H113421.36.0～7.04thC785H108300.79.0～10.01stC463H179357.00.8～0.92ndC725H129581.54.0～5.03rdC755H114421.36.0～7.04thC785H109300.79.0～10.01stC473H185336.80.6～0.82ndC725H135551.53.5～4.53rdC755H115351.54.0～5.04thC785H110301.07.0～8.01stC483H185336.50.5～0.62ndC725H135551.53.5～4.5803rdC755H115351.54.0～5.04thC785H110301.07.0～8.01stC493H185346.50.5～0.62ndC725H135521.53.0～4.0903rdC755H115301.53.5～4.54thC785H110301.57.0～8.01stC493H185346.30.4～0.52ndC725H135521.53.0～4.01003rdC755H115301.53.0～4.04thC785H110301.07.0～8.0三、電極絲及其速度電極絲材料電極絲不同，線切割加工的速度也不同。到目前為止，比較適合作電極絲的材料主要有鉬絲、鎢鉬合金絲、純銅絲、黃銅絲等。為了提高切割性能，椰油專用的各種電極絲，如汽化爆炸力，到達較高的切割速度。電極絲直徑線切割加工的蝕除量是切縫寬度、零件厚度的乘積。電極絲直徑直接影響峰值電流的大小、切縫的寬窄，而切縫寬度影響排屑過程。電極絲直徑愈小，允許的峰值電流小，切縫窄，不利于排屑，影響切割速度和穩定性。電極絲直徑過大，造成切縫過寬，蝕除量多，反而影響切割速度，使加工外表質量變差。電極絲走絲速度對于高速線切割加工，在肯定范圍內，提高速度有利于把工作液帶入割縫沖走電蝕物，的損耗。但走絲速度過高，將使電極絲的振動加劇，降低切割精度，使外表質量變差，易斷絲。高走絲線切割走絲速度以小于10m/s為宜，慢走絲線切割電極絲張力均勻，振動小，加工穩定、外表質量較好。四、工件厚度及材料厚件，工作液難以進入放電間隙，加工穩定性差，但電極絲不易抖動，加工精度和表面質量好。厚度過大時，排屑條件變差，導致切割速度下降。薄件，工作液易進入并布滿放電間隙，對排屑有利，加工穩定性好。但工件太薄，電極絲易產生抖動，對加工精度和外表質量不利。工件材料不同，熔點、汽化點、熱導率等不同，加工效果也不同。如加工銅、鋁、淬火鋼時，使用乳化液作為工作液，加工過程穩定，切割速度高；加工硬質合金時，加工過程比較穩定外表質量好，切割速度低；加工不銹鋼、磁鋼、未淬火鋼時，穩定性較差，切割速度低，外表質量差。加工條件參數的選擇電火花線切割機的加工條件參數包括與放電脈沖設定有關的參數和與機械易引起斷絲。五、工作液的預備作液主要有乳化液和去離子水?！?〕快走絲線切割加工，一般承受質量分數為10%左右的乳化液，乳化液是由乳化油和工作介質配置〔濃度為8～15%〕而成，工作介質可以是水，也可以是蒸餾水、高純水、磁化水?！?〕有利于提高切割速度，一般使用電阻率為2×104Ω·cm左右的工作液，可到達較高的切割效果，如加工淬火鋼。加工硬質合金時，電阻率一般在3×105Ω·cm左右。工作液電阻率過高、過低有降低切割速度的傾向。第四節數控電火花線切割加工編程數控電火花線切割機的編程格式主要有兩類：3B、4B格式和ISO代碼格式。3B、4B格式是較早的線切割數控系統的編程格式，而ISO代碼格式是國際標準代碼格式。但由于3B、4B代碼格式應用仍舊比較廣泛，目前生產的數控電火花線切割機一般都能夠承受這兩種格一、數控電火花線切割加工編程根底1．