電火花線切割加工方法

1、電火花線切割加工方法的研究江蘇迅達(dá)電磁線有限公司目 錄第一章 電火花線切割加工機(jī)理 1.1 脈沖電源 1.2 機(jī)械系統(tǒng) 1.3 斷絲機(jī)理 1.4 加工控制 第二章 電火花線切割加工質(zhì)量 2.1 電火花線切割加工精度 2.2 工藝參數(shù)對(duì)加工精度的影響 第一章 電火花線切割加工機(jī)理1.1 脈沖電源電火花線切割的加工用的脈沖電源的作用是把工頻交流電源轉(zhuǎn)換成一定頻率的單向脈沖電流，以供給電極放點(diǎn)間隙所需要的能量來(lái)蝕除金屬。脈沖電源對(duì)電火花加工的生產(chǎn)率、表面質(zhì)量、加工精度、加工過(guò)程的穩(wěn)定性和工具電極損耗等技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)有很大影響。電火花線切割脈沖電源的形式品種很多，如晶體管矩形波脈沖電源、高頻分組脈沖電源

2、、節(jié)能型脈沖電源等。1.1.1 對(duì)脈沖電源的要求對(duì)電火花線切割加工用脈沖總的要求是：（1）有較高的加工速度 不但在粗加工時(shí)要有較高的加工速度，而且在精加工時(shí)也應(yīng)具有較高的加工速度。（2）工具電極損耗低 （3）加工過(guò)程穩(wěn)定性好 在給定的各種脈沖參數(shù)下能保持穩(wěn)定加工，抗干擾能力強(qiáng)、不易產(chǎn)生電弧放電、可靠性強(qiáng)、操作方便。（4）工藝范圍廣 不僅能適應(yīng)粗、中、精加工的要求，而且要適應(yīng)不同工件材料的加工。脈沖電源要都滿足上述要求是困難的，一般來(lái)說(shuō)，為了滿足這些總的要求，對(duì)電火花線切割加工脈沖電源的具體要求是：1） 所產(chǎn)生的脈沖應(yīng)該是單向的，沒(méi)有負(fù)半波或負(fù)半波很小，這樣才能最大限度的利用極性效應(yīng)，不過(guò)受工件

3、表面粗糙度和電極絲允許承載電流的限制，線切割加工脈沖電源的脈寬較窄（260s）,單個(gè)脈沖能量、平均電流（15A）一般較小，所以線切割加工總是采用正極性加工。2） 脈沖的主要參數(shù)，如峰值電流 、脈沖寬度ti 、脈沖間隔t0等應(yīng)能在很寬的范圍內(nèi)調(diào)節(jié)，以滿足粗、中、精加工的要求。3） 脈沖電源不僅要考慮工作穩(wěn)定可靠、成本低、壽命長(zhǎng)、操作維修方便和體積小等問(wèn)題，還要考慮節(jié)省電能。1.1.2 晶體管矩形波脈沖電源晶體管矩形波脈沖電源是利用功率晶體管作為開(kāi)關(guān)元件而獲得單向脈沖的。它具有脈沖頻率高、脈沖參數(shù)容易調(diào)結(jié)、脈沖波形較好、易于實(shí)現(xiàn)多回路加工和自適應(yīng)控制等自動(dòng)化要求的有點(diǎn)，所以應(yīng)用非常廣泛，特別在中、

4、小型脈沖電源中，都采用晶體管式電源。如圖1所示，控制功率管VT的基極以形成電壓脈寬t 、電流脈寬te和脈沖間隔t0，限流電阻R1、R2決定峰值 。1.1.3 高頻分組脈沖電源高頻分組脈沖波形如圖2所示，它是矩形波派生的一種波形，即把較高頻率的小脈寬ti 和小脈間t0 的矩形波脈沖分組成為大脈寬Ti和大脈間T0輸出。矩形波脈沖電源對(duì)提高切割速度和減小表面粗糙度這兩項(xiàng)指標(biāo)是相互矛盾的，高頻分組脈沖波形在一定程度上能解決這兩者的矛盾，在相同工藝條件下，可獲得較好的加工工藝效果，因而得到廣泛應(yīng)用。圖3為高頻分組脈沖電源的電路原理圖。圖中的高頻脈沖發(fā)射器、分組脈沖發(fā)生器和與門電路生成高頻分組脈沖波形，然

5、后經(jīng)脈沖放大和功率輸出，把高頻分組脈沖能量輸送到放電間隙。一般取t0ti,Ti=(46)ti。1.1.4 節(jié)能型脈沖電源為了提高電能利用率，近年來(lái)除用電感元件L來(lái)代替限流電阻，避免了發(fā)熱損耗外，還把L中剩余的電能反輸給電源。圖4為這類節(jié)能電源的主回路原理及其波形圖。圖4 a中，80100V（+）的電壓和電流經(jīng)過(guò)大功率開(kāi)關(guān)元件VT1（常用V-MOS管或TGBT），由電感元件L限制電流的突變，在流過(guò)工件和鉬絲的放電間隙，最后經(jīng)大功率開(kāi)關(guān)元件VT2流回電源（-）。由于用電感L（扼流線圈）代替了限流電阻，當(dāng)主回路中流過(guò)如圖4b中的矩形波電壓脈寬ti時(shí)，其電流波形由零按斜線升至 最大值（峰值）。當(dāng)VT1

6、、VT2瞬時(shí)關(guān)斷截止時(shí)，電感L中電流不能突然截止而繼續(xù)流動(dòng)，通過(guò)兩個(gè)二極管反輸給電源，逐漸減小為零。把儲(chǔ)存在電感L中的能量釋放出來(lái)，進(jìn)一步節(jié)約了能量。由圖4b對(duì)照電壓和電流波形可見(jiàn)，VT1、VT2導(dǎo)通時(shí)，電感L為正向矩形波；放電間隙中流過(guò)的電流由小增大，上升沿為一斜線，因此鉬絲的損耗很小。當(dāng)VT1、VT2截止時(shí)，由于電感是一儲(chǔ)能慣性元件，其上的電壓由正變負(fù)，流過(guò)的電流不能突變?yōu)榱?，而是按原方向流?dòng)逐漸減小為零，這一小段“續(xù)流”期間，電感把儲(chǔ)存的電能經(jīng)放電間隙和兩個(gè)二極管反輸給電源，電流波形為鋸齒形，更加快切割速度，提高電能利用率，降低鉬絲損耗。這類電源的節(jié)能效果可達(dá)80%以上，控制柜不發(fā)熱，可

