高速走丝电火花线切割加工质量控制系统框架及其关键技术
第三章电火花线切割
三、工作液循环系统：
作用：与电火花穿孔机床相同 工作液的类型： 高速走丝：专用乳化液 （有多种，各有其特点，新型） 低速走丝：去离子水 煤油（在特殊情况下） （自来水导电，不仅影响恢复电极间的绝缘性， 而且还产生电解作用，所以要把水中的离子去除 后才可使用）
工作液循环装置的组成：工作液泵、液箱、 过滤器、管道、流量控制阀等。
3、预置进给速度对工艺指标的影响 预置进给速度（进给速度的调节或变频调 节）对加工速度、加工精度、表面质量都 有很大影响。（原因）
四、合理调节变频进给的方法： 1、用示波器观察和分析加工状态的方法 2、用示电压电流表观察分析加工状态的 方法 3、按加工电流和短路电流的比值调节 4、计算出不同空载电压时不同的β值。
3、桥式支撑方式
采用两块支撑垫铁 架在双端夹具体上，其特 点是通用性强，装夹方便。 对大、中、小工件装夹都 比较方便。
4、板式支撑方式
板式支撑夹具可以根 据经常加工工件的尺寸而 定，可呈矩形或圆形孔， 并可增加X和Y两方向的 定位基准。它的装夹精度 高，适于常规生产和批量 生产。
5、复式支撑方式 复式支撑夹具是 在桥式夹具上，再装 上专用夹具组合而成。 它装夹方便，特别适 用于成批零件加工， 还可节省工件找正和 调整电极丝相对位置 等辅助工时，又可保 证工件加工的一致性。
2、表面粗糙度 和电火花加工表面粗糙度变化规律一 样一样。 （高速走丝机床和低速走丝机床的比较） 用高速走丝的方法切割工件时,在切割出 表面的进出口两端附近,往往有黑白相间 交错的条纹，其中黑的微凹，白的微凸， 电极丝每正反换向一次，便有一条黑白 条纹。
DK7732数控高速走丝电火花线切割机及控制系统(有全套图纸)
目录引言 (1)一总体方案设计 (2)（一）总体方案的拟定 (2)（二）主要技术参数的确定 (2)二储丝走丝部件结构设计 (3)（一）储丝走丝部件运动设计 (3)1．对高速走丝机构的要求 (3)2．高速走丝机构的结构及特点 (4)（二）储丝走丝部件主要零件强度计算 (10)1．齿轮传动比的确定 (10)2．齿轮齿数的确定 (10)3．传动件的估算 (12)4．齿轮模数估算 (13)5. 齿轮模数的验算 (14)（三）储丝走丝部件主要零件强度验算 (16)1．齿轮强度的验算 (16)2．主轴的验算 (19)（四）主轴组件结构设计 (21)1．轴承配置形式 (21)2．主轴组件的调整和预紧 (22)三进给传动设计 (22)（一）进给传动运动设计 (22)1．脉冲当量和传动比的确定 (22)（二）滚珠丝杆螺母副的型号选择和滚珠丝杆的选型和校核 (23)1．滚珠丝杆螺母副的型号选择 (23)2．滚珠丝杆的选型和校核 (25)（三）步进电机的选择 (28)1．根据脉冲当量和最大静转矩初选电机型号 (28)2．启动矩频特性校核 (30)（四）进给机构支承设计 (31)1．螺杆的支承形式 (31)2．螺杆的支承方式 (31)四数控系统设计 (32)（一）高频脉冲电源 (32)（二）数字控制系统设计...............................................................（33）(三)控系统硬件的电路设计 (34)1．单片机设计 (34)2．系统扩展 (38)3． I/O 口的扩展 (42)4．显示器的接口设计 (48)5．步进电机控制电路设计 (50)6．光电隔离电路设计 (57)7．部分控制程序 (58)8．其他接口电路设计 (70)参考文献…………………………………………………………………………（）谢辞………………………………………………………………………………（）引言本次毕业设计从2005年2月28号开始到本年的六月中旬结束，长达四个月。
