数控电火花加工技术
数控电火花线切割加工工艺与编程
数控电火花线切割加工工艺与编程数控电火花线切割加工工艺与编程是一种创新的加工方法，它利用程序控制的电脑技术，将电火花线切割机器中的电气放电机构与移动控制机构的技术结合起来，精密地切割出各种复杂形状的金属材料或非金属材料，得到高精度的加工结果。
数控电火花线切割加工工艺的基本原理是利用放电加热将工件材料熔化或蒸发掉，并通过程序精确定位和控制电极与工件的距离，在放电中加以控制，使放电的控制和定位达到高精度的加工要求。
在数控电火花线切割加工工艺中，编程是非常关键的一环。
编程就是根据图样或三维模型建立数控切割程序的过程，其核心是刀具路径的优化和控制策略的确定。
编程需要遵循一定的规范，需要根据材料属性、机床性能、刀具特性等因素进行不同的处理。
数控电火花线切割加工工艺的编程过程中，需要首先进行几何建模，将模型导入电脑，然后进行CAD图形设计，确定刀具路径和控制策略，再建立CAM加工程序，得到数控切割的参数。
在编程中，需要考虑到材料的切割性能，加工过程中的热效应，断电保护、电极磨损等问题，使切割结果达到高质量和高效率。
在数控电火花线切割加工工艺的实施过程中，还需要注意一些技术要点。
首先是清洁工件表面，以确保电极与工件之间的间隙均匀；其次是对电极进行选择和安装，这需要结合切割材料的特性和要求；另外还需要标定工件坐标系，确保程序的准确性；最后是进行切割参数的优化，这需要进行多次试切，寻找最佳的加工参数。
数控电火花线切割加工工艺与编程具有很高的自动化程度，可以极大地提高加工效率和加工质量。
在精密工件制造、零部件加工、模具制作等领域得到广泛应用。
随着科技的不断进步，数控电火花线切割加工工艺和编程将会不断创新和完善，为现代制造业发展起到更加重要的作用。
数控电火花线切割加工
数控电火花线切割加工数控电火花线切割加工技术（简称EDM）是一种高精度加工技术。
从1970年代开始，欧美等国家就开始大规模应用EDM技术进行制造业的加工，尤其是钢模等工具的加工领域。
随着科学技术的迅速发展，EDM加工技术在国内的发展越来越迅猛。
本文将深入探讨EDM加工技术的基本原理、加工特点和应用领域。
一、EDM加工技术的原理EDM加工技术是一种利用电火花的放电原理进行加工的技术。
该技术是通过在工件表面上形成一个电火花放电区域，然后通过电极在工件上移动，从而以放电所破坏的任何材料为导向面进行放电加工。
其基本原理就是用铜电极和工件之间的电场来产生放电，以达到材料加工的效果。
二、EDM加工技术的特点1、高精度EDM加工技术具有非常高的加工精度。
最小加工精度可以达到几微米。
这种精度的实现主要得益于电极和工件之间的放电距离非常短，因此实现了高精度加工。
2、适用性广EDM加工技术是一种非接触式加工技术，不会产生机械性变形，还可以对材料进行无需透过的加工。
这种特点使得EDM加工技术被广泛应用于制造业的各个领域，如钢模、微孔加工、局部加热、特种材料加工等领域。
3、加工效率高EDM加工技术擅长处理小型工件，能够以高速度进行加工，并且适合加工硬度较高的材料。
其加工速度比传统加工方式快数倍。
同时，EDM加工技术还可以实现多种复杂形状的加工。
三、EDM加工技术的应用1、模具加工在模具的制造过程中，EDM加工技术几乎不可或缺。
在制造钢模等高精度模具时，人们越来越依赖EDM加工技术来提高高精度模具的生产效率和质量。
例如EDM加工技术可以用来制造汽车制动器，轮胎、零部件等。
2、微孔加工EDM加工技术在微细加工领域也具有潜力，可以用来加工出各类细小的孔洞和小圆形孔，例如墨盒的喷嘴孔、医疗器械的药孔等。
3、局部加热EDM在融合、碳化、钎焊和热处理等领域中，可充当局部加热剂，并被广泛地应用。
四、EDM加工技术发展趋势随着科学技术的不断发展，EDM加工技术还有很多的发展方向和潜力。
数控电火花线切割加工(教材)
6.3 数控电火花线切割工艺基础
三、电火花线切割典型夹具、附件及工件装夹 工件装夹的形式对加工精度有直接影响。电火花 线切割加工机床的夹具一般是在通用夹具上采用压板 螺钉固定工件。 1、通用工夹具、附件 （1）压板夹具 （2）磁性夹具 （3）分度夹具 （4）数控回转工作台
6.3 数控电火花线切割工艺基础
