慢走丝线切割的工作原理
慢走丝线切割机床走丝系统的研究与开发
慢走丝线切割机床走丝系统的开发与研究e（ee）指导教师：e[摘要]本论文是针对慢走丝线切割机床走丝系统的开发与研究而进行研究的，对于慢走丝线切割机床来说，走丝系统的重要性已经不言而喻了，因为线切割机床的工作是基于电极丝而进行的，而走丝系统则是控制电极丝的张力，走丝速度的。
走丝系统的好坏决定了线切割机床的加工精度和加工质量，可以说，走丝系统就是线切割机床的检测表，体现了线切割机床的水平以及质量。
而近几年来随着民用工业和军用工业的发展，对于工件的加工精度和表面质量的要求也越来越高，随着细微化，高精度的发展趋势，现有的慢走丝线切割机床已经越来越难以满足加工需求，所以，对于线切割机床的核心——走丝系统的开发与研究也就变得势在必行了，也使的这个研究具有了非凡的意义。
本文是针对低速走丝线切割机床开发而进行研究的，通过查阅了大量国内外有关电火花线切割机床的资料和文献，对现阶段慢走丝线切割机床的发展趋势进行分析，总结了国内外慢走丝线切割机床走丝系统中对于恒张力控制和恒丝速控制的发展和应用现状，对各种恒张力，恒丝速控制其进行了分析。
在这些的基础上建立以PC机为控制系统主控单元，以运动控制卡和D/A输出卡功能模块为转换输入输出，以步进电机为丝速控制执行元件，磁粉制动器为张力控制执行元件的张力控制系统；分析了走丝控制系统中主要元件的工作原理。
根据以上的基础理论对慢走丝线切割机床走丝系统进行设计与研究。
[关键词]慢走丝线切割机床; 走丝系统; 恒速恒张力控制The Develop And Research WEDM-LS wire feed systemee(ee)Tutor : eeAbstract：This article is mainly research about the wire-feeding system of WEDM-LS, about WEDM-LS, the wire-feeding system is very important, because every part of the wire feed system has reflected the level and quality of the machine tool, and the wire-feeding system is control the tension and wire-speed of wire. The quality of wire-feeding influence the surface quality of processing work piece directly, one word, the wire-feeding reflect the quality of WEDM-LS, show us the level and quality of WEDM-LS. These years with the development of civil industrial and military industrial, the requirements is increasingly of workpiece about the machining accuracy and surface quality, with the developing of micro and high precise manufacture, existing WEDM-LS increasingly difficult to fulfill processing needs, so for the core of WEDM-LS—the develop and research of wire-feeding become very important.，also make this research has a different means.The article is mainly about the research according to the development of WEDM-LS, in this paper on basis of a lot of domestic and overseas technique literature on WEDM-LS, analysis about the tend of WEDM-LS，summarized the development and application of the constant tension control for electrode wire of the WEDM-LS, analysis the control of the