7、少用或不用冷卻風(fēng)扇，鉬絲損耗很低，切割20萬(wàn)mm2，鉬絲僅損耗0.5m;當(dāng)加工電流為5.3A時(shí)，切割速度為130mm2/min；當(dāng)切割速度為50mm2/min時(shí)，表面粗糙度Ra2.0m。此電源已由蘇州三光科技有限公司獲得發(fā)明專利。1.1.5 低速走絲線切割加工的脈沖電源低速走絲線切割加工有其特殊性：一是絲速較低，電蝕產(chǎn)物的排泄效果不佳；二是昂貴的設(shè)備，必須有較高的生產(chǎn)率，為此常采用鍍鋅的黃銅絲作線電極，當(dāng)火花放電時(shí)瞬時(shí)高溫使低熔點(diǎn)的鋅迅速溶化、氣化爆炸式地、盡可能多地把工件上熔融的金屬液體拋入工作液中。因此要求脈沖電源有較大的峰值電流，一般都在100500A，但脈寬te極短（0.11s），否則

8、電極絲將被燒斷。由此看來(lái)，低速走絲的脈沖電源必須能提供窄脈寬、大峰值電流。結(jié)合節(jié)能要求，在功放主回路中往往既無(wú)限流電阻，又無(wú)限流電感（有的利用導(dǎo)線本身很小的潛布電感來(lái)適當(dāng)阻止加工電流過(guò)快的增長(zhǎng)。這類脈沖電源的基本原理是由一頻率很高（脈寬約0.11s可調(diào)）的開(kāi)關(guān)來(lái)觸發(fā)、驅(qū)動(dòng)功率級(jí)高頻IGBT組件，使其迅速導(dǎo)通，因主回路中無(wú)電阻和電感，瞬時(shí)流過(guò)很大的峰值電流，達(dá)到額定值時(shí)，主震級(jí)開(kāi)關(guān)電路使功率級(jí)迅速截止，然后停歇一段時(shí)間待放電間隙消電離恢復(fù)絕緣后，再由第二個(gè)脈沖觸發(fā)功率級(jí)，如此重復(fù)循環(huán)。此外，為了防止工件接（+）在水基工作液中的電解（陽(yáng)極溶解）作用，使得電極絲出、入口處的工作表面發(fā)黑，影響表面質(zhì)量

9、和外觀，有的脈沖電源還具有防電解功能。具體原理是在脈沖停歇時(shí)間內(nèi)，使工件上帶10V左右的負(fù)電壓。1.1.6 脈沖電源參數(shù)電火花加工用脈沖電源即脈沖發(fā)生器，它的作用是把普通50H2的交流電轉(zhuǎn)表1 快走絲線切割加工脈沖參數(shù)的選擇換成頻率較高的單向脈沖電流，以使電極間隙產(chǎn)生電火花放電來(lái)蝕除金屬。脈沖電源對(duì)放電加工的加工速度、表面質(zhì)量、加工過(guò)程的穩(wěn)定性和工具電極的損耗等技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)有很大的影響。脈沖電源參數(shù)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沖參數(shù)的選擇見(jiàn)表1，快走絲線切割加工脈沖參數(shù)的選擇見(jiàn)表2。1電流峰值電流峰值指短路時(shí)放電電流的瞬時(shí)最大值，在其他參數(shù)不變時(shí)，電

10、流峰值增大，切割速度明顯增大，但表面質(zhì)量會(huì)變差，電極絲的損耗加大甚至斷絲。應(yīng)用電流峰值Ic/A脈沖寬度ti/s脈沖間隔t0/s空載電壓快速切割或較厚工件Ra2.5m大于122040為實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的加工一般選擇t0/ ti=34一般為7090半精加工Ra=1.25m612620精加工Ra1.25m4.8以下26 2脈沖寬度脈沖寬度是指脈沖電流持續(xù)的時(shí)間，在其他參數(shù)不變時(shí)，脈沖寬度增大，切割速度明顯加快，電蝕物隨之增加，來(lái)不及排出，造成切割過(guò)程不穩(wěn)，反而使切割速度下降，表面質(zhì)量變差，電極絲的損耗加大甚至斷絲。試驗(yàn)證明改變脈沖寬度不如改變電流峰值對(duì)切割速度影響顯著。3脈沖間隔脈沖間隔是指兩個(gè)連續(xù)脈沖之間

11、的時(shí)間，它直接影響平均電流，在其他參數(shù)不變時(shí)，脈沖間隔減小相當(dāng)與增加了單位時(shí)間內(nèi)的放電次數(shù)，平均電流增大，切割速度加快，但脈沖間隔過(guò)小，會(huì)造成電弧放電和斷絲。4空載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(duì)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(wěn)定性，但易造成電極絲振動(dòng)，使加工面質(zhì)量變差，也會(huì)造成電極絲損耗增大。5放電波形電流波形的前沿上升比較緩慢時(shí)，電極絲損耗少，不過(guò)當(dāng)脈沖寬度很窄時(shí)，必須要有陡的前沿才能進(jìn)行有效的切割。在相同的工藝條件下，高頻分組脈沖常常能獲得較好的加工效果。表2 慢走絲線切割加工脈沖參數(shù)的選擇工件材料 WC 加