（4）工作液对加工指标的影响 低速走丝大都采用去离子水作为工作液，只 有在特殊精加工时才采用绝缘性能较高的煤油。 高速走丝大都使用专用乳化液。根据加工工 艺情况选用不同的乳化液。
6.3 数控电火花线切割工艺基础
（5）工件材料内部残余应力的影响 对热处理后的毛坯进行线切割时，由于残余应力的 影响容易变形。为了减小变形应该如下措施： 1）改善热处理工艺，减少内部残余应力。 2）减少切割体积，在淬火前先用切削加工方法把 中心部分材料切除或预钻孔，使热处理变形均匀发生。 3）精度要求高的，采用二次切割法。第一次加工 单边留下余量0.1~0.5㎜，余量大小根据淬硬程度、工 件厚度、壁厚等确定。第二次加工时将第一次加工的 变形切除。
6.3 数控电火花线切割工艺基础
（4）放电峰值电流ip 放电峰值电流是决定 单脉冲能量的主因素之一。 ip增大，单个脉冲 能量增多，切割速度迅速提高，表面粗糙度数 值增大，电极丝损耗比较大甚至容易断丝。加 工精度有所下降。粗加工及切割厚件时应取较 大的放电峰值电流，精加工时取较小的放电峰 值电流。 （5）放电波形 电火花线切割加工的脉冲电 源主要有晶体管矩形波脉冲电源和高频分组脉 冲电源。
数控电火花加工技术
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7.1 概述
• 7. 1 .3 数控电火花加工的分类 • 电火花加工按工具电极和工件相对运动的方式和用途的不同，大致
可分为电火花成型加工、线切割加工、电火花磨削加工、电火花同步 共扼回转加工、电火花高速小孔加工、电火花表面强化与刻字加工六 大类。前五类属于电火花成型、尺寸，是用于零件形状和尺寸改变的 加工方法;最后一种属于表面加工方法，用于改变或改善零件表面的 性质。其中线切割加工约占电火花加工的60% ,电火花成型加工约占 30%。随着电加工工艺的蓬勃发展，线切割加工就成了先进工艺制作 的标志。各类电火花加工的主要特点和用途见表7一1.
• 电火花加工的原理是基于工具电极和工件脉冲性火花放电时的电腐 蚀现象来蚀除金属，对工件进行尺寸加工，以达到工件尺寸形状、表 面质量等预定的要求。上一页 一页 返回7.1 概述
• 2.数控电火花加工的基本条件 • (1)工具电极和工件电极之间必须保持合理的距离。在该距离范围
内，既可以满足脉冲电压不断击穿介质，产生火花放电，又可以适应 在火花通道熄灭后介质消电离以及排出蚀除产物的要求。若两个电极 之间的距离过大，则脉冲电压不能击穿介质，不能产生火花放电;若 两电极短路，则在两个电极之间没有脉冲能量消耗，也不可能实现电 腐蚀加工。 • (2)两个电极之间必须充入介质。在进行电火花加工时，两个电极 之间为液体介质(专用工作液或工业煤油);在进行材料电火花表面强化 时，两个电极之间为气体介质。
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7.1 概述
• 著名的电火花机床有GF阿奇夏米尔电火花机床、阿奇电火花机床、 夏米尔电火花机床、米克朗电火花机床、孚尔默电火花机床、安德数 字电火花机床、北京凝华电火花机床、汉川电火花机床、团结普瑞玛 电火花机床、宝玛数控电火花机床、苏州三光电火花机床、苏州金光 电火花机床、迪蒙卡特电火花机床、力丰电火花机床、火花集团电火 花机床、三星电火花机床、华科数控电火花机床以及伊斯沃电火花机 床等。
第5章 电火花加工
第5章 电火花成型加工
1、碳素层的生成条件
（1）要有足够的温度 。
（2）要有足够多的电蚀产物，尤其是介质的热解产物---碳 粒子。 （3）要有足够的时间，以便在表面上形成一定厚度的碳素 层。 （ 4）采用负极性加工，因为碳素层宜在阳极表面生成。 （5）必须在油类介质中加工。
模具数控加工技术
第5章 电火花成型加工
5.3.1NH7145型数控电火花成型机用途和特点
主轴头
平动头
模具数控加工技术
第5章 电火花成型加工
模具数控加工技术
第5章 电火花成型加工
镀覆现象：
在具有一定离子导电的水介质中采用正极性加工时，会在 阴极表面撒还能够形成一层致密的电镀层的现象。
3、覆盖效应的优缺点：
在某种特定条件下由于覆盖层效应的作用，弥补了电极损 耗。如果处理不当，出现覆盖现象，将会使电极尺寸在加工 中超过了加工前的尺寸，反而破坏可加工精度。合理利用覆 盖层，有利于电极损耗。 电极低损耗加工、电极无损耗加工： 电极损耗 《 1％以下
