基于电火花线切割加工变频进给的研究教学案例
电火花线切割实训课课程思政探索与实践
电火花线切割实训课课程思政探索与实践
贺声阳;王迪;郑耀辉
【期刊名称】《黑龙江教育:理论与实践》
【年(卷),期】2022()12
【摘要】实训教学过程中要始终坚持把立德树人作为中心环节,把思想政治工作贯穿教育教学全过程。
文章结合电火花线切割实训课程的特点,深入挖掘课程思政元素,适时融入课程思政内容,形成教学内容与爱国主义教育、人生观价值观塑造、职业素养培养、科创精神培养、实干精神塑造、劳动素养培养相结合的研究与实践体系,将全方位育人与实训环节有机结合,达到预期的课程思政育人成效。
【总页数】3页(P71-73)
【作者】贺声阳;王迪;郑耀辉
【作者单位】沈阳航空航天大学工程训练中心;沈阳航空航天大学
【正文语种】中文
【中图分类】G641
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电火花成型与线切割加工实验报告
《电火花成形与线切割加工》实验报告1、线切割加工一、机床的结构及工作原理结构体：1654327 图1 线切割机床结构图1图2 线切割机床结构图2 1－绝缘底板2－工件3－钼丝4－导向轮5－脉冲电源6－支架7－贮丝筒8-送丝机构9-切削液控制机构工作原则：与传统的切削方法不同，电火花加工是一种利用刀具电极与工件两极之间的脉冲放电产生的电腐蚀现象来加工工件尺寸的加工方法。
电偶腐蚀现象最简单的例子之一是电气开关触点的电偶腐蚀，这是由触点打开和关闭时产生的火花引起的，逐渐损坏触点。
火花腐蚀的主要原因是：火花放电时，火花通道内瞬间产生高温热源，使局部金属熔化汽化并腐蚀。
但这种简单的电蚀还不能构成实用的电火花加工。
线切割机加工的基本原理是用移动的金属丝（直径0.02～0.3mm的钼丝或黄铜丝）作为工具电极，在金属丝和工件之间施加脉冲电流产生放电腐蚀。
切割工件。
工件接高频脉冲电源正极，电极丝接负极，即采用正极性处理。
工作流体介质浇注在工件之间。
当电频脉冲电源通电时，随着工作流体的电离和击穿，形成放电通道，电子高速跑向正极，正离子跑向负极，所以电能转化为动能，粒子相互碰撞。
反过来，材料的冲击将动能转化为热能。
在放电通道中，正极和负极表面分别成为瞬间热源，达到极高的温度，使工作流体介质汽化、热裂和分图3 电火花线切割机床铭牌8 9解，使金属熔化、沸腾、汽化材料。
在热膨胀、局部微爆、电动力学、流体动力学等综合作用下，被腐蚀的金属颗粒随着电极丝和工作液的运动和冲刷被甩出放电区，形成凹坑。
在金属表面。
在脉冲间隔期间，工作流体的介质被去离子，放电通道中的带电粒子重新结合成中性粒子，恢复了工作流体的绝缘性能。
由于加工过程是连续的，由控制系统控制步进电机，使工作台在水平面内沿两个坐标方向运动，使工件逐渐切削成各种形状。
二、机床界面及主要功能介绍（操作流程及功能）零：设置加工坐标的原点。
起点：使加工起点回到设定的坐标原点。
中心：自动移动到工件的中心。
基于工作过程导向的《数控电火花线切割加工技术》课程设计
为 目的 ， 以必需 、 够用为度 ” 的原则。 不求知识系统化 ， 而以 能力为本位。 提高实践操作能力是 目的。 其中质量和精度 是实现项 目任务的保证。学完项 目任务 ， 就完成了项 目从
简单 到复杂 的过程 ， 通过任务完成 ， 提高兴趣 ， 增加成 就 感， 感受项 目过程的乐趣。 表 １ 为教学项 目设计 的明细表。 表１ 《 数控电火花线切割加工技术》 教学项目 设计明细
摘要 ： 《 数控 电火花线切割加工技术》 是天 津现代职业技 术学院精密机械技 术专业群建设的技 术核 心课程。通过对 传统课程的整合 ， 基 于工作过程导向设计 了教 学项 目， 开发 了适合项 目教 学的一体化校本教材 ， 并在教 学实施 中进行 了
