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對(duì)電火花線的切割原理及線切割機(jī)床的選型

發(fā)布時(shí)間：2019-03-26

1．電火花線切割加工機(jī)床電火花線切割加工是在電火花成形加工基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的，它是用線狀電極（鉬絲或銅絲）通過(guò)火花放電對(duì)工件進(jìn)行切割
電火花線切割加工機(jī)床根據(jù)電極。絲運(yùn)行速度不同分為快走絲和慢走絲兩種機(jī)床，其組成主要包括： 
1）主機(jī)：包括床身、坐標(biāo)工作臺(tái)、走絲機(jī)構(gòu)等；
2）脈沖電源：把交流電流轉(zhuǎn)換成一定頻率的單向脈沖電流；
3）控制系統(tǒng)控制機(jī)床運(yùn)動(dòng)；
4）工作液循環(huán)系統(tǒng)：提供清潔的、有一定壓力的工作液。
2、電火花線切割的原理
數(shù)控線切割加工的基本原理與電火花成形加工相同，但加工方式不同，它是用細(xì)金屬絲作電極。線切割加工時(shí)，線電極一方面相對(duì)工件不斷地往上(下)移動(dòng)(慢速走絲是單向移動(dòng)，快速走絲是往返移動(dòng))，另一方面，裝夾工件的十字工作臺(tái)，由數(shù)控伺服電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，在x、y軸方向?qū)崿F(xiàn)切割進(jìn)給，使線電極沿加工圖形的軌跡，對(duì)工件進(jìn)行切割加工。
3．電火花線切割加工特點(diǎn)和應(yīng)用
1）電火花線切割加工的特點(diǎn)
①適合于機(jī)械加工方法難于加工的材料的加工，如淬火鋼、硬質(zhì)合金、耐熱合金等；
②線為工具電極，節(jié)約了電極設(shè)計(jì)和制造費(fèi)用和時(shí)間，能方便地加工形狀復(fù)雜的外形和通孔，能進(jìn)行套料加工。沖模加工的凸凹模間隙可以任意調(diào)節(jié)。
2）缺點(diǎn)
①被加工材料必須導(dǎo)電；
②不能加工盲孔。
2）電火花線切割加工的應(yīng)用線切割廣泛用于加工硬質(zhì)合金、淬火鋼模具零件、樣板、各種形狀復(fù)雜的細(xì)小零件、窄縫等。如形狀復(fù)雜、帶有尖角窄縫的小型凹模的型孔可采用整體結(jié)構(gòu)在淬火后加工，既能保證模具精度，也可簡(jiǎn)化模具設(shè)計(jì)和制造。此外，電火花線切割還可加工除盲孔以外的其它難加工的金屬零件。
線切割廣泛用于加工硬質(zhì)合金、淬火鋼模具零件、樣板、各種形狀復(fù)雜的細(xì)小零件、
4．電火花線切割加工工藝
1）電火花線切割加工工藝指標(biāo)
　?。?）切割速度即單位時(shí)間內(nèi)電極絲中心線在工件上切過(guò)的面積總和，快走絲線為40~80mm2／min，慢走絲可達(dá)350mm2／min。   
　?。?）切割精度 快走絲線切割精度可達(dá)0.0lmm，一般為±0.015~0.02mm；慢走絲線切割精度可達(dá)±0.001mm左右。
（3）表面粗糙度 快走絲Ra值一般為1.25~2.5μm，最低可0.63~1.25μm；慢走絲線切割的Ra值可達(dá)0.3μm。
2）影響工藝指標(biāo)的主要因素
（1）脈主要參數(shù)的影響
①峰值電流 Ie增大，加工速度提高，但表面粗糙度變差。電極絲損耗比加大甚至斷絲。
②脈沖寬度ti　加大ti可提高加工速度但表面粗糙度變差。
③脈沖間隔t0　t0減小時(shí)平均電流增大，切割速度加快，但t0過(guò)小，會(huì)引起電弧和斷絲。
（2）電極及其走絲速度的影響