12、工液導(dǎo)電率 10×104·cm電極絲直徑 0.2mm 加工液壓力 第一次切割 12kg/cm2 電極絲張力 0.2A/（120g） 第二次切割 12kg/ cm2電極絲速度610mm/min 加工液流量 上/下 56L/min工件厚度/mm加工條件編號(hào)偏移量編號(hào)電壓/V電流/A速度/（mm/min）201stC423H175627.02.02.62ndC725H125601.07.08.03rdC755H115650.59.010.04thC785H110600.39.010.0301stC433H174327.21.51.82ndC725H124601.06.07.03r

13、dC755H114600.79.010.04thC785H109600.39.010.0401stC443H178347.51.21.52ndC725H128601.55.06.03rdC755H113651.19.010.04thC785H108300.79.010.0501stC453H178357.00.91.12ndC725H128581.54.05.03rdC755H113421.36.07.04thC785H108300.79.010.0601stC463H179357.00.80.92ndC725H129581.54.05.03rdC755H114421.36.07.04thC7

14、85H109300.79.010.0701stC473H185336.80.60.82ndC725H135551.53.54.53rdC755H115351.54.05.04thC785H110301.07.08.0801stC483H185336.50.50.62ndC725H135551.53.54.53rdC755H115351.54.05.04thC785H110301.07.08.0901stC493H185346.50.50.62ndC725H135521.53.04.03rdC755H115301.53.54.54thC785H110301.57.08.01001stC493H1

15、85346.30.40.52ndC725H135521.53.04.03rdC755H115301.53.04.04thC785H110301.07.08.01.2 機(jī)械系統(tǒng)機(jī)床是線切割加工設(shè)備的主要部分，其結(jié)構(gòu)形式和制造精度都直接影響到加工性能。機(jī)床一般由床身、工作臺(tái)、走絲機(jī)構(gòu)、絲架、工作液循環(huán)系統(tǒng)等幾部分組成。1床身    床身為機(jī)床的支撐體，是安裝其他部件的基礎(chǔ)，通常采用箱式結(jié)構(gòu)。床身內(nèi)部放置機(jī)床電器。2工作臺(tái)    工作臺(tái)部件用來(lái)安放工件。由上下拖板、導(dǎo)軌、絲桿螺母副及變速機(jī)構(gòu)4部分組成，其工作原理是驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)通過(guò)變速機(jī)構(gòu)將動(dòng)

16、力傳遞給絲桿螺母副，絲桿螺母副將傳遞過(guò)來(lái)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)變成沿坐標(biāo)軸的直線運(yùn)動(dòng)，從而獲得各種平面圖形的曲線軌跡。    工作臺(tái)的傳動(dòng)通常采用高精度絲桿螺母副，為保證定位精度和靈敏度，傳動(dòng)絲杠與螺母之間必須消除間隙。3走絲機(jī)構(gòu) 走絲機(jī)構(gòu)可分為高速走絲機(jī)構(gòu)和低速走絲機(jī)構(gòu)。  高速走絲機(jī)構(gòu)的電極絲做高速往復(fù)運(yùn)動(dòng)，一般走絲速度為810 ms,走絲速度等于儲(chǔ)絲筒周邊的線速度，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)垂直或傾斜一定的幾何角度；  低速走絲機(jī)構(gòu)的電極絲做低速單向運(yùn)動(dòng)，一般走絲速度低于0.2 ms，圖5 快速走絲線切割機(jī)床4，工作

17、液循環(huán)電火花線切割加工必須在工作液中進(jìn)行，其方式可將被加工工件浸在工作液中，也可以采用電極絲沖液的方式。一般情況下，工作液應(yīng)具有以下幾個(gè)方面的要求：  (1)工作液應(yīng)具有一定的絕緣性。絕緣能力過(guò)高，介質(zhì)擊穿所耗能量過(guò)大，會(huì)降低蝕除量；絕緣能力過(guò)低，工作液成了導(dǎo)電體，則不能產(chǎn)生火花放電。  (2)有較好的冷卻性能。電火花放電的局部瞬時(shí)溫度極高，為了防止產(chǎn)生過(guò)熱現(xiàn)象，必須使切削部位充分拎卻以帶走火花放電時(shí)產(chǎn)生的大量熱量。  (3)有較好的洗滌性能，利于排屑。  (4)有較好的防銹性能，利于機(jī)床維護(hù)和工件防銹。  (5)工作液對(duì)人

18、體應(yīng)無(wú)害，工作時(shí)，不放出有害氣體。  不同的工藝條件需要不同的工作液，在低速走絲線切割加工中常采用去離子水和煤油作為工作液；高速走絲線切割加工中常采用乳化液作為工作液。加工時(shí)，工件的厚度、表面粗糙度要求不同，則選取工作液的型號(hào)也不同。另外，工作液的配比對(duì)加工的效果也會(huì)有很大影響，比如在低速走絲線切割加工中對(duì)不同要求的零件應(yīng)選取不同導(dǎo)電率的離子水；在高速走絲機(jī)床上，新配的工作液加工效果并不良好往往要經(jīng)過(guò)一段時(shí)間切割后，加工效果才能達(dá)到最佳，但工作液不能太臟，否則容易引起電弧放電燒壞電極。 1.3 斷絲機(jī)理造成斷絲的原因是多方面的，工件材料的不同、工作液的性能優(yōu)劣、電極絲的磨損、電極絲的

19、張緊力、機(jī)床的導(dǎo)絲結(jié)構(gòu)以及切割工藝參數(shù)的合理性等都與穩(wěn)定線切割加工過(guò)程，提高線切割加工質(zhì)量和延長(zhǎng)電極絲的使用壽命有關(guān)。1.3.1 跟工件有關(guān)的斷絲（1） 工件經(jīng)熱處理后工件內(nèi)部存在內(nèi)應(yīng)力，在切割過(guò)程中造成內(nèi)應(yīng)力釋放，夾住鉬絲而造成斷絲。如果在工件熱處理前加工穿絲孔，從工件內(nèi)側(cè)進(jìn)行切割可以避免內(nèi)應(yīng)力造成斷絲。（2） 切割工件后，由于廢料自重較大，在脫落瞬間夾住鉬絲造成斷絲。在切割快完成時(shí)，可以用磁鐵同時(shí)吸住廢料和工件，或用夾具（如壓板）夾住，等待加工完成后再去下廢料。（3） 鑄造類零件在鑄造過(guò)程中可能造成的沙眼、氣孔，工件內(nèi)部有不導(dǎo)電的雜質(zhì)，在切割過(guò)程中可能會(huì)拉斷絲。對(duì)于此類零件，條件許可情況下