实践 验 证 ， 该课 程 开发 对 于 整 个专 业 群 的 建设 将 起 到 了积 极 的 示 范作 用。
【 教学设计】
基于工作过程导向的《 数控 电火花线切割加工技术》 课程设计
战忠秋 ， 一 ， 孙 爽 ， 李国琴 ， 魏 莹
３ ０ ０ ３ ５ ０ ； （ １ ． 天津职业技术师范大学 ， 天津 ３ ０ ０ ２ ２ ２ ； ２ ． 天津现代职业技术学院， 天津 ３ ． 天津市南洋工业学校， 天津 ３ ０ ０ ３ ５ ０ ）
项 目名 称 设计 学 时
项 目一 ： 数控 电火花线切割加工原理及其应用 项 目二 ： 数控 电火花线 切割加工基本工艺
８ 学时 ４学时
项 目三 ： 数控 电 火 花线切割人工 编程技术
项 目四 ：数 控 电火 花线 切割 自动 编程 技 术 （ Ｃ Ａ ＸＡ线 切割 ）
１ ２ 学时
一
．
、
课 程 开发 思想
【教学课题】电火花加工的原理、特点及分类【教学目的】1)、重点掌握
【教学课题】电火花加工的原理、特点及分类【教学目的】：1）、重点掌握电火花加工的物理本质；2）、掌握电火花线切割、成形加工的异同点。
3）、熟悉电火花加工的特点及其适用范围；【教学重点及难点】：电火花加工中一次放电现象所经过的过程【教学方法】：讲授、多媒体辅助教学等【教学准备】：多媒体课件【教学过程设想】：1、导入新课：通过电火花产品演示导入（提高学生学习的主动性、积极性及好奇心）2、讲授新课：讲授电火花的基本原理和基本工作过程后，播放电火花工作的全过程，进一步熟悉电火花加工的原理。
同时可使静态、抽象的概念动态、具体、直观化，进一步提高学生的学习兴趣。
3、突破难点：电火花加工中一次放电现象所经过的过程是本节的重点，通过多媒体播放，ppt课件展示讲解让学生掌握电火花加工的工作过程和原理。
4、知识拓展：课前布置学生查阅资料了解电火花加工及其应用领域，了解目前制造业的最新加工手段。
让学生以小组为单位查阅资料，课堂分享。
一次培养学生的自主学习能力，查阅资料能力，协作工作能力。
【教学时间】：1课时【教学过程】1.请一个小组展示收集的电火花加工零件，并做简单介绍。
引出问题：什么是电火花加工？2.新课讲授电火花加工（Electrical Discharge Machining,简称EDM）是通过工件和工具电极间的放电而有控制地去除工件材料，以及使材料变形、改变性能的特种加工。
其中成形加工适用于各种孔、槽模具，还可刻字、表面强化等；切割加工适用于各种冲模、粉末冶金模及工件，各种样板、磁钢及硅钢片的冲片，钼、钨、半导体或贵重金属。
（ppt课件）播放电火花加工视频（完整的加工过程,）基本原理一次电火花放电所经历的过程：电离—放电—热膨胀—抛金属—消电离图1-11—工件；2—脉冲电源；3—自动进给装置4—工具电极；5—工作液；6—过滤器；7—泵(ppt课件)电火花放电动画演示（ppt课件）电火花加工的物理本质电火花加工基于电火花腐蚀原理，是在工具电极与工件电极相互靠近时，极间形成脉冲性火花放电，在电火花通道中产生瞬时高温，使金属局部熔化，甚至气化，从而将金属蚀除下来。
项目教学法在数控电火花线切割中的应用
案， 让学生在项 目完成的过程中学 习知识 ， 提高技能 。 学
生 学 习 的重 点 在 于 学 习 过程 而 非 结 果 ， 师 不 是 教 学 中 教 的 主 导者 ， 而是 学 生 学 习 过 程 中 的指 导 者 和 监 督 者 。项
目教学法糅合了“ 探究教学法 案例教学法 ” 的特点 ， 集
等。
４ 实施。 ．
首先 向学 生展 示“ 鲁班 锁 ’ 型 ， 明 应用 电火 花 线 ’ 模 说
切割技术 ， 制作鲁班 锁金属模型为实训项 目， 简单地说 明制作过程 中所涉及到 的专业知识和难 点， 需要完 成的
在 实施 过程中 ， 学生会遇到各种各样 的问题， 教师