1.为什么工具电极和工件之间必须保持合理的距离 （间隙）？【加工间隙、放电间隙】 若二电极距离过大，则脉冲电压不能击穿介质， 不能产生火花放电； 若二电极短路，则在二电极间没有脉冲能量的消 耗，也不可能实现电腐蚀加工；
两电极间的合理距离必须较小，但又不可短路；
若间隙过小（小于合理间隙），则会导致积炭， 甚至发生电弧。
一. 加工速度：
对电火花成型机：
是指在单位时间内，工件被蚀除的体积或重量。 （一般用体积）
vw=V/ t (mm3/min)
对电火花线切割机： 是指在单位时间内，工件被切面积。 (mm2/min)
一般情况下，生产厂家给出的是最大加工电流。
浅析数控电火花线切割加工工艺
浅析数控电火花线切割加工工艺【摘要】本文将数控电火花线切割实践教学工作中形成的线切割加工工艺从主要参数的选择、零件加工工艺和常见问题及对策三个方面进行论述，以此来解决加工速度和表面粗糙度、电极损耗、断丝等之间的矛盾。
【关键词】电火花线切割；参数选择；加工工艺；问题和对策0 前言电火花加工，与激光加工、电解加工等均属于特种加工方法，它是在一定的介质中，通过工具电极和工件电极之间脉冲放电产生高温将金属蚀除的作用而加工工件的方法，又称“电脉冲加工”或“电蚀加工”。
随着电火花加工技术的发展，在成型加工方面逐渐形成电火花成型加工和电火花线切割加工两种主要的加工方式，数控电火花线切割加工（Wire Cut EDM）也叫数控线切割加工，它是在电火花成型加工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，有时简称线切割。
它在对一些难切削的材料、非凡及复杂外形的零件的加工上较传统的切削加工方法具有明显的优势，因此被广泛应用于模具、工具、航空航天等制造加工领域。
当前国内外的线切割机已占电加工机床的60%以上。
我校教学过程中采用的设备是由泰州市方正数控机床厂生产的DK7740快走丝线切割机床，以钼丝作为工具电极，操作系统为立式电脑编程控制系统，最大切割厚度400mm，加工锥度±15°，最佳表面粗糙度值Ra≤2.5μm。
目前，我校数控电火花线切割教学的方式一种是课堂实验教学，多为2学时，介绍线切割机床的结构、原理、演示其加工过程；二是以机械创新实验群开设的选修课，其中数控线切割加工实验占8学时，在原课程实验的基础上，以体现学生创新能力、主动学习为宗旨进行该课程教学。
在实践教学过程中，经常会遇到如何选择合适的工艺参数问题，来解决加工速度和表面粗糙度、电极损耗、断丝等之间的矛盾，在解决这些问题的同时，我们对电火花线切割加工工艺进行了分析和研究。
1 数控电火花线切割主要参数的选择1.1 电加工参数的选择正确选择脉冲电源加工参数，可以提高加工工艺指标和加工的稳定性。
数控电火花加工的主要工艺指标及其提高途径
勇于开始，才能找到成功的路
t
i
＝
1200s
电 极 —纯 铜 工 件 —钢 加 工 极 性 —正
隙来不及消电离引起加工
稳定性变差，导致加工速
0 100 200 300 400 500 600 to / s
度降低。
图2 脉冲间隔与加工速度的关系曲线
• 3．峰值电流的影响
当脉冲宽度和脉冲间隔一定时，
vw / (mm3 / min)
在电火花加工过程中会不断产生气体、金属 屑末和碳黑等，如不及时排除，则加工很难 稳定地进行。加工稳定性不好，会使脉冲利 用率降低，加工速度降低。为便于排屑，一 般都采用冲油(或抽油)和电极抬起的办法。
冲(抽)油压力的影响度的关 系曲线
在加工中对于工件型腔较浅或易 于排屑的型腔，可以不采取任何 辅助排屑措施。但对于较难排屑 的加工，不冲(抽)油或冲(抽)油压 力过小，则因排屑不良产生的二 次放电的机会明显增多，从而导 致加工速度下降；但若冲油压力 过大，加工速度同样会降低。
0
10
100 1000 ti / s
图6 电极材料和加工极性对加工速度的影响
• 在加工中选择极性，不能只考虑加工速度，还必须考虑电极 损耗。如用石墨做电极时，正极性加工比负极性加工速度高， 但在粗加工中，电极损耗会很大。故在不计电极损耗的通孔 加工、取折断工具等情况，用正极性加工；而在用石墨电极 加工型腔的过程中，常采用负极性加工。