坐標系建立標系時，找正原理與數控銑床類似。程序中一般使用G92指令建立坐標系，其含義同數控銑床編程。2．間隙補償量計算絲與加工輪廓之間必需保持一合理距離6-20的垂直距離R，作為放電間隙補償量，再進展加工編程，這樣才能加工出合格的零件。如果機床具有補償功能，可通過G41、G42指令實現間隙補償，依據零件輪廓尺寸編程即可。r與電極絲放電間隙工模具凸、凹模時，應考慮凸、凹模之間的單邊協作間隙Z/2。當加工沖孔模具時，凸模Z/2Rr，凹模加工的間隙補償量為RrZ/2；當加工落料模具時，凹模尺寸由工件的尺寸確定，協作間隙Z/2加在凸模上，故凹模加工的間隙補償量為R r，凸模加工的2間隙補償量為R rZ/2。2ΔR ΔR1 2圖6-20二、數控電火花線切割加工編程方法〔一〕3B格式程序編制方法程序格式3B格式是一種無間隙補償的程序格式，如表6-3所示。6-33B代碼格式BBYBJGZ分隔符號X坐標植分隔符號Y坐標植分隔符號記數長度記數方向加工指令各符號含義(1)分隔符號B由于X、Y、J均為數值，用分隔符號B將其隔開，以免混淆。坐標值X、Y在3B格式中，承受相對〔增量〕坐標編程。加工斜線時，以加工起點為坐標原點XY值為終點坐標值，單位為μm，但允許將X和Y值按一樣的比例縮放；加工圓弧時，圓心為坐標原點，X、Y值為圓弧起點的坐標值，單位為μm；加工平行于X軸、Y軸的直線時，X、Y0，均可不寫，但分隔符號必需保存。計數方向G有兩種計數方向，即計XY，分別寫成GxGv。加工直線時，必需以進給距離6-21a以直線的起點為切割坐標系的原點，直線終點坐標(Xe，Ye)落在陰影區域內，計數方向取GY；直線終點坐標落在陰影區域外，計數方向取Gx；直線正好在45°線上時，計數方向可任意選取。圓弧加工時，計6-21b(Xe，Ye)落在陰影區域內，計數方向取Gx；圓弧終點坐標落在陰影區域外，計數方向取Gy，圓弧終點正好在45°線上時，計數方向可以任意選取。加工直線 b)加工圓弧6-21計數方向的選取〔4〕計數長度J計數長度是指工作臺在計數方向上進給的總長度，單位為／μm。編程時，計數長度一般應補足六位，如計數長度為1988μm，應寫成001988。加工直線時，計數長度等于該直線在計數方向上的投影長度。如圖6-22直線OC的計數長度為J1=│Ye│；加工圓弧時，應將6-22所示，圓弧AB的計數長度為J2=Jxl+Jx2。加工指令Z加工指令Z是用來確定切割軌跡的外形、起點或終點，所在象限和加工方向等信息。數控系統依據這些指令，掌握工作臺進給方向實現自動加工。加工指令共12種，直線按走向和終點所在象限分為L1、L2、L3、L4四種，如圖6-23a，假設被加工線段與某坐標軸平、L46-23b；圓弧按起點所在象限及走向(順時針或逆時針)分為SRl、SR2、SR3、SR4及NRl、NR2、NR3、NR46-23c、圖6-23d，假設圓弧起點剛好在坐標軸上，其指令可選相鄰兩象限中的任何一個。6-22計數長度確實定直線終點在象限內b)直線終點在坐標軸上c)順時針加工圓弧d)逆時針加工圓弧圖6-23 直線和圓弧的加工指令〔二〕4B格式程序編制方法4B指令格式具有間隙補償功能和錐度補償功能。簡潔的多，當電極絲損耗，放電間隙變化后，無須轉變程序，只需轉變補償量即可。錐度補償是指系統依據要求，同時掌握X、Y、U、V四軸運動，X、Y為工作臺的運動，U、V為上線架導輪的運動。U、V分別平行于X、Y，由于走的距離不同，使電極絲偏離垂直方向一個角度〔即錐度，從而切割出錐度工件來。程序格式〔1〕4B指令是帶“±”符號的3B指令，為了區分3B指令，稱之為4B指令?！婪柗从沉碎g隙、錐度補償信息，其他與3B6-4所示。