特种加工技术

第7章特种加工技术

7.1 数控电火花线切割加工

电火花线切割加工是电火花加工的一个分支，是一种直接利用电能和热能进行加工的工艺方法，它用一根移动着的导线（电极丝）作为工具电极对工件进行切割，故称线切割加工。线切割加工中，工件和电极丝的相对运动是由数字控制实现的，故又称为数控电火花线切割加工，简称线切割加工。

7.1.1数控电火花线切割加工机床的分类与组成

1、数控电火花线切割加工机床的分类

（1）按走丝速度分：可分为慢速走丝方式和高速走丝方式线切割机床。

（2）按加工特点分：可分为大、中、小型以及普通直壁切割型与锥度切割型线切割机床。

（3）按脉冲电源形式分：可分为RC电源、晶体管电源、分组脉冲电源及自适应控制电源线切割机床。

数控电火花线切割加工机床的型号示例

基斗参数代号，表示天向工作台行程为250mm ；

型别代号（7为快速走各，6为慢速走丝人

组别代兮（电犬花加工机床〉

机床特性代号，数控）

机床类别（电加工机床〉

2、数控电火花线切割加工机床的基本组成

数控电火花线切割加工机床可分为机床主机和控制台两大部分。

1）控制台

控制台中装有控制系统和自动编程系统，能在控制台中进行自动编程和对机床坐标工作台的运动进行数字控制。

2）机床主机

机床主机主要包括坐标工作台、运丝机构、丝架、冷却系统和床身五个部分。图8-1为快走丝线切割机床主机示意图。

（1）坐标工作台它用来装夹被加工的工件，其运动分别由两个步进电机控制。

（2）运丝机构它用来控制电极丝与工件之间产生相对运动。

（3）丝架它与运丝机构一起构成电极丝的运动系统。它的功能主要是对电极丝起支撑作用，并使电极丝工作部分与工作台平面保持一定的几何角度，以满足各种工件（如带锥工件）加工的需要。

（4）冷却系统它用来提供有一定绝缘性能的工作介质——工作液，同时可对工件和电极丝进行冷却。

7.1.2数控电火花线切割的加工工艺与工装

1、数控电火花线切割的加工工艺线切割的加工工艺主要是电加工参数和机械参数的合理选择。电加工参数包括脉冲宽度和频率、放电间隙、峰值电流等。机械参数包括进给速度和走丝速度等。应综合考虑各参数对加工的影响，合理地选择工艺参数，在保证工件加工质量的前提下，提高生产率，降低生产成本。

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。粗加工时，应选用较大的加工电流和大的脉冲能量，可获得较高的材料去除率（即加工生产率）。而精加工时，应选用较小的加工电流和小的单个脉冲能量，可获得加工工件较低的表面粗糙度。加工电流就是指通过加工区的电流平均值，单个脉冲能量大小，主要由脉冲宽度、峰值电流、加工幅值电压决定。脉冲宽度是指脉冲放电时脉冲电流持续的时间，峰值电流指放电加工时脉冲电流峰值，加工幅值电压指放电加工时脉冲电压的峰值。

下列电规准实例可供使用时参考：

（1）精加工：脉冲宽度选择最小档，电压幅值选择低档，幅值电压为75V 左右，接通一到二个功率管，调节变频电位器，加工电流控制在0.8~1.2A,加工表面粗糙度Ra w 2.5um。

（2）最大材料去除率加工：脉冲宽度选择四~五档，电压幅值选取“高”值，幅值电压

为100V左右，功率管全部接通，调节变频电位器，加工电流控制在4~4.5A，可获得

2

100mm /min 左右的去除率（加工生产率）。（材料厚度在40~60mm 左右）。

（3）大厚度工件加工（＞300mm）:幅值电压打至“高”档，脉冲宽度选五~六档，功率

2 管开4~5个，加工电流控制在

2.5~3A,材料去除率〉30 mm伽泊。

（4）较大厚度工件加工（60~100mm）:幅值电压打至高档，脉冲宽度选取五档，功率管

2

开4个左右，加工电流调至2.5~3A，材料去除率50~60 mm /min。

（5）薄工件加工:幅值电压选低档，脉冲宽度选第一或第二档，功率管开2~3个，加工电流调至1A 左右。

注意，改变加工的电规准，必须关断脉冲电源输出，（调整间隔电位器RP1 除外），在加工过程中一般不应改变加工电规准，否则会造成加工表面粗糙度不一样。

2、机械参数的选择对于普通的快走丝线切割机床，其走丝速度一般都是固定不变的。进给速度的调整主要是电极丝与工件之间的间隙调整。切割加工时进给速度和电蚀速度要协调好，不要欠跟踪或跟踪过紧。进给速度的调整主要靠调节变频进给量，在某一具体加工条件下，只存在一个相应的最佳进给量，此时钼丝的进给速度恰好等于工件实际可能的最大蚀除速度。欠跟踪时使加工经常处于开路状态，无形中降低了生产率，且电流不稳定，容易造成断丝，过紧跟踪时容易造成短路，也会降价材料去除率。一般调节变频进给，使加工电流为短路电流的0.85倍左右（电流表指针略有晃动即可）。就可保证为最佳工作状态，即此时变频进给速度最合理、加工

最稳定、切割速度最高。表8-1给出了根据进给状态调整变频的方法。

实频状态进给状态加工面状况切割速度电极丝变频调整

过跟踪慢而稳焦褐色低略焦，老化快应减慢进给速度

欠跟踪

忽慢忽快不

均匀

不光洁易出深痕

较快

易烧丝，丝上

有白斑伤痕

应加快进给速度欠佳跟踪慢而稳略焦褐，有条纹低焦色应稍增加进给速度最佳跟踪很稳发白，光洁快发白，老化慢不需再调整

表8-1 根据进给状态调整变频的方法

2、电火花线切割加工工艺装备的应用工件装夹的形式对加工精度有直接影响。一般是在通用夹具上采用压板螺钉固定工件。为了适应各种形状工件加工的需要，还可使用磁性夹具或专用夹具。

1)常用夹具的名称、用途及使用方法 (1 )压板夹具它主要用于固定平板状

的工件，对于稍大的工件要成对使用。夹具上如有定位基准面，则加工前应预先用划针或百分表将夹具定位基准面与工作台对应的导轨校正平行，这样在加工批量工件时较方便，因

为切割型腔的划线一般是以模板的某一面为基准。夹具成对使用时两件基准面的高度一定要相等，否则切割出的型腔与工件端面不垂直，造成废品。在夹具上加工出 V形的基准，则可用以夹持轴类工

件。

(2)磁性夹具采用磁性工作台或磁性表座夹持工件，主要适应于夹持钢质工件，因它靠磁力吸住工件，故不需要压板和螺钉，操作快速方便，定位后不会因压紧而变动，如图8-2 所示。

2)工件装夹的一般要求

(1)工件的基准面应清洁无毛刺。经热处理的工件，在穿丝孔内及扩孔的台阶处，要清除热处理残物及氧化皮。

(2)夹具应具有必要的精度，将其稳固地固定在工作台上，拧紧螺丝时用力要均匀。

(3)工件装夹的位置应有利于工件找正，并与机床的行程相适应，工作台移动时工件不得与丝架相碰。

(4)对工件的夹紧力要均匀，不得使工件变形或翘起。

(5)大批零件加工时，最好采用专用夹具，以提高生产效率。

(6)细小、精密、薄壁的工件应固定在不易变形的辅助夹具上。

图8-3百分表找正图8-4划线找正

磁靴

铜焊层