影响高速走丝线切割加工质量的因素分析
精度的因素很多， 主要 有脉冲 电源 、 电极丝 、 工作液 、 工件 、 进给方式 、 机床和环境 等。影响高速走丝 电火
花线 切 割加 工精 度 的主要 因素 如 图 １ 示 。 所
３ １ 影 响加 工尺寸精 度 的主要 因素 ．
精度 、 形状 与位置精度 的总称。高速走丝线切割 的 加工精 度 可达 ０ ０ ～ ． １ ｍ， 速走 丝 可达 ０ ０５ ．２ ０ ０ ｍ 低 ．０
２ １ 加 工精度 ．
高速走 丝 电火花 线 切割 的加 工 精 度 主要 包 括 工 件加 工 面 的尺 寸精度 、 间距 尺 寸精 度 、 位精 度 和角 定 部 形状 精度 等 。影 响高 速走 丝 电 火 花 线 切 割 的加 工
电火 花线切 割加工 精度 是 指 切 割后 工 件 的 尺 寸
度过 大 ， 腐蚀 的金属 微粒 不 易 全部 排 出 ， 引起 短 被 易 路， 降低 加工 过程 的稳定 性 ， 响加 工 精度 。但 进 给 影
脉 冲电源 ＿ 一 电源 电¨ 的波 动 ＿ ｉ
＿ 一波形对电极的损耗 ＿
— —
ｌ 电级丝线径精鹱
速度不能过低 ， 否则会影 响生产率 。⑦在进行高精 度切 割加 工 时 ， 温 的变 化 会 影 响 机 床 各 部 分 及 工 室 件尺寸的变化。为了提高加工精 度 ， 必须严格控 制
机 床操作 环 境 温 度 。另 外 ， 网 电压 的波 动 也 会 影 电 响加工 精度 。 ３ ２ 影 响 定位精 度 的主要 因素 ．
—
—
一 ＿
］
—
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张力火小及稳定性Ｉ
走 皇 速度 及稳 定性 幺
ｌ 电椒丝损耗
—
快走丝线切割加工质量分析
第１ ５期
பைடு நூலகம்
Ｓ ＩＮ Ｅ＆Ｔ Ｃ Ｎ Ｌ ＹＩＦ Ｒ ＴＯＮ ＣＥ Ｃ Ｅ Ｈ Ｏ ＯＧ Ｎ Ｏ ＭＡ Ｉ
Ｏ机 械 与电 子 ０
科 技 信 息
快走丝线切割加工质量分析
葛 大华
（ 京技师 学院 南
【 摘
江苏 南 京
２ ０ ３ １ ３） ０
要】 电火花线切割机按切割速度可分为高速走丝和低速走丝两种 ， 低速走丝线切割机 所加 工的工件表面粗糙度和加工精度比高速走
的短路 ， 表面粗糙度变差。因此 ， 加工前要检查电极丝的张力 ， 在保 证 不 断丝的情况下尽可能张紧电极丝 。 ２４ 工作液介质的影响。 ． 线切割工作液通 常采用 Ｄ Ｘ型线切割乳化液 作 为工作液 ， 比为 １ ０ ： ， 配 ： ～１２ 其作用有冷却、 １ １ 绝缘 、 压缩放电通道和 量。 消电离 、 洗涤和润滑工件表 面。工作液被污染后 ， 绝缘性能就会下降 ， 对 线 切 割 加 工 质 量 有 直 接 影 响 的 因素 主要 涉 及 人 员 、 备 、 料 而且 不 利 于 电蚀 物 的 排 除 ， 二 次 放 电的 机 会 增 多 ， 大 了 放 电 间 隙 ， 设 材 使 增 等方面。 为了改善加工工件表面质量 ， 可以从影响最大的人为因素、 机 使加工精度和表面粗糙 度变差 。因此 ， 需定期更换 工作液 。 床 因素和材料 因素等 三方面来考虑对加工 质量 的控制方式和改进方 ２５ 检查 电极丝的垂 直度 。带锥度的线切割机床（ ＤＫ ７ ５） ． 如 ７２ ｅ在切割 法。 完锥度后 ， 其电极丝对工作 台平 面并不 垂直 ， 有时 由于机床 的振动也 会有这种情况。