20、可以采用探測(cè)工具探測(cè)零件內(nèi)部材質(zhì)是否均勻，對(duì)于不具備條件的應(yīng)該隨時(shí)監(jiān)測(cè)切割過(guò)程中機(jī)床儀表，對(duì)于電壓或者電流突變情況應(yīng)該及時(shí)處理。（4） 工件切入點(diǎn)處或者穿絲孔在熱處理后可能會(huì)有不導(dǎo)電的氧化物等雜質(zhì)造成無(wú)法切割，造成斷絲。對(duì)此可以用銼刀或者砂輪打磨工件切入點(diǎn)，去除不導(dǎo)電物質(zhì)，露出導(dǎo)電部分在切割。（5） 工件表面覆蓋層（如塑料薄膜，油漆等）不導(dǎo)電造成的斷絲。工件接脈沖電源正極，鉬絲接脈沖電源負(fù)極，如果工件由于覆蓋層跟脈沖電源正極接觸不良，則無(wú)法放點(diǎn)加工，可能會(huì)拉斷鉬絲，因此必須保證工件和脈沖電源正極可靠連接，必要時(shí)首先去除掉工件表面覆蓋層。1.3.2 跟工作液有關(guān)的斷絲（1） 工作的濃度不合理造成

21、斷絲。工作液濃度要合理，首先要選擇質(zhì)量好的工作液，水質(zhì)好，然后根據(jù)零件不同的加工工藝指標(biāo)要求進(jìn)行工作液配置，配比一般為5%20%。通常電火花線切割機(jī)床每天工作8h，連續(xù)使用810天后就需要更換新的工作液，否則容易斷絲。對(duì)于大厚度或要求要求切割速度高的工件可以將工作液濃度降低5%8%左右，這樣加工穩(wěn)定；而對(duì)于加工質(zhì)量要求高的工件，工作液配比可以提高到10%20%。（2） 工作液沖刷不足造成的斷絲。工作液的作用之一就是沖刷切縫，冷卻鉬絲和工件，排除蝕除物。工作液噴出時(shí)如果沖擊力過(guò)大可能會(huì)造成鉬絲偏移，放電不均勻；沖擊力過(guò)小時(shí)則工作液噴出不足，無(wú)法沖入切縫中，無(wú)法放電，造成放點(diǎn)條件惡劣，無(wú)法排出蝕除

22、物造成斷絲。因此要定時(shí)檢查噴嘴和回流通道是否堵塞，工作液噴出速度要合理，對(duì)于大厚度零件可以開(kāi)大工作液噴出速度，使得工作液能充分進(jìn)入切縫進(jìn)行冷卻和排屑。（3） 工作也不夠或者堵塞造成無(wú)切削液加工，鉬絲很快會(huì)燒斷。因此，機(jī)床工作過(guò)程中要不定時(shí)檢查工作液是否足夠，循環(huán)通道是否暢通。1.3.3 跟走絲機(jī)構(gòu)有關(guān)的斷絲（1） 跟導(dǎo)電塊有關(guān)的斷絲。導(dǎo)電塊通常是壓住或者抬起鉬絲的一點(diǎn)，由于鉬絲運(yùn)行長(zhǎng)時(shí)間接觸導(dǎo)電塊，導(dǎo)電塊會(huì)有溝痕，溝痕過(guò)大會(huì)夾斷鉬絲，因此應(yīng)該定期將導(dǎo)電塊旋轉(zhuǎn)一定的角度，或者直接更換導(dǎo)電塊。（2） 跟導(dǎo)輪有關(guān)的斷絲。鉬絲聽(tīng)過(guò)導(dǎo)輪導(dǎo)向，因此到輪的精度影響鉬絲運(yùn)行，其中支持導(dǎo)輪的軸承影響刀輪的軸向和

23、徑向跳動(dòng)，進(jìn)而影響到鉬絲放電加工時(shí)的穩(wěn)定性，因此，應(yīng)該嚴(yán)格按照機(jī)床保養(yǎng)說(shuō)明定期噴住潤(rùn)滑脂或者更換軸承，乃至直接更換導(dǎo)輪組件。（3） 張緊機(jī)構(gòu)造成的斷絲。如果張絲的時(shí)候重錘過(guò)重，在張絲過(guò)程中也可能會(huì)造成斷絲，或者鉬絲超過(guò)彈性變形的限度，鉬絲在運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中由于頻繁換向、頻繁的放電以及冷卻，很快也會(huì)斷絲。因此，張絲的時(shí)候應(yīng)該合理的選擇重錘個(gè)數(shù)進(jìn)行張進(jìn)。（4） 儲(chǔ)絲筒造成的斷絲。儲(chǔ)絲筒的徑向跳動(dòng)會(huì)造成鉬絲切割過(guò)程中張力突變，會(huì)拉斷鉬絲，軸向跳動(dòng)還會(huì)造成疊絲，更容易造成斷絲。因此應(yīng)該定期檢測(cè)儲(chǔ)絲筒精度并調(diào)整。（5） 鉬絲在儲(chǔ)絲筒上纏繞不合理造成的斷絲。鉬絲在儲(chǔ)絲筒兩端應(yīng)該預(yù)留510mm寬度的鉬絲，否則鉬絲