constant tension and constant speed. Basis on these set a wire-feeding system is researched with pc as main controlling unit, use the kinetic control card and D/A output card as converting I/O, the stop motor as the wire feeding motor,, the magnetic powder brake as performing device,; The working model of main part of the wire-feeding system are analyzed.Basis on these theories to develop and research the WEDM-LS.Key Words: WEDM-LS;Wire-feeding system; constant speed and constant tension目录1 绪论 (1)1.1 引言 (1)1.2慢走丝线切割机床简介 (1)1.3国内外慢走丝线切割技术研究概况 (2)1.3.1国外研究现状 (2)1.3.2国内研究现状 (3)1.4课题的研究概况 (4)1.4.1课题的研究目的和意义 (4)1.4.2 课题的研究内容 (4)1.4.3 慢走丝线切割机床走丝系统的发展趋势 (5)2 线切割加工理论基础及张力执行元件 (7)2.1 电火花线切割的加工原理 (7)2.2 线切割加工工艺 (8)2.2.1 线切割加工的工指标 (8)2.2.2 线切割加工的基本工艺规律 (8)2.3磁粉制动器的介绍 (10)2.4磁粉制动器的结构及其工作原理 (11)2.5 磁粉制动器的电气工作特性 (13)2.5.1 激励电流和转矩的关系 (13)2.5.2 滑差工作特性 (14)2.5.3 动作特性 (14)2.6 磁粉离合器和制动器的选用 (15)2.7本章小结 (16)3 装置的方案设计 (17)3.1走丝系统总体结构 (17)3.2 低速走丝线切割机床张力装置及种类 (18)3.3 控制系统方案 (20)3.3.1 控制系统主控单元的选择 (20)3.3.2 运动控制卡 (21)3.3.3 步进电机及其驱动器 (22)3.3.4 D/A模块 (22)3.4 走丝系统的数学模型 (23)3.5 张力控制系统的传递函数 (25)3.6 本章小结 (26)4 慢走丝线切割机床走丝机构的设计与计算 (27)4.1 储丝筒电机的选用 (27)4.2 储丝筒联轴器的选用 (27)4.3 储丝筒的材料选取 (28)4.4 齿轮副的设计与计算 (29)4.5 丝杠副的选用及计算 (30)4.6 线切割机床储丝筒导轨的选择 (31)5 走丝系统的实验研究 (34)5.1 实验仪器 (34)5.2 输出电压与张力的关系 (34)5.3 系统的调试 (35)5.4 本章小结 (36)全文总结 (37)致谢 (38)参考文献 (39)1. 绪论1.1引言电火花线切割加工（Wire Cut EDM, WCEDM)是在电火花加工基础上发展起来的一种新的工艺形式，是用线状电极（钼丝或铜丝等）依靠火花放电对工件进行切割加工，故称为电火花线切割。
线切割导电块是什么及其工作原理
线切割导电块是什么及其工作原理做慢走丝、线切割机这些行业的朋友应该都会知道，不过对于还不是很熟悉这个行业的朋友就不明白了，到底什么是线切割导电块呢？用在哪些方面？效果怎样？这些问题都成为了朋友们很大的疑问。
线切割导电块其实就是起到导电的作用，体积小，但是重量不轻，同时作用也很大。
昨日，到公司车间向操作线切割机床的师傅请教了，原来导电块的作用如此之大啊！线切割导电块是用硬质合金，即钨钢材料所做的，硬度大，密度也大，有多种外形的，圆的，扁的等等。
外形小的像一颗红枣，但是拿起来却很沉，这就说明了导电块是用高端材料钨钢所做的。
那么线切割导电块是什么原理呢，以下做出具体分析：一根是高频负极，一般接在最前面，靠近切割面的地方。
后面的两根是断丝识别的连接线，也就是用来判断是否有钼丝用的，根据电路的不同，有些厂家的只有一根。
连工作台的就是高频正极线了。