此时： 件的加工精度会下降很多 ， ｌ 二 同时断面的垂直度 １ 影 响 线 切 割加 工 工 件 表 面 质 量 的 人为 因素 的 控 制 与 改善 也 会 非 常 差 ， 及 时 用 电极 丝垂 直 校 正 器 进 行 校 正 。 应 人为 因素 的控制 与改善主要包括加工 工艺 的确定和加工方法 的 ３ 影 响 线切 割 加 工 工 件 表面 质 量 的 材 料 因素 的 控 制 与 改善 选 择 ， 可 以通 过 以下 几 点 来 实 现 ： 这 １１ 合理安排切割路线。该措施的指导思想是尽量避免破坏工件材 ． 料原有的内部应力平衡 ， 防止工件材料在切 割过程 中因在夹具等 的作 用下 ， 由于切割路线安排 不合理而产生显著变 形 ， 致使切割表面质量 下降。 例如 ： 工件 与其夹持部分的分离应安排在最后 ， 使加工中刚性较 好。 １ 正确选择切割参数。对于不同的粗 、 ． ２ 精加工 ， 其丝速和丝 的张力 应 以参数表为基础作适 当调整 ， 为了保证加 工工件具有更 高的精度 和 表面质量 ， 以适 当调高 线切割机的丝张力 ， 然制造线切割机床 的 可 虽 厂家提供 了适应不 同切 割条 件的相关参数 ， 由于工件的材料 、 但 所需 要 的加工精度 以及其他 因素的影响 ， 使得人们不 能完全 照搬 书本上介 绍的切割条件 ， 而应 以这些条件为基础 ， 根据实 际需要作相应的调整 。 １ 采用近距离加工 。 了使工件达到高精度和高表面质量 ， ． ３ 为 根据工 件厚度及时调整丝架高度 ， 使上喷嘴与＿ 的距离 尽量靠近 ， Ｔ件 这样就 可 以避免 因上喷嘴离工 件较远而使线 电极振 幅过大影响加工工件 的 表面质量。 １ 注意加工工件的 固定。当加工工件即将切割完毕时 ， ． ４ 其与母 体材 料的连接强度势必下降 ， 此时要防止因加工液 的冲击使得加工工件发 生偏斜 ， 因为一旦发生偏斜 ， 就会改变切 割间隙， 轻者影 响工件表 面质 量， 重者使工件切坏报废 ， 所以要想办法 固定好被加工工件。 ２ 影 响 线切 割加 工 工 件 表 面质 量 的机 床 因素 的 控 制 与 改善 高速走丝 电火花线切割机属于高精度机床 ， 机床 的维 护保养 非常 重要 ， 因为加工工件 的高精度和高质量是直接建立 在机床 的高精 度基 础上的 ， 因此在每次加工 之前必须检查机床 的工作 状态 ， 才能 为获得 高 质 量 的 加工 工 件 提 供 条 件 。 需 注 意 的环 节 和 应 采 取 的 措 施 如下 ： ２１ 机床传动系统的精度。步进电机驱动滚珠丝杠带动工作台移 动， ． 滚珠丝杠 的传动精度直接影响加工精度 。 加工前可通过空行程检查 回 零误差 ， 误差较大时 ， 应该更换传动装 置。 ２２ 检 查走 丝 装 置 精 度 。 导 电 块 的 磨 损 、 轮 的 磨 损 及 位 置 不 正 、 ＿ 导 贮 丝筒的传动精度下降等 ， 都会 使电极丝 的抖动加剧 ， 放电间隙无规则 跳动 ， 易造成大 电流集中放电 ， 影响加工精度 和表面质量 。因此 ， 需要 经常检查导电块及导轮槽是 否拉伤 ， 检查贮丝筒 的传 动轴承 ， 以便及 时 更换 。 ２３ 检查 电极丝张紧程度。电极丝太松会造成抖动加剧 ， － 使电极 丝无 规 则地 偏离正常的切割轨迹 ， 加工精度降低 ； 同时将造成无数次极小 为了加 工出尺寸精度高 、 面质量 好的线切割产 品， 须对 所用 表 必 工件材料进行细致考虑 ： ３１ 由于工件材料不 同， 点、 ． 熔 气化 点、 导热系数等都不 一样 ， 因而即 使按 同样 方式加 工 ， 所获得 的工件 表面质量也不相 同， 因此 必须 根据 实际需要 的表面质量对工件材料作相应的选择。