应 鼓 励 学 生积 极 地 探 索 和 解 决 问题 ， 并提 供 解 决 问题 的
圈点／
项目 教学法在数控屯火花线切割中的应用
何 智
摘 要 ： 目教学是师 生为完成 某一具体 的工作任 务而展开的教 学活 项
动。它不仅能增强学生的动手能力、 思维能力、 探究能力、 创新能力和社会实
践能力。 同时又能构建一个开放 、 究型的学习环境 。 研 本文通过 电火花线切割 实训中“ 鲁班锁” Ｉ的 实施 ， 项 １ １ 阐述了这种教 学方
的合 作 意 识 ， 形成 真 正 的 讨论 ， 让学 生 在 团 队 中进 步 。 ３ ．修 订 计划 。
组， 小组成 员共 同完 成“ 定计划 、 订计划 、 制 修 实施、 评 价、 总结” 几个环节 （ 图 ２ 。 中“ 见 ）其 制定计划、 实施方案 、
计划 的修订 由教师与合作学 习小组成员共同商讨 ， 审查计划的可行性 。教师无论肯定或者质疑小组计划 ， 都能有效地激励学生学习， 形成一种学生主动学 习的氛
电火花加工工艺及实例
精密零件的电火花加工
总结词
高精度、高表面质量、高稳定性
详细描述
电火花加工在精密零件加工中具有高精度、高表面质量和高度稳定性的特点。通过精确控制加工参数 和操作方法，可以制造出具有高精度和高表面质量的精密零件，满足各种高精度和高性能产品的需求 。
开发新的电火花加工电源和工具电极材料
高频脉冲电源
01
开发高频脉冲电源，提高加工速度和稳定性。
智能电源
02
开发智能电源，根据加工需求自动调整参数，提高加工效率和
精度。
新材料电极
03
研究新型电极材料，如陶瓷、金刚石等，提高电极的硬度和耐
磨性。
感谢您的观看
THANKS
多轴联动加工技术
采用多轴联动加工中心， 实现多轴同时控制，提高 加工速度和效率。
高效排屑技术
优化排屑系统，减少加工 过程中的排屑时间，提高 加工效率。
提高加工精度
高精度电极材料
采用高精度电极材料，如石墨、铜合金等，提高 电极的精度和稳定性。
精密定位技术
采用高精度定位系统，如光栅尺、激光干涉仪等 ，提高加工位置的精度和稳定性。
电火花加工工作液的选择与使用
工作液种类
电火花加工工作液主要有煤油、 机油、酒精等，选择合适的工作 液可以提高加工效率、减小电极
损耗和防止工件腐蚀。
工作液浓度
工作液的浓度对加工性能有很大 影响，浓度过高或过低都会影响 加工效果，应根据加工要求调整
工作液的浓度。
工作液循环
工作液的循环可以带走加工过程 中产生的热量和切削屑，保持加 工区域的清洁，提高加工精度和
提高电火花线切割机床加工精度的方法
因 目前常用的钼丝规格为 ４ ． ０２ ｍ ， １— ． ｍ，根据 原机 ｏ 床的具体结构情况 ，钼丝之间留有一定的间隙，改变 后的同步带如 图 ７ ｂ 示 ，其 同步带 轮齿数 比为 １／ （） ５ １５ ０ ，保证钼丝的正确缠绕 。
齿轮 传动 贮丝 筒 直流 电机 同 步带 传动 贮丝 简 直流 电机
・
１ ０・ ０
机床与液压
第３ ８卷
信号 。步进电动机 的相电流与转角之间的变化规律如
２／ ０ ０８ ，改进后仍 满足 一个脉 冲 当量使 工作 台位移
为：
图 ５示 ，可以看 出其相 电流变 化最 大相对 变 化率为 ３ ％ ，与原 步进 电 动机 比较 ，变 化率 下 降 了 １ ％， １ ９
（ ） 墙 前 ａ改
【 ） 造 后 ｂ改
图 ７ 贮 丝 简传 动 示 意 图
图 ６ 改进后机床进给系统传动示意图
４ 结束语
改进后 的电火花线切割机床 ，调试时 间比以前缩
措施三 ：将贮丝机构 的一对齿轮减速改为 同步带
传动，起到吸振 、缓冲的作用 ，使丝筒运行平稳。 ３ 具体 实施方 案
数控 机床 工 作 台运 动 要 满 足 插 补 原 理 ，故 电 火花 线切 割 机 床工 作 台运 动 时 ，要 一 步一 步 的移