24、在換向時(shí)張緊力不均勻容易掙斷鉬絲，如果鉬絲在儲(chǔ)絲筒上有疊絲也會(huì)造成斷絲，因此應(yīng)該在張絲時(shí)調(diào)整鉬絲在儲(chǔ)絲筒上排列合理。（6） 儲(chǔ)絲筒運(yùn)轉(zhuǎn)電機(jī)的換向機(jī)構(gòu)失靈造成的斷絲。儲(chǔ)絲筒運(yùn)轉(zhuǎn)電機(jī)的換向通過(guò)手動(dòng)調(diào)節(jié)儲(chǔ)絲筒的軸向行程，開(kāi)關(guān)壓板壓下行程開(kāi)關(guān)后電機(jī)應(yīng)該換向，如果開(kāi)關(guān)壓板沒(méi)有固定好或者沒(méi)有壓下行程開(kāi)關(guān)，或者行程開(kāi)關(guān)失靈，從而會(huì)造成儲(chǔ)絲筒超程拉斷鉬絲。因此，機(jī)床運(yùn)行前應(yīng)該保證行程開(kāi)關(guān)和開(kāi)關(guān)壓板可靠工作。（7） 鉬絲沒(méi)有放置在到輪的槽中造成的斷絲。裝鉬絲時(shí)如果鉬絲沒(méi)有放置在正常的走絲路徑上，如導(dǎo)輪槽外等，開(kāi)機(jī)即會(huì)拉斷絲，后果很嚴(yán)重。所以穿好鉬絲后一定檢查一遍走絲路徑，看鉬絲是否在正常的走絲路徑上。（8） 鉬

25、絲熱脹冷縮造成斷絲。工件加工完畢后，如果鉬絲?？吭趦?chǔ)絲筒的中間段，若鉬絲長(zhǎng)得過(guò)緊則在冷卻后可能會(huì)掙斷鉬絲。因此，鉬絲應(yīng)該?？吭趦?chǔ)絲筒的一端，如果不加工零件還應(yīng)該松開(kāi)絲頭一端。1.3.4 跟編程有關(guān)的斷絲（1） 工件加工編程路徑不合理造成的斷絲。選擇了容易造成工件切割過(guò)程中變形的走絲路徑，工件變形時(shí)夾斷鉬絲，而且切割出來(lái)的凸模尺寸精度低。應(yīng)選擇整個(gè)加工過(guò)程中，盡量保持工件變形最小的走絲路徑，而且切割出來(lái)的凸模尺寸精度高。（2） 二次切割造成的斷絲。如果切割過(guò)程中斷絲，機(jī)床會(huì)有回退功能，重新上新鉬絲后沿著原切割路徑從頭開(kāi)始切割，則由于第一次切縫后的縫隙，再次切割放電會(huì)不均勻，鉬絲損耗會(huì)比較嚴(yán)重?？?/p>

26、以通過(guò)更改切割路徑，使鉬絲反向走絲切割，進(jìn)而避免鉬絲的嚴(yán)重?fù)p耗引起的斷絲。1.3.5 跟鉬絲本身有關(guān)的斷絲（1） 鉬絲質(zhì)量差造成的鉬絲。鉬絲質(zhì)量不好可能會(huì)造成斷絲，應(yīng)該選擇質(zhì)量好的鉬絲進(jìn)行加工。（2） 鉬絲損耗造成的斷絲。正常情況下鉬絲每切割10000mm2直徑損耗大概為0.0010.02mm，因此鉬絲損耗過(guò)多且壽命到期后，尤其是將要再次長(zhǎng)時(shí)間一次性切割一個(gè)零件，為了避免切割中可能會(huì)斷絲，也為了保證加工質(zhì)量，應(yīng)該及時(shí)更換新的鉬絲。（3） 鉬絲張緊力不合適造成的斷絲。走絲路徑長(zhǎng)短以及合理與否對(duì)張力影響很大，而且新上鉬絲伸長(zhǎng)后容易短路回退，如果跳出導(dǎo)輪也容易拉斷鉬絲。因此，鉬絲張緊力要定期調(diào)整到合

27、適大小。（4） 廢除的斷絲頭造成的斷絲。鉬絲固定端剪斷的鉬絲如果混入線路中或者在絲筒上面疊絲也會(huì)造成斷絲，因此，剪掉的鉬絲應(yīng)該放入專用容器中，避免引起斷絲。（5） 鉬絲打折或者疊絲造成斷絲。鉬絲不耐彎曲，因此鉬絲打折或者在儲(chǔ)絲筒上疊絲都很容易造成斷絲，對(duì)此，在上絲或者調(diào)整鉬絲張力的時(shí)候一定要注意。1.3.6 跟切割工藝參數(shù)有關(guān)的斷絲（1） 工藝參數(shù)設(shè)置不合理造成的斷絲。工藝參數(shù)選擇不合理會(huì)對(duì)鉬絲損耗有很大影響，過(guò)大的損耗會(huì)加快斷絲。工藝參數(shù)的選取應(yīng)該根據(jù)具體的零件而選擇，如零件的材質(zhì)、尺寸、精度要求等。參數(shù)選取一般由操作人員憑經(jīng)驗(yàn)選取，也可以憑借一些智能技術(shù)，如神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)中的BP算法等進(jìn)行優(yōu)化選

28、取切割工藝參數(shù)。（2） 對(duì)于大厚度零件，通常排屑困難，工作也很難進(jìn)入切縫中去，因此進(jìn)給速度不能太快，否則容易引起短路或拉弧現(xiàn)象，從而很快燒斷鉬絲。所以要選擇大的脈寬等，讓工作液充分沖刷切縫中的蝕除物，否則加工不穩(wěn)定，燒斷鉬絲，但是過(guò)大的工作電流也很容易燒斷鉬絲。（3） 對(duì)于薄壁類零件，如果進(jìn)給速度過(guò)快，也容易造成頻繁短路，鉬絲也很容易燒斷或拉斷。因此，切割工藝參數(shù)選擇不能過(guò)大。1.4 加工控制1.4.1線切割機(jī)床的加工原理（1）線切割數(shù)控電火花線切割加工的簡(jiǎn)稱。（2）工作原理：利用移動(dòng)的金屬絲作工具電極，并在金屬絲和工件間通以脈沖電流，利用脈沖放電的腐蝕作用對(duì)工件進(jìn)行切割加工的。（3）由于它利