例如要达到高精度 ， 就必须选 择硬质合金类材料 ，而不 应该选不锈钢或未淬火 的高碳钢 等， 否则很难达到所需要求 。 ３２ 由于工件材料 内部 残余应力对加 工的影 响较 大，在对 热处 理后 ＿ 的材料进行加工时 ， 由于大面积去除金属和切断加工会使材料内部残 余应力 的相对平衡受到破坏 ， 从而可能影响零件的加工精度和表面质 量 。为了避免这些情况 ， 应选择锻造性好 、 淬透性好 、 热处理变形小的 材料 。 ３３ 加工过程 中应将各 项参数调到最佳状态 ， ＿ 以减少断丝现象。如果 发 生断丝势必会 回到起始点 ， 重新 上丝再次进行加工 ， 使加 工工件表 面质量和加工精度下降 。在加 工过 程 中还应注意倾 听机床 发出的声 音 ， 常加工的声音应为很 光滑的“ 一 声。同时 ， 正 哧 哧” 正常加工时 ， 机 床 的电流表 、 电压表的指针应 是振 幅很小 ， 处于稳定状态 ， 此时进给速 度 均匀 而 且 平 稳 。 ４ 结束 语
电火花线切割加工技术详解
电火花线切割加工知识目标掌握电火花线切割加工的原理、特点及应用：了解电火花线切割加工的基本工艺规律；电火花线切割加工机床的组成及各部分的功用。
技能目标掌握电火花线切割加工机床的结构：学会电火花线切割加工的手工编程：掌握线切割加工工艺及应用。
任勢一小批量零件的线切割加工任务描述图2-1-1所示的零件，需加工岀异形型腔，共数百件。
如何通过线切割加工的方式来实任务分析许多类型的工件（如高精度要求的花键孔、特姝的异形刀具、航空航天所用的试制零件等）由于生产批疑小、硬度髙，过去采用机械加工，通常用特制的拉刀在拉床上加工而成, 而拉刀成本非常髙，因此对于髙硬度、带有斜度的工件很难适用。
在这种情况下采用慢速走丝线切割进行加工，可以极为方便地满足加工要求。
知识准备一、电火花线切割加工的原理、特点及应用随着电火花加工技术的发展，在成形加工方而逐步形成两种主要加工方式：电火花成形加工和电火花线切割加工。
电火花线切割加工（wircculEDM,简称WEDM）自20世纪50 年代末产生以来，获得了极其迅速的发展，已逐步成为一种高精度和高自动化的加工方法，在模具制造、成形刀具加工、难加工材料和精密复杂零件的加工等方而获得了广泛应用。
目前电火花线切割机床已占电加工机床的60%以上。
1•电火花线切割加工的发展电火花线切割加工历经半个多世纪的发展，已经成为先进制造技术领域的重要组成部分。
电火花线切割加工不需要制作成形电极，能方便地加工形状复杂、大厚度的工件，且工件材料的预加工虽少，因此在模具制造、新产品试制和零件加工中得到了广泛应用。
尤其是进入20世纪90年代后，随着信息技术、网络技术、航空和航天技术、材料科学技术等髙新技术的发展，电火花线切割加工技术也朝着更深层次、更髙水平的方向发展。
我国上海仪表工程师于20世纪60年代独创的特种快速走丝电火花加工机床，经过30 多年的发展和完善，现已成为模具加工不可缺少的装备，也是中国模具生产企业装备数量最多的电火花加工机床。
(最新整理)特种加工技术第三章电火花线切
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3.电极丝损耗量
对高速走丝机床，用电极丝在切割10000mm2面积后电极丝 直径的见少量来表示，一般每切割10000mm2后，钼丝 直径减少不应大于0.01mm。
4.加工精度
高速走丝线切割加工精度在0.01~0.02mm左右，
低速走丝线切割加工精度在0.005~0.002μm左右
(最新整理)特种加工技术第三章电火花线切