短了 ２ ％ ，尺寸 误 差 值 和 表 面 粗糙 度 值 都 降 低 了 ０
１ ％。贮丝机构传动丝杆 ，由原来的半 年更换 ，延续 ５ 到３ 年还在使用 。改进后 的成本有所将低 ，用户对机 床实用情况 的满意度提高。
为使原机床 改造既成本低又解决问题 ，保 留原传 动丝杆 ，选用输 出力矩 波动小的五相十拍步进电动机
线切割加工范例
线切割加工范例全文共四篇示例，供读者参考第一篇示例：线切割加工是一种常见的金属加工方式，它通过使用高压水流或电火花，将金属材料切割成所需的形状和尺寸。
在现代工业生产中，线切割加工被广泛应用于各种领域，包括汽车制造、航空航天、电子设备等。
本文将介绍线切割加工的工作原理、设备以及一些实际应用范例，希望能为您对线切割加工有更深入的了解。
一、工作原理线切割加工的工作原理主要分为两种，即高压水流切割和电火花切割。
1. 高压水流切割：高压水流切割是利用高达数千甚至数万psi的水流，通过喷嘴喷射出来，对金属材料进行切割。
水流在经过特殊设计的喷嘴后，形成高速的射流，对金属材料产生强烈冲击力，从而将其切割开。
高压水流切割具有切割速度快、精度高、无热变形等优点，适用于各种硬度的金属材料。
2. 电火花切割：电火花切割是通过在两个金属板之间产生电火花，将金属材料熔化并蒸发，从而实现切割。
电火花切割具有切口干净、精度高、适用于复杂形状的金属件等优点，但是切割速度较慢，适用于需要高精度的切割工艺。
二、设备1. 高压水切割机：高压水切割机主要由高压泵、控制系统、切割头等部件组成。
高压泵能将水流压力提升到数千psi以上，控制系统可以精确控制切割头的运动轨迹，从而实现高精度的切割。
2. 电火花切割机：电火花切割机主要由控制系统、电极、工件、电解液等部件组成。
通过在工件表面产生电火花，将金属材料熔化并蒸发，实现切割。
控制系统可以控制电火花的位置和强度，从而实现精确切割。
三、应用范例线切割加工在各种领域中都有广泛的应用，下面将介绍一些实际应用范例。
1. 汽车制造：汽车是线切割加工的重要应用领域之一。
通过线切割加工，可以对汽车零部件进行精确切割，如车身、发动机零件、底盘等，从而提高汽车的质量和性能。
2. 航空航天：航空航天是对精度要求较高的行业，线切割加工在航空航天中具有重要的应用价值。
通过线切割加工，可以制造出各种复杂形状的航空零部件，如飞机机身、发动机零件、附件等。
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前言：
在目前的模具加工中 ,由于电火花线 切割机床在加工中不产生大的切削力 ,异形件便于加工 ,且加工效率较高 , 故应用比较广泛。在电火花线切割加 工中 ,加工的进给速度是由变频电路 控制的 ,它能使钼丝的进给速度 “跟 踪” 工件的蚀除速度 ,防止放电间隙 开路或短路 ,而自动维持一个合适的 放电间隙。
求短路电流的方法
实测法
实测短路电流的方法 ,用一根较粗的导线或螺丝刀 ,人为地 将脉冲电源输出端搭接短路 ,此时由电流表上读得的数值即 为短路电流值。按此法可对上述电源将不同电压、不同脉宽 间隔比时的短路电流列成一表 ,以备随时查用。本方法可使 操作工人在调节、 寻找最佳变频进给速度时有一个明确的目 标值 ,可很快地调节到较好的进给和加工状态的大致范围 ,必 要时再根据前述电流表和电压表指针的摆动方向 ,补 偿调节 到表针稳定不动的状态。在此必须指出 ,所有上述调节方法 , 都必须在工作液供给充足 ,导轮精度良好 ,钼丝松紧合适等正 常切割条件下才能取得较好的效果。
变频进给控制电路调整环节
有些安装在机床控制柜内部 ,它在出厂时 已调整好 ,一般不应再变动 。
调节旋钮则安装在控制台操作面上 , 操作工人可以根据工件材料、 厚度及 加工规准等来调节此旋钮 ,以改变进 给速度.