29、用的是絲電極，因此，只能作輪廓切割加工。（4）工作原理如圖6所示。 圖6 線切割機(jī)床的加工原理1數(shù)控裝置 2儲(chǔ)絲簡(jiǎn) 3導(dǎo)輪 4電極絲 5工件 6噴嘴7絕緣板 8脈沖發(fā)生器 9液壓泵 10水箱 11控制步進(jìn)電動(dòng)機(jī)（5）當(dāng)工件與線電極間的間隙足以被脈沖電壓擊穿時(shí)，兩者之間即產(chǎn)生火花放電而切割工件。（6）通過(guò)數(shù)控裝置l發(fā)出的指令，控制步進(jìn)電動(dòng)機(jī)11，驅(qū)動(dòng)X、Y兩托板移動(dòng)，可加工出任意曲線輪廓的工件。1.4.2 加工控制功能線切割加工控制和自動(dòng)化操作方面的功能很多，并有不斷增強(qiáng)的趨勢(shì)，這對(duì)節(jié)省準(zhǔn)備工作量、提高加工重量很有好處，主要有：1）進(jìn)給速度控制能根據(jù)加工間隙的平均電壓或放電狀態(tài)的變化，

30、通過(guò)取樣、變頻電路，不定期地向計(jì)算機(jī)發(fā)出中斷申請(qǐng)，暫停插補(bǔ)運(yùn)算，自動(dòng)調(diào)整伺服進(jìn)給速度，保持某一平均放電間隙，使加工穩(wěn)定，提高切割速度和加工精度。2）短路回退經(jīng)常記憶電極絲經(jīng)過(guò)的路線。發(fā)生短路時(shí)，改變加工條件并沿原來(lái)的軌跡快速后退，消除短路，防止斷絲。3）間隙補(bǔ)償線切割加工數(shù)控系統(tǒng)所控制的是電極絲重心移動(dòng)的軌跡。因此，加工有配合間隙沖模的凸模時(shí)，電極絲中心軌跡應(yīng)該向原圖形之外偏移，進(jìn)行“間隙補(bǔ)償”，以補(bǔ)償放電間隙和電極絲的半徑；加工凹模時(shí)，電極絲中心軌跡應(yīng)向圖形之內(nèi)“間隙補(bǔ)償”。4） 圖形的縮放、旋轉(zhuǎn)和平移利用圖形的任意縮放功能可以加工出任意比例的相似圖形；利用任意角度的旋轉(zhuǎn)功能可使齒輪、電動(dòng)機(jī)

31、定轉(zhuǎn)子等類零件的編程大大簡(jiǎn)化，只要編一個(gè)尺形的程序，通過(guò)旋轉(zhuǎn)功能就可切割出整個(gè)齒輪；而平移功能則同樣極大地簡(jiǎn)化了跳步模具的編程。5） 適應(yīng)控制在切割工件厚度變化的場(chǎng)合，改變規(guī)準(zhǔn)之后，能自動(dòng)改變伺服進(jìn)給速度或電參數(shù)（包括加工電流、脈沖寬度、間隔），不用人工調(diào)節(jié)就能自動(dòng)進(jìn)行高頻率、高精度的穩(wěn)定加工。6） 自動(dòng)找中心使孔中的電極絲自動(dòng)找正后停止在孔中心處。7） 信息顯示可動(dòng)態(tài)顯示程序號(hào)、計(jì)數(shù)長(zhǎng)度等軌跡參數(shù)，較完善的采用計(jì)算機(jī)CRT屏幕顯示，還可以顯示電規(guī)準(zhǔn)參數(shù)、切割軌跡圖形和切割速度、切割時(shí)間等。此外，線切割加工控制，還具有故障安全（斷電記憶等）和自診斷等功能。1.4.3 線切割的加工形式 

32、;線切割加工可以分為平面加工、錐度加工和二次切割加工等。1，平面加工平面加工是指電極絲在加工過(guò)程中始終是嚴(yán)格垂直的，電極絲只在X、Y方向移動(dòng)，進(jìn)行二維平面外形的加工。2，錐度加工錐度加工是指在加工過(guò)程中，通過(guò)對(duì)X、Y、U、V軸的控制，實(shí)現(xiàn)上下異形的立體加工。在進(jìn)行錐度加工時(shí)需要指定變量的值：A：定義所要加工的錐度、 Z1：程序面高度Z2：加工速度顯示面高度、 Z3：上導(dǎo)嘴到工作臺(tái)上表面距離（等于Z3 S Z5）Z3：用于確定Z3的參數(shù)，該參數(shù)在設(shè)備安裝調(diào)試后由系統(tǒng)自動(dòng)測(cè)定S：上導(dǎo)嘴與工件上表面間隙，在工件裝夾完畢后用塞尺測(cè)出，一般取0.10.2mm為宜。Z4：下導(dǎo)嘴到工作臺(tái)上表面距離，該參數(shù)在

33、設(shè)備安裝調(diào)試后由系統(tǒng)自動(dòng)測(cè)定； Z5：與程序面對(duì)應(yīng)的非程序面高度。 圖7 錐度加工裝置1-電極絲回收 2-電極絲下導(dǎo)軌 3-電極絲上導(dǎo)軌 4-電極絲供給 5-V軸驅(qū)動(dòng)器6-U軸驅(qū)動(dòng)器 7-Y軸驅(qū)動(dòng)器 8-X軸驅(qū)動(dòng)器 9-數(shù)控紙帶 圖8A：定義所要加工的錐度；Z1：程序面高度； Z2：加工速度顯示面高度； Z3：上導(dǎo)嘴到工作臺(tái)上表面距離（等于Z3 S Z5） ；Z5：與程序面對(duì)應(yīng)的非程序面高度； Z3：用于確定Z3的參數(shù)，由系統(tǒng)自動(dòng)測(cè)定；S：上導(dǎo)嘴與工件上表面間隙，一般取0.10.2mm為宜。 圖9 錐度 錐度A值的正負(fù)號(hào)定義與所使用的絲半徑偏置方式（G4