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第三章 电火花线切割加工
在电火花加工的基础上发展起来的一种新 的工艺形式，是用线状电极（钼丝或铜丝） 靠火花放电对工件进行切割，故称为电火花 线切割，简称线切割。
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第一节 电火花线切割加工原理、特点及 应用范围
一、线切割加工的原理
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第四节 影响线切割工艺指标的因素
一、线切割加工的主要工艺指标 1.切削速度 在保持一定的表面粗糙度的切割过程中，单位时间内电极
丝中心线在工件上切过的面积总和称为切割速度， 单位mm2/min， 高速走丝线切割速度40~80 mm2/min， 2.表面粗糙度 高速走丝线切割表面粗糙度Ra5~2.5μm，最佳只有Ra1μm 低速走丝线切割表面粗糙度Ra1.25μm，最佳可达Ra0.2μm
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第二节 电火花线切割加工设备
主要由机床本体、脉冲电源、控制系统、工作液循环系统和 机床附件等几部分组成。
1-卷丝筒 2-走丝溜板 3-丝架 4-上滑板 5-下滑板 6-床身 7-电源、控制柜
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第二节 电火花线切割加工设备
一、机床本体
机床本体由床身、坐标工作台、运丝机构、丝架、工作液箱、 附件和夹具等几部分组成。
第三章电火花线切割加工
偏差判断 进给 偏差计算 终点判断
直线
y
B
0
x
曲线
y
o
x
2.加工控制功能
(1)进给速度控制 –根据加工轨迹自动调整伺服进给速度，保持某一平 均放电间隙，使加工稳定，提高切割速度和加工精 度。 (2) 短路回退 –记忆路线，原路回退。 (3) 间隙补偿 –人工编程补偿。 –自动补偿 (4) 图形的缩放、旋转和平移 –图形的切割 –旋转功能：齿轮、电动机定转子等类零件的编程大 大简化，只要编一个齿形的程序，就可切割出整个 齿轮； –平移功能：跳步模具的编程。
一、机床本体
床身：一般为铸件，是坐标工作台、绕丝机构及丝架的支承和 固定基础。通常采用箱式结构，应有足够的强度和刚度。机床
内部安置电源和工作液箱。
坐标工作台：电火花线切割机床最终都是通过坐标工作台与电 极丝的相对运动来完成对零件加工的。 走丝机构：走丝系统使电极以一定的速度运动并保持一定的张 力。
Y Q D 由于计数方向是GX， P 所以J=|OC| A C O N 由于计数方向是GY， 所以J=|OQ|+|QP|
B X
4.整个工件的编程举例
• 直线AB: – BBB40000GxL1 • 斜线BC: – B1B9B90000GyL1 • 圆弧CD – B30000B40000B60000GxNR1 • 斜线DA – B1B9B90000GyL4
• 脉冲电源
– R-C脉冲电源 – 晶体管脉冲电源
三、工作液循环系统
• 工作液的作用是 – 加工介质 – 冷却作用 – 排除电蚀产物 • 工作液循环系统：连续充分供给清洁的工 作液，以保证脉冲放电过程稳定而顺利地 进行。 • 快走丝线切割机床的工作液循环系统 – 工作液：种类繁多的专用乳化液 – 工作液循环与过滤装置主要包括：工 作液箱、工作液泵、流量控制阀、进 液管、回液管、过滤网罩等。 • 慢走丝线切割机床的工作液循环系统 – 工作液：去离子水，精加工时用煤油 – 工作液循环系统：去离子水系统