调节合理的变频进给速度的方法
调节合理的变频进给速度的方法有几 种 ,现介绍一种用电流表根据工作电 流和短路电流的比值来更快速、有效 地调节最佳变频进给速度的方法.
基于电火花线切割加工变频进给的研究
陈 辉 ,邵 林
班级：机制112 学生：徐英台 学号：110102242
LOGO
摘要：
电火花线切割加工中变频进给速度调得过 快或过慢 ,都会造成加工不稳定 ,切割速 度低 ,易断丝。而用矩形脉冲电源进行线 切割加工时 ,不管工件材料、 厚度、 规 准大小 ,只要调节变频进给旋钮 ,把加工 电流调节到大约等于短路电流的70 %～80 %时 ,变频进给速度最合理 ,加工最稳定 , 切割速度最高。
LOGO
变频进给控制电路改善前后分析
变频进给控制电路
LOGO
变频进给控制电路改善前后分析
改进的取样电路
LOGO
注意事项
变频进给的电路能自动跟踪工件的蚀除速度并始终维 持某一放电间隙(不会开路不走或短路闷死) ,但不可错误地 认为加工时可不必或可随便调节变频进给量。实际上某一 具体加工条件下只存在一个相应的最佳进给量 ,此时钼丝的 际可能的蚀除速度(称欠跟踪或欠 进给) ,则加工状态偏开路 ,无形中降低了生产率 ;如果设置 好的进给速度大于工件实际可能的蚀除速度(过跟踪或过进给) , 则加工状态偏短路 ,实际进给和切割速度反而也将下 降 ,而且增加了断丝和 “短路闷死” 的危险。实际上 ,由于进 给系统中步进电机、 传动部件等有机械惯性及滞后现象 ,不 论是欠进给或过进给 ,都将使进给速度忽快忽慢 ,加工过程 变得不稳定。因此 ,合理调节变频进给是很重要的。
加工电流与短路电流的最佳比值
当火花放电的维持电压 ue 为 20V 时 ,用不同空载电压 的脉冲电源加工时 ,加工电流与短路电流的最佳比值见表 1
求短路电流的方法
计算法
计算短路电流的方法 ,例如某种电源的空载 电压为100V ,每管的限流电阻为 25 Ω,则每 管导通时的最大电流为4A ,6 管全用时 ,导 通时的短路峰值电流为 24A ,没加工时脉宽 和间隔的比值为 1:5 ,则短路时的短路电流( 平均值)为 :24(15 + 1) = 4A由此 ,切割 加工时当调节到加工电流为 4A × 0. 8 = 3. 2A 时 ,进给速度和切割速度基本上为最 佳。
结束语
综上所述 ,在数控电火花线切割中 ,合理调节变频 进给是很重要的。进给速度调得过快 ,超过工件的蚀 除速度 ,会频繁地出现短路 ,使实际切割速度反而降 低 ;进给速度调得过慢 ,大大落后于工件可能的蚀除 速度 ,极间偏开路 ,使脉冲利用率过低 ,切割速度大 大降低。这两种情况 ,都可能引起进给速度忽快忽慢 ,造成加工不稳定 ,且易断丝 ,加工表面出现不稳定 条纹 ,或出现烧蚀现象。由此可见 ,只有将进给速度 调得适宜 ,才能加工稳定 ,切割速度高 ,加工表面细 而亮 ,丝纹均匀 ,获得较好的表面粗糙度和较高的精 度。
合理调整变频进给的方法
根据工人长期操作实践的经验 ,并经理论推导证明 ,用矩形脉 冲电源进行线切割加工时 ,不管工件材料、 厚度、 规准大小 ,只要调节变频进给旋钮把加工电流(即电流表上指示出的平 均电流)调节到大约等于短路电流(即脉冲电源短路时表上指 示的电流) 的 70 %～80 %时 ,基本上即为最佳工作状态 ,即此时变频进给速度最合理 ,加工最稳定 ,切割速度最高。 更严格、 准确地说 ,加工电流与短路电流的最佳比值β 与脉冲电源的空载电压即峰值电压 ui 和火花放电的维持电 压 ue有一定关系 ,具体为 :β= 1 -ueΠ ui