表6-4 3B代碼格式±BBYBJGZ分隔符號 X坐標植分隔符號Y坐標植分隔符號記數長度記數方向加工指令〔2〕間隙補償時，當實際軌跡的線段大于基準輪廓時，為正補償，用“+”表示。當實際軌跡的線段小于基準輪廓時，為表示負補償，用“—”表示。對于圓弧，規定以凸模為準，圓弧增大，正偏時加“+”號，圓弧減小，負偏時加“—”號。進展間隙補償時，線與線之間必需是光滑連接，否則以圓弧過渡?！?〕錐度切割時，必需使電極絲相對于垂直方向傾斜一個角度，傾斜的方向由第一條4B指令打算。假設第一條指令之前加“+”號，則按如下規章傾斜電極絲，假設加“—”號，則向相反方向傾斜電極絲。①假設引入程序段是直線，則依據直線的法線方向傾斜電極絲，如圖6-24所示，箭頭方向即為電極絲的傾斜方向。②假設引入程序段是圓弧，則電極絲的傾斜方向和切割起點的圓弧半徑方向全都。錐度度角。編程舉例0.15mm，放電間隙值Z=0.014mm，補償值為f=0.089mm/脈沖，圓弧中心O1為穿絲孔位置，a點為程序起點，依據編程規章編寫加工程序，圖中點劃線為電極絲中心運動軌跡。圖6-24直線引入 圖6-25凹模不考慮錐度補償、間隙補償的3B加工程序N10B0B0B4911G LY 4N20B0B0B19586G LX 1N30B0B911B644G NRX 4N40B4414B4414B4414G LY 1N50B144B144B144G NRY 4N60B0B0B19586G LY 2N70B4911B0B13295G NRX 1N80B6527B6257B18463G SRY 1N90B3473B3473B13295G LY 2N100B0B0B4911G LY 2N110D進展正錐度補償，機床具有間隙補償功能的4B加工程序N10+B0B0B500G LX 1—N20 B0B0B19586G L—Y 4N30—B1000B0B707G SRX 4—N40 B4414B4414B4414G L—Y 3—N50 B707B707B707G SR—X 4—N60 B0B0B19586G L—X 3—N70 B0B5000B13536G SR—X 3N80+B6464B646B18284G NRX 3—N90 B3536B3536B13536G SR—Y 3—N100 B0B0B5000G L—X 3N110D〔三〕ISO代碼格式程序編制方法功能指令6-56-6列出了數控線切割系統常用的ISO指令代碼。這些指令絕大局部與數控銑床編程指令格式一樣。表6-5 地址字母表地址意義地址意義N、O挨次號C指定加工條件號G預備功能M關心功能X、Y、Z、U、V坐標軸移動指令A指定加工錐度I、J指定圓弧中心坐標RI、RJ圖形旋轉的中心坐標T機械設備掌握圖形或坐標旋轉的角度H指定補償偏移量Rx、RY指定調用的子程序圖形或坐標旋轉的角度PRA號L指定子程序調用次數RR功能6-6ISO指令代碼代碼功能屬性代碼功能屬性G00快速定位模態G541模態G01直線插補模態G552模態G02順圓插補模態G563模態G03逆圓插補模態G574模態G04暫停G585模態G05X軸鏡像模態G596模態G06y軸鏡像模態G80移動軸到接觸感知G08X-Y軸交換模態G81移動軸到機床極限G09取消鏡像和X-Y軸交換模態G82移動到當前位置坐標的一半處Gll翻開跳轉(SKIPON)模態G90確定坐標指令G12關閉跳轉(SKIPOFF)模態G91增量坐標指令G20英制模態G92設置當前點的坐標值G21公制模態MOO程序暫停G28尖角圓弧過渡模態M02程序完畢模態G29尖角直線過渡模態M05無視接觸感知模態G40取消電極絲補償模態M98子程序