电火花线切割机运丝机构及控制讲解
1 绪论1.1前言电火花线切割机床是一类在模具制造等行业中广泛应用的典型数控机床。
电火花割加工技术WEDM(Wire Electrieal Diseharse Machining)自问世以来，得到了迅速的发逐步成为机械制造领域中的一个重要组成部分。
高速走丝电火花线切割机床是通过线具电极，对工件进行脉冲性放电加工的。
工作时脉冲电源的正极接工件，负极接电极电极丝由储丝筒带动往复移动，通过控制工件的运动轨迹和速度，从而切割出符合技求的工件。
由于其加工性能与被加工材料无关，而且在加工过程中无切削力，从而容工复杂、精密和高硬度的零件，特别是对薄壁、窄缝零件的加工更具有优势。
工材精密复杂零件、微细零件的加工中占有极其重要的地位。
近年来，在电机模具行业，模具工业的增长，高速冲硬质合金模具的不断推出，模具的大型化和精密化，采用电线切割来加工模具逐渐被广泛认可。
目前国内外的线切割机床约占电加工机床的60％，在低速走丝线切割机床诞生后不久，我国也自行研制出具有首创性的高速走丝线机床。
数十年来，这种机床对我国的制造业发展做出了很大贡献。
由于其价格低廉、比高，因而受到国内许多中小型企业和工厂的青睐，广泛应用于仪器仪表、家用电器车和电机等行业，尤其在加工制造方面发挥了巨大作用。
据统计，目前我国数控高速线切割机床约有10余万台，居世界第一位，2002年国内线切割机床产量1。
5万台，其大部分是高速走丝的线切割机床。
近年来，随着电子技术、计算机技术和控制技术的高速发展，电加工机床的数控也不断地取得了长足的进步。
传统的CNC技术由于通用性差、通讯能力弱以及不便于功能等缺点，已逐渐不适应现代制造业发展的要求。
因此，目前数控技术正在向通用放式实时动态全闭环控制的模式发展，开放式的数控系统已逐渐成为新一代数控系统流。
尽管我国的高速走丝电火花线切割机床与慢速走丝机床相比，在结构、工艺和数术等方面仍有一定差距，但是仍非常适合于加工中等精度和表面粗糙度的零件或模具此提高线切割加工设备的性能(如：实现高速走丝电火花多次切割技术、角度旋转、尖理等功能)对加快我国制造业的发展有着重要意义。
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拉应力 ， 甚至出现显微裂纹。 Nhomakorabea２４ 影响加工效率（ ． 切割速度】 的主要因素 影响电火花线切割加工切割速度的因素包括脉 冲参数、 电极丝的直径等诸多因素， 如图２ 所示。切 割速度的快慢主要由脉冲电源能量所决定， 电介质 的性能状况对切割速度也有很大的影响。
３ 加工质量控制系统框架
通过上述分析， 本文建立设计了高速走丝电火 花线切割加工的质量控制系统框架， 如图３ 所示， 主 要包括加工工艺控制、 生产制造控制和检测等模块。
Ｐ ｙ． ｎ ， ０ １７ ：７ １ ７ ３ ２ ０ ，９ １２ －１２ ｈｓ Ｌ ｅ
着对微细零件的大量需求 和微细电化学理论的完
善， 电化学微细加工技术在微、 纳米加工领域加工能 力会大大提高和发挥越来越重要的作用。
参考文献 ：
Ｋ ｌ Ｄ ， ｍ ｎ Ｒ Ｎ ｎｆ ｒａｏ ｏ ｓ ａ ｃｐｅ ｃ ｓ ｒ ｏ ｂ Ｍ Ｕｌａｎ ａｏ ｂｉ ｔｎ ｍ ｌ ｏｐｒ ｔ ｓ ｌ ａ ｃ ｉ ｆ ｌ ｌｅ ｕ ｏ ｇｌ ］ ｄ ｎ ｄ １） ｏ（ １ｅ ａ ＆ －
ｍ ｍｎ而高速走丝线切割加工的水平尚存在差 澎／ ｉ ，
距， 在这方面需要进一步的突破。
２ 影响加工质量指标的因素
对于电火花加工系统， 人们总是希望它在保证 加工精度和零件表面质量的前提下， 力求较高的加 工速度、 较低的表面粗糙度值和电极损耗等。影响 电火花加工工艺指标的因素也是多方面的， 主要包 括电源、 机械运动、 伺服控制系统、 工具电极材料、 工