①電極絲直徑的影響 電極直徑，一般為 0.03~0.35mm，電極絲直徑越粗，切割速度越快，而且還有利于厚工件的加工。
②電極絲走絲速度的影響 在一定范圍內(nèi)，隨著走絲速度的提高，線切割速度也可以提高。但過(guò)高，將使電極絲的振動(dòng)加大、降低精度、切割速度并使表面粗糙度變差，且易造成斷絲，一般高速走絲以小于l0m／s為宜。
③工件厚度及材料的影響
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。但工件太薄，金屬絲易產(chǎn)生抖動(dòng)，對(duì)加工精度和表面粗糙度不利。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)，因此精度和表面粗糙度較好。
3）線切割加工工藝過(guò)程
線切割加工工藝制定的內(nèi)容主要有以下幾個(gè)方面：零件圖的工藝分析、工藝準(zhǔn)備、加工參數(shù)的選擇。
（1）零件圖的工藝分析 
主要分析零件的凹角和尖角是否符合線切割加工的工藝條件零件的加工精度、表面粗糙度是否在線切割加工所能達(dá)到的經(jīng)濟(jì)精度范圍內(nèi)。
尖角和凹角尺寸分析：
①線電極軌跡與加工面距離l=d／2+δ 線電極軌跡：
②零件凹角半徑：R1≥l=d／2+δ,零件尖角半徑：R2= R1—Z/2 
精度和表面粗糙度的分析：加工精度和表面粗糙度應(yīng)符合要求。
（2）線電極的選擇
一般情況下，快速走絲機(jī)床常用鉬絲作線電極，鎢絲或其它昂貴金屬絲因成本高而很少用，其它線材因抗拉強(qiáng)度低，在快速走絲機(jī)床上不能使用。慢速走絲機(jī)床上則可用各種銅絲、鐵絲，專(zhuān)用合金絲以及鍍層(如鍍鋅等)的電極絲。
（3）穿絲孔的確定
①穿絲孔的尺寸　直徑一般￠3～10mm
②穿絲孔的位置
a.凹模、孔類(lèi)零件　為使切割軌跡短和更于編程，穿絲孔應(yīng)設(shè)在邊角處 、在已知坐標(biāo)尺寸的交點(diǎn)處或型孔中心。
 隨著這幾年市場(chǎng)的進(jìn)步與發(fā)展，數(shù)控線切割機(jī)床一般都是使用步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)的，在步進(jìn)電機(jī)中又有反應(yīng)式和混合式等的區(qū)分，用以實(shí)現(xiàn)不同的步距角，就目前線切割機(jī)床市場(chǎng)上常見(jiàn)的是反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)，反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)又有三相三拍、三相六拍、五相十拍、五相雙十拍等的不同驅(qū)動(dòng)方式。五相十拍將逐漸取代三相六拍，這是因?yàn)槲逑嗍牟粌H將三相六拍的步距角進(jìn)一步細(xì)分，并且電機(jī)繞組也增加為五相，所以傳動(dòng)更為平穩(wěn)且力距大。 
綜合上面所述，用戶(hù)在選型時(shí)為確保機(jī)床精度長(zhǎng)期可靠，就應(yīng)該選用這樣的結(jié)構(gòu)：
1、選用直徑盡可能大些的精密滾珠絲杠，并且要兩端均有固定的軸承支撐結(jié)構(gòu)；
2、機(jī)床工作臺(tái)的傳動(dòng)齒輪要少，以一對(duì)齒輪為佳，并且齒輪箱的位置結(jié)構(gòu)確保絕對(duì)不能浸入切削液；
3、盡量選用截面積大或?qū)捄癖却蟮臐L柱式鑲鋼滾動(dòng)導(dǎo)軌或直線導(dǎo)軌。
4、選擇五相十拍步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)方式。
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