怎么样才能不伤到线切割导电块呢？在电解质溶液中,具有导电表面的制件置于阳极,在外电流的作用下,在制作表面形成氧化膜的过程称为阳极氧化,所产生的膜为阳极氧化膜或电化学转化膜.电化学氧化膜与天然氧化膜不同,氧化膜为堆积细胞结构,每个细胞为一个六角柱体,其顶端为一个圆弧形且具六角星形的细孔截断面.氧化膜有两层结构.靠近基体金属的是一层致密且薄,厚度为0.01~0.05μm的纯AL2O3膜,硬度高,此层即为阻挡层;外层为多孔氧化膜层,由带结晶水的AL2O3组成,硬度较低.电化学氧化按电解液的主要成分可分为:硫酸阳极氧化,草酸阳极氧化,铬酸阳极氧化;按氧化膜的功能可分为:耐磨膜层,耐腐蚀膜层,胶接膜层,绝缘膜层,瓷质膜层及装饰氧化.另外铝的表面处理可以用电镀的方式,提高硬度先镀底铜再镀硬铬,装饰可以镀装饰铬,另外阳极氧化也可进行着色处理.综上所述，线切割导电块在线切割机床加工过程中起到的作用，坚诺士五金科技为您解决线切导电块等问题的分析，这对于线切割操机工作员还是有一定作用的。
线切割基础知识及机床厂商及G代码等介绍
• 启动机床电源进入系统，准备加工;
• 检查机床各部分是否有异常，如高频、水泵、丝筒等的运行情况;
• 上丝、穿丝;
• 装夹工件、找正; • 对丝，确立切割起始位置;
分中校表
• 启动走丝，开启工作液泵，调节喷嘴流量;
• 调整加工参数;
• 运行加工程序开始加工;
• 监控加工过程，如走丝、放电、工作液循环等是否正常;
统达Twincad是台湾统达电脑股份有限公司出品的线切割编程软件，是一套独立软件，带类似于CAD功能的编程软件。
国内市场上慢丝线割编程软件 统赢PressCAD线割编程软件
统赢PressCAD也是台湾的，是一套CAD外挂型软件
国内市场上慢丝线割编程软件
Mastercam ：是美国CNC Software Inc.公司开发的基于PC平台的CAD/CAM软件。它集二维 绘图、三维实体造型、曲面设计、体素拼合、数控编程、刀具路径模拟及真实感模拟等多种功 能于一身，Mastercam对系统运行环境要求较低，使用户无论是在造型设计、CNC铣床、CNC 车床或CNC线切割等加工操作中，都能获得最佳效果
大陆企业制造的慢走丝线切割机：
通过与日本沙迪克公司的合资经营以及自身的不断整合，生产的低速走丝电火花线切割机属国产机中的佼佼者，产品属中档机范 围，每台售价为50余万 元 。采用无电阻电源、防电解电源及水浸式加工技术，可以搭载销售。最大生产率可达350mm2/min，有效 加工效率为120~150 mm2/min，最佳表面粗糙度为Ra0.5--0.8μm，切割精度为±0.005mm。
慢走丝理论上能割±25°，但是真要割那么大度数的话，精度就不行了。导丝嘴眼膜损伤也很厉害。 一般15-18°就很不错了。
快走丝的话看机器品种不同，一般能割1-3°。
快走丝与慢走丝的区别
快走丝线切割与慢走丝线切割的主要区别
● 快走丝与慢走丝，是以电极丝走丝速度来区分的。
● 快走丝的丝速通常在10m/s左右，目前切割速度一般约60平方毫米/分，最高速度有达到200多平方毫米/分的；慢走丝的走丝速度一般低于0.25m/s，它的切割速度比快走丝要高、精度要好。
● 切割工件的速度，与工艺要求有关，也与机床性能、被加工材料性质及形状等有关；若不计表面粗糙度，设平均加工速度为80平方毫米/分，则切断一个直径为50的圆棒，用快走丝约需25min。
● 快走丝机床与慢走丝机床，虽同属于电火花线切割机床，但由于走丝方式的不同，以及历史原因造成的主攻方向的不一样，使得二者有很大的区别、适应于不同的加工领域。
● 虽然慢走丝有双丝系统机床，快走丝也有可调整丝速的机床，但仍属于各自的范畴，在结构形式上两者不能在同一台机床上实现。
● 快走丝一般采用钼丝或钨丝作电极,可以反复使用直到断丝为止。
而慢走丝一般采用铜丝作电极,线电极只是单向通过,不重复使用。
慢走丝加工精度
±1.5um，通常丝速在300平方MM/min，粗糙度Ra0.1～0.2um，直径0.03～0.1MM的细丝可一次性完成冷冲压模的凸凹模及0.04MM的窄槽和R0.02圆角的加工，锥度已能超过30度以上的精密加工水平。
加工费很贵。
● 目前快走丝线切割的加工费为0.4～0.5分/平方毫米，而慢走丝线切割的加工费是快走丝线切割的加工费的10倍，即4～5分/平方毫米。
综上所述：慢走丝线切割切割快，精度高，费用昂贵。
线切割培训课件
线切割的原理
电火花线切割的基本原理
通过电火花放电对工件进行加工。
激光线切割的基本原理
通过高能激光束照射在工件表面，使表面材料迅速熔化、汽化或达到点燃点， 同时以高速气流将熔化或燃烧的材料吹走，从而实现切割。
线切割的应用范围
行业应用
广泛应用于航空航天、汽车、机械制 造、电子等制造业领域。
加工材料
适用于各种金属、非金属材料的切割 ，如不锈钢、铝合金、铜、玻璃等。
正常运转。
工件装夹
将待加工工件放置在工作台上 ，并使用压板或真空吸附装置
固定。
调整参数
根据加工需求，设置切割速度 、功率等参数，确保加工质量
。
开始加工
确认工件和参数无误后，启动 主机开始加工。
线切割机的基本操作步骤
开机检查
确认机床各部件是否正常，如有问题应及时报 修。
01
调整参数
