第章 数控电火花线切割加工及编程

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1、第5章　数控电火花线切割加工及编程5.1数控电火花线切割加工5.2数控电火花线切割编程小结思考与练习题5.1数控电火花线切割加工5.1.1电火花加工概述1.电火花加工的物理本质电火花加工是建立在“电蚀现象”基础上的，即在一定介质中，通过工具电极和工件之间脉冲性火花放电的电腐蚀作用来蚀除多余的金属，从而获得所需零件的尺寸、形状及表面质量。图5.1是电火花加工原理图。由脉冲电源2输出的电压加在液体介质中的工件1和工具电极(亦称电极)4上，自动进给调节装置3(图中仅为该装置的执行部分)使电极和工件间保持一定的放电间隙。当电压升高时，会在某一间隙最小处或绝缘强度最低处击穿介质，产生火花

2、放电，瞬时高温使电极和工件表面都被蚀除(熔化或气化)掉一小块材料，各自形成一个小凹坑。电火花加工实际是电极和工件间的连续不断的火花放电。由于电极和工件电腐蚀不同程度的损耗，电极不断地向工件进给，工件不断产生电腐蚀，因此可将电极的形状复制在工件上，加工出所需要的零件。图5.1电火花加工原理图2.实现电火花加工的基本条件实现电火花加工的基本条件有以下几点：(1)电火花加工必须采用直流脉冲电源。为了使电火花放电产生的热量来不及传导扩散出去，而是形成极小范围的瞬时高温，使金属局部熔化、气化，放电时间必须极其短促，一般小于1ms。放电之后，为使介质有足够的时间恢复到绝缘状态，还需要有一定

3、的放电停歇时间，否则，会引起持续的电弧放电。(2)脉冲放电能量应足够大。放电通道要有很大的电流密度，脉冲放电产生的热量应足以使金属局部熔化、气化。(3)工件与工具之间必须保持合理的距离(即放电间隙)。如果两极间距大于放电间隙，则介质不能被击穿，无法产生火花放电；如果两极间距小于放电间隙，则会导致积炭，甚至发生电弧放电。(4)两极间必须充入绝缘介质。电火花成型加工一般采用煤油作介质。电火花线切割一般采用去离子水或乳化液。绝缘介质是实现电火花放电的必要条件。绝缘介质还有利于排除放电间隙中的电蚀产物，对工件和工具电极起到冷却作用。3．脉冲电源电火花加工用脉冲电源即脉冲发生器，它的作用

4、是把普通50Hz的交流电转化成频率较高的单向脉冲电流，使电极间产生火花放电蚀除金属。脉冲电源对放电加工的加工速度、工件的表面质量、加工过程的稳定性和工具电极的损耗等技术经济指标有很大的影响。5.1.2电火花线切割机的工作原理与特点1．电火花线切割机的工作原理数控线切割加工的基本原理是利用移动的细金属丝(铜丝或钼丝)作为工具电极(接高频脉冲电源的负极)，对工件(接高频脉冲电源的正极)进行脉冲火花放电而切割成所需的工件形状与尺寸。如图5.2所示，电极丝穿过工件上预先钻好的小孔(穿丝孔)，经导轮由走丝机构带动进行轴向走丝运动。工件通过绝缘板安装在工作台上，由数控装置按加工程序指令控制

5、沿X、Y两个坐标轴方向移动而合成所需的直线、圆弧等平面轨迹。在移动的同时，电极和工件间不断地产生放电腐蚀现象，工作液通过喷嘴注入，将电蚀产物带走，最后在金属工件上留下细丝切割形成的细缝轨迹线，从而达到了使一部分金属与另一部分金属分离的加工要求。图5.2快速走丝线切割加工原理2．电火花线切割的特点和电火花成型机床不同，线切割是利用电极来进行加工的。由于切缝较小，因此对工件进行套裁，可有效地利用工件材料，特别适合模具加工。但线切割主要是对通孔进行加工，较适合于冷冲模；而电火花成型机床则主要是对盲孔进行加工，较适合于型腔模。电火花线切割具有电火花加工的共性，金属材料的硬度和韧性并不影

6、响加工速度，常用来加工淬火钢和硬质合金；对于非金属材料的加工，也正在研究，当前绝大多数的线切割机都采用数字程序控制。其工艺特点为：(1)不像电火花加工那样制造特定形状的工具电极，而是采用直径不等的细金属丝(铜丝或钼丝等)作工具电极，因此切割用的刀具简单，大大降低了生产准备工时。(2)利用计算机辅助制图自动编程软件，可方便地加工复杂形状的直纹表面。(3)电极丝直径较细(φ0.025～φ0.3)，切缝很窄，这样不仅有利于材料的利用，而且适合细小零件的加工。(4)电极丝在加工中是移动的，不断更新(低速走丝)或往复使用(高速走丝)，可以完全或短时间不考虑电极丝损耗对加工精度的影响。(5

7、)依靠计算机对电极丝轨迹的控制和偏移轨迹的计算，可方便地调整凹凸模具的配合间隙；依靠锥度切割功能，有可能实现凹凸模一次加工成型。(6)对于粗、中、精加工，只需调整电参数即可，操作方便、自动化程度高。(7)加工对象主要是平面形状，台阶盲孔型零件还无法进行加工，但是当机床上加上能使电极丝作相应倾斜运动的功能后，可实现锥面加工。(8)当零件无法从周边切入时，工件上需钻穿丝孔。5.1.3电火花线切割机的用途数控线切割加工为新产品的试制、精密零件及模具加工开辟了一条新的途径，主要应用于以下几个方面：(