数控电火花加工的主要 工艺指标及其提高途径
2021/7/16
一、影响加工速度的主要因素
• 1 加工速度VWA：用以反映加工效率的
重要指标，通常所说的加工快慢。
(mm2/min)
• 影响加工速度的因素分电参数和非电参数两大
数控电火花机床操作加工
影 影响加工速度
响 的因素 电 火 花 影响加工精度 成 的因素 形 加 工 影响表面质量 因 的因素 素
? 矩形脉冲的峰值电流、脉冲宽度和脉间； ? 工件材料、工作液
? 机床精度、工件的装夹精度、电极制造及 装夹精度
? 放电间隙、电极损耗和加工斜度
? 脉冲宽度 ? 峰值电流
1133
第六章数控电火花机床操作加工
形 加
加工
工
的 条
原件
理
?必须使接在不同极性上的 工具和工件之间保持一定 的距离以形成放电间隙
?脉冲波形是单向的
?放电必须在具在有一定绝 缘性能的液体介质中进行
?有足够的脉冲放电能量， 以保证放电部位的金属被 熔化或气化
脉冲电流波形图
33
第六章数控电火花机床操作加工
自动进给调节装置能使工件和工具电极保持给定的放电间隙。脉冲电源输出的电
电
火
直接法
将凸模加长作电极，加工后去掉加长部分
花 成
凸模的加长部分选用与凸模不同的材料， 如铸铁、铜等粘接或钎焊在凸模上，与凸模一
形
起加工，以粘接或钎焊部分作穿孔电极的工作
加 工
混合法
部分。当凸、凹模配合间隙很小不好直接保证 放电间隙时时，可将电极的工作部分用化学浸 蚀法蚀除一层金属，反之，可以用电镀法将电
11
第六章数控电火花机床操作加工
常见的电火花成形加工机床由机床主体、脉冲电源、伺服系统、 工作液循环系统等几个部分组成。
电
?机床主体：用于夹持工具电
极及支承工件，保证它们的相对位
电
火 花
置，并实现电极在加工过程中的稳 火
定进给运动
花
?脉冲电源：把交流电流转换
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7.1 概述
• (6)脉冲放电后的电蚀产物必须及时排放至放电间隙之外，使重复性 放电顺利进行。
• 在电火花加工的生产实际中，上述过程通过两个途径完成。一个途 径是火花放电以及电腐蚀过程本身具备将蚀除产物排离的固有特性; 蚀除物以外的其余放电产物(如介质的汽化物)亦可以促进上述过程。 另一个途径是利用一些人为的辅助工艺措施，例如工作液的循环过滤， 加工中采用的冲、抽油措施等。
• 上述三要素，有时也称为电火花加工机床的三大件，它们共同组成 了电火花加工机床，以满足加工工艺的要求。
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7.1 概述
• 7. 1 .2 数控电火花加工的特点
• 与传统的金属切削加工相比，数控电火花加工具有以下加工特点: • （1)采用电火花加工零件，由于火花放电的电流密度很高，产生的
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7.1 概述
• (3)两个电极间的脉冲能量密度应足够大。在火花通道形成后，脉冲 电压变化不大，因此，通道的电流密度可以表示通道的能量密度。能 量密度足够大，才可以使被加工材料局部熔化或气化，从而在被加工 材料表面形成一个腐蚀痕(凹坑)，实现电火花加工。放电通道必须具 有足够大的峰值电流，通道才可以在脉冲期间得到维持。
第7章 数控电火花加工技术
• 7. 1 概述 • 7 .2 数控电火花线切割加工 • 7 .3 数控电火花成型加工
7.1 概述
• 电火花加工是在加工过程中，使工具与工件之间不断产生脉冲性的 火花放电，靠放电时局部、瞬时产生的高温把金属蚀除，以获得所需 要的形状和尺寸。因放电过程中可看见火花，故称之为电火花加工， 日、英、美称其为放电加工(Electrical Discharge Machining, EDM)，苏联称其为电蚀加工。电火花加工主要用于加工具有复杂形 状的型孔和型腔的模具和零件;加工各种硬、脆材料，如硬质合金和 淬火钢等;加工深细孔、异形孔、深槽、窄缝和切割薄片等;加工各种 成形刀具、样板和螺纹环规等工具和量具。
• 电火花加工的原理是基于工具电极和工件脉冲性火花放电时的电腐 蚀现象来蚀除金属，对工件进行尺寸加工，以达到工件尺寸形状、表 面质量等预定的要求。