Ｅ Ｃ Ｎ Ｅ， ９ ， ５ １ ７ ２ ９ ７
［］ ｏｋ Ｋｍｈｅ Ｖ， ｕｔ Ｒ Ｅｅｔ ｃｅ ｃｌ ６ ｅ ． ｃ ｏｈｍｉ ｍ二 二ｈ － Ｋ ｃ Ｍ， ｎｒ Ｓｈｓ ｒ ｌ ｒ ｉ ｃ ａ ｉ ｉ ｎ ｉ ｗｔ Ｗ ｅ ｏ ｗｌｇ ｐ ｓ ａ ｈｎ ｍ ｅ ｌ － － ｎ ｉ ｔａ ｇ ｈ ｒ ｕｅ ｔｅ ｔｏ ｗ ｈ ｈ－ ｉ ｍ ｈｄ ｌ ｏ ｌ ｅ ｔ ｔ ｉ ｉ ｇａｈ ａｐ ｃｉ ． ｃ ｏｈｔ Ａ ｔ ２０ ，８ ３ ３ ２９ ｓｎ Ｅｅｔ ｃｅ ｗ ｃ ，０３４ ： １－３ １ ｒｐｉ ｌ ｉｏ ｌ ｒ ｃ ｒ ｅ ｖ ａ ２ ｔ〕 王建业， ７ 徐家文．电解加工原理及应 用 北京 国防工业 出版
徐述 ・ 专稿
（ 电加 工与模具Ｘ０ ４年第 ２期 ２０
高速走丝电火花线切割加工 质量控制系统框架及其关键技术
李明奇 李明辉
（ 上海交通大学塑性成形工程系， 上海 ２ ０３ ） ０００ 摘要： 综述了高速走丝电火花线切剖加工的质量指标及其影响因素， 全面、 系统地分析 了加工 质童控制系统的组成与功能． 就加工质量控制系统中的关健技术进行 了较为详细的说明， 并首次建 立 了高速 走丝电火花线切割加工质量拉制 系统框架。 关键词 ： 高速走丝 ； 电火花线切割加工 ； 质量控制 高速走丝电火花线切割机是 ２ ０世纪 ６ ０年代末 由我国独创研制成功的。它与低速走丝电火花线切 割机相 比， 无论是机床的结构 ， 还是走丝系统或是加 工条件都有很大的差异， 因此， 机床的功能一加工 精度、 可靠性、 稳定性等多方面也有较大的差距。 目前 ， 低速走丝电火花线切割加工的工艺指标 已达到相当高的水平， 即使对形状复杂的零件加工， 尺寸精度也可达到 士 ． － ０ ０２ 工件表 ００５ ０ ｍ ０ １ ． ｍ，
液种类 以及电极丝张紧力与移动速度等也有一定影
２３ 影响电极丝损耗的主要因素 ． 影响电极丝丝径损耗的因素主要有脉冲参数、 脉冲波形、 电极丝材料及工作液等。脉冲波形上升 沿的形状也是影响电极损耗的关键因素。
响。此外， 高速走丝电火花线切割加工表面会呈现 明显的切割条纹。影响切割条纹深度与宽度的因素 包括脉冲参数、 走丝方式及其稳定性 、 工件厚度及其 材质的均匀性 、 工作液种类与成分及进给控制方式 等。在电火花线切割加工过程中， 由于脉冲放电时 所产生的瞬时高温和工作液冷却作用， 工件表面组 织会发生变化。同时， 电火花线切割加工表面由于 受高温作用并在工作液中迅速冷却， 一般都会产生
１ 高速走丝电火花线切割加工的质量指标
电火花线切割加工是一个兼具物理和化学性质 的复杂的加工过程。高速走丝电火花线切割加工质 量的核心是加工精度、 表面质量和加工效率。 （） １ 加工精度 电火花线切割加工精度是指切割后工件的实测 尺寸相对于所要求的理论尺寸的偏差， 它还包括几 何形状偏差（ 如直线度、 平面度、 圆度、 圆柱度、 线轮 廓度） 和位置偏差（ 如平行度、 垂直度、 倾斜度、 位置
图 ｔ 影响加工质量指标的主要因素
万方数据
蛛述・ 专稿
电火花线切割加工的表面质量主要包括加工表
‘ 电加工 与模 具沁０ ４年第 ２期 ０
面粗糙度、 切割条纹及表面组织层变化层等三部分。 除了机械走丝系统平稳性的影响外， Ｅ 加＿ 表面粗糙 度主要取决于高频电源的脉冲参数、 工件材料 、 工作
社， ０ ２ １ ０ 仁〕 刘晋春， ８ 赵家齐 赵万生 特种加工 北京 ： 机械工业出版社，
１９ ９９