34、1、G42）有關(guān) 3，二次切割加工（1）二次切割加工預(yù)先留出精加工余量進(jìn)行第一次切割加工，然后針對(duì)留下的精加工余量，把加工條件改為精加工條件，分段縮小偏置量，再進(jìn)行切割加工。（2）一般可分為15次切割，稱為二次切割加工法。二次切割加工有如下三個(gè)目的：1）可去掉第一次切割時(shí)在起始接頭處留下的凸起部分。2）改善表面粗糙度。逐漸改變每次切割時(shí)的電條件，降低單個(gè)脈沖能量，改善加工表面粗糙度。3）提高尺寸精度。經(jīng)過(guò)熱處理的材料，內(nèi)部會(huì)產(chǎn)生應(yīng)力，這種應(yīng)力在內(nèi)部是處于穩(wěn)定狀態(tài)的，但經(jīng)過(guò)線切割放電機(jī)加工后，會(huì)破壞這種穩(wěn)定狀態(tài)，使內(nèi)部應(yīng)力釋放，產(chǎn)生變形。對(duì)粗加工后的工件，再進(jìn)行14次的精加工，可改善表

35、面粗糙度，還能修正尺寸精度。 圖10 一次切割留下的凸起部分A值的正負(fù)號(hào)定義4 錐度加工參數(shù)意義1.4.4 加工環(huán)境環(huán)境的選擇與線切割電放電加工設(shè)備及其操作人員有直接關(guān)系，環(huán)境選擇的好壞有以下影響：其一，損壞設(shè)備性能及精度，使其機(jī)床壽命縮短；其二，影響工件加工精度，造成品質(zhì)不良；其三，對(duì)操作者的安全及身體健康也有危害。故而，在環(huán)境場(chǎng)所的選擇應(yīng)考慮以下事項(xiàng)：1， 滿足線切割機(jī)床所要求的空間尺寸；2， 選擇能承受機(jī)床重量的場(chǎng)所；3， 選擇沒(méi)有振動(dòng)和沖擊傳入的場(chǎng)所。線切割放電機(jī)床是高精度加工設(shè)備，如果所放置的地方有振動(dòng)和沖擊，將會(huì)對(duì)機(jī)臺(tái)造成嚴(yán)重的損傷，從而嚴(yán)重影響到加工精度，縮短其使用壽命

36、，甚至導(dǎo)致機(jī)器報(bào)廢。4， 選擇沒(méi)有粉塵的場(chǎng)所，避免留太多的通道旁邊；（1） 線切割放電機(jī)床本身的特性，空氣中有灰塵存在將會(huì)使機(jī)器的絲桿受到嚴(yán)重磨損，從而影響使用壽命；（2） 線切割放電機(jī)床屬于計(jì)算機(jī)控制，計(jì)算機(jī)所使用的磁盤對(duì)空氣中灰塵的要求相當(dāng)嚴(yán)格，當(dāng)磁盤內(nèi)有灰塵進(jìn)入時(shí)，磁盤就會(huì)被損壞，同時(shí)也會(huì)損壞硬盤；（3） 線切割放電機(jī)床本身發(fā)出大量熱，所以控制柜內(nèi)需要經(jīng)常換氣，若空氣中灰塵太多，則會(huì)在換氣過(guò)程中附積到各個(gè)電器組件上，造成電器組件散熱不良，從而導(dǎo)致電路板被燒壞掉，因此，機(jī)臺(tái)防塵網(wǎng)要經(jīng)常清潔。5， 選擇溫度變換小的場(chǎng)所，避免陽(yáng)光通過(guò)窗戶和頂窗玻璃直射及靠近熱流的地方（1） 高精密零件加工產(chǎn)品

37、需要在恒定的溫度下進(jìn)行，一般室溫為20 0C;（2） 由于線切割放電機(jī)器本身工作時(shí)產(chǎn)生相當(dāng)大的熱量，如果溫度變化太大則會(huì)對(duì)機(jī)器使用壽命造成嚴(yán)重影響。6， 選擇屏蔽屋；因線切割放電加工過(guò)程屬于電弧放電過(guò)程，在電弧放電過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)烈的電磁波，從而對(duì)人體健康造成傷害，同時(shí)會(huì)影響到周圍的環(huán)境。7， 選擇通風(fēng)條件好，寬敞的廠房，以便操作者和機(jī)床在最好的環(huán)境下工作。第二章 電火花線切割加工質(zhì)量2.1 電火花線切割加工精度加工精度包括：被加工工件的外形精度，位置精度及表面粗糙度。影響電火花線切割機(jī)床加工的因素主要有偏移量、取件位置、切割路線、起點(diǎn)、裝夾與定位及引入、超出、超切、回退程序等。2.1.1 外形

38、精度1，被加工工件的外形精度是指從XY平面看到的加工外形的平面精度（即尺寸精度），被加工表面的Z向垂直度。2，提高外形精度：要求切割面的線性度要小。即：被加工表面要均勻平滑，垂直度小。3，慢走絲線切割加工的工件多為正腰鼓形，即工件中部凹進(jìn)，4，快走絲卻相反，一般是工件中部凸出。2.1.2 位置精度1，位置精度是指所切割輪廓間的相對(duì)位置偏差。2，位置精度的決定因素：a.機(jī)床本身的精度，即機(jī)床的機(jī)械精度和控制精度；b.操作過(guò)程中所選用的定位方式。 2.1.3 加工表面粗糙度1，表面粗糙度是指加工后輪廓表面的微觀不平度。2，表示粗糙度的參數(shù)主要有：R、Rz、Ry。3，慢走絲線切割加工的表面粗糙度用下