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7.1 概述
• 2.数控电火花加工的基本条件 • (1)工具电极和工件电极之间必须保持合理的距离。在该距离范围
内，既可以满足脉冲电压不断击穿介质，产生火花放电，又可以适应 在火花通道熄灭后介质消电离以及排出蚀除产物的要求。若两个电极 之间的距离过大，则脉冲电压不能击穿介质，不能产生火花放电;若 两电极短路，则在两个电极之间没有脉冲能量消耗，也不可能实现电 腐蚀加工。 • (2)两个电极之间必须充入介质。在进行电火花加工时，两个电极 之间为液体介质(专用工作液或工业煤油);在进行材料电火花表面强化 时，两个电极之间为气体介质。
• (4)放电必须是短时间的脉冲放电。由于放电时间短，使放电时产 生的热能来不及在被加工材料内部扩散，从而把能量作用局限在很小 范围内，保持火花放电的冷极特性。
• (5)脉冲放电需重复多次进行，并且多次脉冲放电在时间上和空间 上是分散的。这里包含两方面的意义:其一，时间上相邻的两个脉冲 不在同一点上形成通道;其二，若在一定时间范围内脉冲放电集中发 生在某一区域，则在另一段时间内，脉冲放电应转移到另一区域。只 有如此，才能避免积炭现象，进而避免发生电弧和局部烧伤。
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7.1 概述
• 凝，形成固体的金属微粒，被工作液带走。这时在工件表面上便留下 一个微小的凹坑痕迹，放电短暂停歇，两电极间工作液恢复绝缘状态。 紧接着，下一个脉冲电压又在两电极相对接近的另一点处击穿，产生 火花放电，重复上述过程。这样，虽然每个脉冲放电蚀除的金属量极 少，但因每秒有成千上万次脉冲放电作用，就能蚀除较多的金属，具 有一定的生产率。在保持工具电极与工件之间恒定放电间隙的条件下， 一边蚀除工件，一边使工具电极不断地向工件进给，最后便加工出与 工具电极形状相对应的形状来。因此，只要改变工具电极的形状和工 具电极与工件之间的相对运动方式，就能加工出各种复杂的型面。
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7.1 概述
• (放电间隙，并在线调整。
• (3)工作液净化与循环系统。工作液的作用是使能量集中，强化加 工过程，带走放电时所产生的热量和电蚀产物。工作液系统包括工作 液的储存冷却、循环及其调节与保护、过滤以及利用工作液强迫循环 系统。
高温足以熔化和气化任何导电材料。因此，可以加工任何硬、脆、软、 钻或高熔点金属材料，包括热处理后的钢制零件。这样利用电火花对 零件加工成形后，可不受热处理后变形的影响，从而提高了零件的加 工精度。 • (2)电火花加工由于不是靠刀具的机械方法去除，加工时无任何机 械力作用，也无任何因素限制，因此可以用来加工小孔、窄槽及各种 复杂形状的形孔及型腔以及利用一般加工方法难以加工的零件，给零 件加工提供了方便性。
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7.1 概述
• 7. 1 .1 数控电火花加工原理
• 电火花加工是在一定的介质中通过工具电极和工件电极之间的脉冲 放电的电蚀作用，对工件进行加工的方法。电火花加工的原理如图7 一1所示。工件1与工具4分别与脉冲电源2的正、负两极连接。自动 进给调节装置3(此处为液压油缸和活塞)使工具和工件之间一直保持 适当的放电间隙，当脉冲电压加到两极(工件1与工具4)之间，便将工 件与工具之间间隙最小处或绝缘强度最弱处击穿介质，在该局部产生 火花放电，在放电的微细通道中瞬时集中大量的热能，温度可高达10 000℃以上，压力一也急剧变化，从而使这一点工作表面局部微量的 金属材料立刻熔化、气化，并爆炸式地飞溅到工作液中，迅速冷
• 3.数控电火花加工机尿的组成及作用 • 要实现电火花加工过程，机床必须具备三个要素，即脉冲电源、机
械部分和自动控制系统、工作液净化与循环系统。 • (1)脉冲电源。加在放电间隙上的电压必须是脉冲的，否则，放电
将成为连续的电弧。所谓脉冲电源，实际就是一种电气线路或装置， 它们能发出具有足够能量的脉冲电压。