ｂ ． ｎｍ －－ ｈｇ ｒａ ｐ． Ｉ ｙ ｃ ｓ ｇ ｕ ｕ ｏｃ ｅ Ｓ － ｓ １ ａ ｉ ｏ ｃ Ｃ
【〕 袁哲俊 ， ９ 王先建． 精密和超精密加工技术． 北京 ： 机械工业出版 社 ，０２ ２０ ［０ 石庚辰 ． ｌ］ 微机电系统技 术． 北京 ： 国防工业出版社 ，０２ ２０ ［１ 张祖训． １］ 超微电极电化学． 北京 ： 科学出版社 ，９８ １９
４ 结束语
目前 ， 对电化学微细加工的研究正方兴未艾 ， 随
［］ ａｒ ｔ ｎｎ Ｖｏ Ｋｒ ｎｒ ｅ ａ ．ｅ ｒ ｈｍｃｌ ｒ ５ ａ， ｌ Ｅ ｃｏ ｅ ｉ ｍｃ － Ｌｕｅ Ｃｇｏ ， ｌ ｉｈ ｎ ａ ｉａ ｅ ｔ ｌｔ ｃ ． ａ ｉｏ
ｍ ｈ ｉ ｆ ｌｓ ． ｃｉｎ ｏ ｓ ｉｅ ｔ ｌ ｌａｈｒ ｖｌｇ ｐ ｓ ． ｌ ｔｎ ｓ ｓ ｅ ｂ ｕｒｓｅｔ ｔ ｅ ｌｓ Ａ ｐ． ． ｎ ｇ ａ ｅ ｙ ｔ ｏａ ｕｅ ｐ
加工尺寸精度控制在 土 ． ｍ ０ ０５ ０ ｍ范围内， 加工表
面粗糙度达到 凡１ ｌ 以 － ｍ， 满足那些量大面广的 ２ ａ
普通模具及一般精度要求的零件加工需要。因此， 如何借鉴国外低速走丝电火花线切割加工的工艺和 技术（ 如适应控制的脉冲电源和多次 切割技术等） ， 在机床结构、 加工工艺、 高频电源及控制系统等方面 加以完善， 并积极采用各种先进技术， 提高国产高速 走丝电火花线切割机的加工质量和加工稳定性 ， 具 有重大的意义。
面粗糙度达到 风。１ 。３ （ 一一 Ｋ 多次切割）Ｒ００ ｍ ，ａ． ９ ｆ（ ｒ 用超光电源） 本三菱公司在其 Ｆ Ｖ系列机 ｍ 。日 Ａ
上， 配置了超高速 无电解 电源 （ ０ Ｖ５０电源 ） 和最新
收稿 １期 ：０３ １ ０ １ ２０ 一１ 一３ 第一作者简介 ： 李明奇， １７ 年生 ． 男 ９６ 博士研究生
（） ２ 加工表面质量 所谓加工表面质量也就是加工表面完整性 ， 它 可用加工表面的几何特性和表层的理化力学特性指 标来表示 ， 其中加工尺寸和表面粗糙度是零件加工 质量的主要指标。 （）电极丝的损耗 ３ 对于往复走丝的高速走丝电火花线切割机而 言。 用一定长度和直径的电极丝切割一定面积后 电 极丝直径的减小量称为电极的损耗。一般来讲， 在 加工过程中， 电极的损耗是不可避免的， 人们所追 求的是如何减少此类损耗， 降低因电极丝的损耗对
性， 使其最大切割速度稳定在１０ ｍ ／ ｉ以上， ０ｍ ２ ｎ ｍ
Ｓ Ｉ Ｎ Ｅ， ０ ， ： ０ ０ ２ ９ ９ －１ １ ＣＥ Ｃ ２ ８ ８ ０
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微细加工的补充方法， Ｅ Ｔ技术还在进一步发展 ＣＬ 完善中。
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一 ５ 一
万方数据
《 电加工与模具 》０４年第 ２期 ２０
徐述 ・ 专稿
加工精度的直接影响。 （） ４ 加工效率（ 加工速度） 加工速度是指在一定的加工条件下， 单位时间 内电极丝中心线在工件上切割的面积总和。低速走 丝 线 切 割 加 工 的 最 大 切 割 效 率 现 已 达 到 ５０ ０
的高速自适应控制系统 Ｐ ‘ Ｍ４ 如果采用新的高速电
极丝， 则加工效率可达５０ ２ｍｎ］， ０ ｍ ／ｉ１ 同时低 ｍ ［ａ
速走丝电火花线切割机采用闭环数字交（ 流伺服 直） 控制系统， 确保优良的动态性能和高速定位运动， 具 有 自动工具转换、 自动卸除废料、 自动穿丝、 电源适 应控制和短路 自动回退等技术， 自动化程度高， 已向 无人化加工发展。而高速走丝电火花线切割机虽切