39、列公式表示：Ry = kz tk0.38 Ip0.34式中：z為常數(shù)；tk為脈沖寬度（s）；Ip為脈沖峰值電流（A）。2.1.4 保證線切割機(jī)床加工精度的措施1， 反響間隙補(bǔ)償量的測(cè)量（1） 將磁性表座吸在X、Y臺(tái)面上，將千分表夾在表坐上，移動(dòng)X軸，使千分表的探頭與線架下臂接觸，表的探頭方向與X軸平行，同時(shí)X、Y臺(tái)面平行。（2） 移動(dòng)X軸，使表針指向千分表量程的1/3處；（3） 在主菜單下F5（人工）菜單中按F2選擇單步子菜單，在單步菜單中，按F6功能鍵選擇步長(zhǎng)為+100m，按F1使X軸正方向移100m，記取千分表上的讀數(shù)X1，再按F1使X軸正方向再移動(dòng)100m，記取千分表上的讀數(shù)F2，按鍵選

40、擇步長(zhǎng)為-100m，按F1移動(dòng)X軸，記取千分表上的讀數(shù)X3，這樣將X=X3-X1即得到X軸補(bǔ)償量。（4） 用同樣的方法測(cè)出Y軸的補(bǔ)償量Y；（5） 在主菜單下按F4（設(shè)置）鍵，進(jìn)入設(shè)置功能子菜單，按F2進(jìn)入間隙設(shè)定子菜單，分別按F1，F(xiàn)2，按提示輸入補(bǔ)償量X、Y，輸入的補(bǔ)償量以絕對(duì)值略小于測(cè)得值為宜，如測(cè)得X軸為-1.5m輸入-1m；（6） 反復(fù)（1）（5）操作，使測(cè)得補(bǔ)償量值為最小，注意，再次測(cè)得的補(bǔ)償量輸入時(shí)應(yīng)與上次的補(bǔ)償量相加，如系統(tǒng)已顯示齒補(bǔ)量為3m，又測(cè)得為-1m，則應(yīng)輸入2m。2， 確定鉬絲偏移量編程時(shí)首先要確定鉬絲中心運(yùn)動(dòng)軌跡與切割軌跡之間的偏移量，如圖所示，f=d/2+z，式中：

41、d為鉬絲直徑；z為單邊放電間隙。放電間隙與工件材料、結(jié)構(gòu)、走絲速度、鉬絲張緊情況、導(dǎo)輪的運(yùn)行狀態(tài)、工作液種類、供夜情況和清潔程度、脈沖電源等因素有關(guān)。偏移量度的準(zhǔn)確與否直接影響工件加工的尺寸精度。一般可根據(jù)脈沖電源參數(shù)與放電間隔的關(guān)系的基本規(guī)律估算出放電間隙。如DK7732e機(jī)床采用快走絲，在加工電壓等于6080V時(shí)，z=0.010.02mm。對(duì)加工精度要求較高的工件，此時(shí)多采用試切工件的方法來(lái)檢測(cè)。3，保證加工表面粗糙度的措施（1） 根據(jù)線切割工作的特點(diǎn)，鉬絲需要頻繁的換向來(lái)進(jìn)行加工，鉬絲在換向的瞬間會(huì)造成其松緊不一，鉬絲張力不均勻，從而引起鉬絲振動(dòng)，直接影響加工表面粗糙度，所以應(yīng)盡量減少鉬

42、絲運(yùn)動(dòng)的換向次數(shù)，在加工條件不變的情況下，加大鉬絲的有效工作長(zhǎng)度，可減少鉬絲的換向次數(shù)，減少鉬絲的抖動(dòng)，促進(jìn)加工過(guò)程的穩(wěn)定，提高加工表面質(zhì)量。（2） 脈沖電源是影響加工表面粗糙度的重要因素，脈沖電源采用矩形波脈沖，因?yàn)樗拿}沖寬度和脈沖間隔均連續(xù)可調(diào)，不易受各種因素干擾，所以減少單個(gè)脈沖能量，可改變表面粗糙度。影響單個(gè)脈沖能量的因素有脈沖寬度、功放管個(gè)數(shù)、功放管峰值電流，所以減小脈沖寬度、減小峰值電流，可改善加工表面粗糙度，然而，減小脈沖寬度，生產(chǎn)效率大幅度下降，不可用；減小功放管峰值電流，生產(chǎn)效率也會(huì)下降，但影響程度比脈沖寬度小，因此，減小功放管峰值電流，適當(dāng)增加脈沖寬度，調(diào)節(jié)合適的脈沖間隔

43、，這樣，即可提高生產(chǎn)效率，又可獲得較低的加工表面粗糙度。（3） 進(jìn)給速度要適當(dāng)。DK7732e線切割機(jī)床的加工進(jìn)給速度分為010共十檔，速度從慢到快，進(jìn)給速度過(guò)低會(huì)降低進(jìn)給效率，過(guò)高會(huì)引起短路頻繁甚至燒絲。經(jīng)試驗(yàn)并總結(jié)，當(dāng)系統(tǒng)的加工的電流達(dá)到加工電源短路電流的75%80%時(shí)，屏幕顯示步進(jìn)頻率S大致恒定（不包括運(yùn)絲電機(jī)換向時(shí)間），控制面板上電壓表指針?lè)€(wěn)定，加工進(jìn)給速度比較恰當(dāng)。4，正確選擇切割路線切割路線應(yīng)有利于保證工件在切割過(guò)程中的剛度和避開(kāi)應(yīng)力變形影響，如圖1所示，模塊裝夾固定其左邊，圖1中是從五角星凸模右側(cè)，按箭頭方向切割，由于坯料兩側(cè)的連接材料很快被割斷，左側(cè)工件剛性很差，難以抵抗應(yīng)力而變形，使得五角星凸模尺寸精度產(chǎn)生較大誤差，若改用圖2路線進(jìn)行切割，則模坯產(chǎn)生變形，從而保證了五角星凸模的儲(chǔ)