根据加工需求，设置切割速度、功率 等参数，确保加工质量。
定期更换加工液
定期更换加工液，保持机床内部的清洁。
定期保养传动系统
定期检查传动系统的润滑情况，保持润滑良好。
定期检修机床电路
定期检修机床电路，确保机床电气系统的稳定运行。
06
线切割加工实例及案例分析
线切割加工实例的介绍和分析
介绍线切割加工的基 本原理和特点。
分析线切割加工的局 限性及需要注意的问 题。
线切割编程的定义
线切割编程是一种使用计算机数控（CNC）技术来控制线切 割机床进行加工的方法。
编程语言
线切割编程通常使用专用的编程语言，如HL、G代码等，来 编写加工指令。
线切割编程的流程
确定加工方案
根据零件图纸和加工要求，确 定合适的加工方案。
线切割加工技术
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2013年9月13日12时10分
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二、线切割加工原理和特点
1、电火花线切割加工的基本原理与电火花成型加工一样，也是利用工具电极对 工件进行脉冲放电时产生的电腐蚀现象来进行加工的。但是，电火花线切割加工 不需要制作成型电极，而是用运动着的金属丝（钼丝或铜丝）作电极，利用电 极丝和工件在水平面内的相对运动切割出各种形状的工件。若使电极丝相对工件 进行有规律的倾斜运动，还可以切割出带锥度的工件。工件接在脉冲电源的正极， 电极丝接负极 。
但是，电火花线切割加工不需要制作成型电极，而是用运动着的金属丝（钼 丝或铜丝）作电极，利用电极丝和工件在水平面内的相对运动切割出各种形状的 工件。若使电极丝相对工件进行有规律的倾斜运动，还可以切割出带锥度的工件。
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3.能加工精密、形状复杂而细小的内、外形面，以及高熔点、高硬度难切削的材 料。（只能加工导电材料）
4.加工效率高，材料利用率高，成本低。 5.自动化程度高，操作方便。 6.不能加工母线不是直线的表面和盲孔。
4、线切割加工分类
1.按控制方式，可分为靠模仿型控制、光电跟踪控制、数字程序控制及微机控制。 2.按脉冲电源形式，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。 3.按加工特点分，可分为大、中、小型及普通直壁切割型与锥度切割型等。 4.按走丝速度分，可分为低速走丝方式和高速走丝方式。
慢走丝线切割加工工艺及操作技巧
慢走丝线切割加工工艺及操作技巧1 引言慢走丝线切割机床应用广泛而又重要，在塑料模、精密多工位级进模的生产加工过程中，能保证得到良好的尺寸精度，直接影响模具的装配精度、零件的精度以及模具的使用寿命等。
由于加工工件精度要求高，因此在加工过程中若有一点疏忽，就会造成工件报废，同时也会给模具的制造成本和加工周期带来负面影响。
在从事慢走丝切割机床编程与操作加工过程中，结合多年的生产实践，针对加工过程中所出现的变形问题及遇到的困难，总结了几点工艺处理方法和加工操作方案(使用的是AGIE 公司第四代D系列慢走丝线切割机床，加工精度为±0.003mm，选用99.9%黄铜电极丝，浸入式去离子水冷却)。
2 凸模加工工艺凸模在模具中起着很重要的作用，它的设计形状、尺寸精度及材料硬度都直接影响模具的冲裁质量、使用寿命及冲压件的精度。
在实际生产加工中，由于工件毛坯内部的残留应力变形及放电产生的热应力变形，故应首先加工好穿丝孔进行封闭式切割(如图1)，尽可能避免开放式切割而发生变形(如图2)。
如果受限于工件毛坯尺寸而不能进行封闭形式切割，对于方形毛坯件，在编程时应注意选择好切割路线(或切割方向)。
切割路线应有利于保证工件在加工过程中始终与夹具(装夹支撑架)保持在同一坐标系，避开应力变形的影响。
如图3所示，夹具固定在左端，从葫芦形凸模左侧，按逆时针方向进行切割，整个毛坯依据切割路线而被分为左右两部分。
由于连接毛坯左右两侧的材料越割越小，毛坯右侧与夹具逐渐脱离，无法抵抗内部残留应力而发生变形，工件也随之变形。
若采用图4所示，按顺时针方向切割，工件留在毛坯的左侧，靠近夹持部位，大部分切割过程都使工件与夹具保持在同一坐标系中，刚性较好，避免了应力变形。
一般情况下，合理的切割路线应将工件与夹持部位分离的切割段安排在总的切割程序末端，即将暂停点(Bridge)留在靠近毛坯夹持端的部位(如图4)。
下面着重分析一下硬质合金齿形凸模的切割工艺处理。
慢走丝结构
慢走丝结构
慢走丝结构主要包括供丝绕线轴、伺服电机恒张力控制装置、电极丝导向器和电极丝自动卷绕结构。
电极丝材料一般采用成卷的黄铜丝，可达数千米长、数十公斤重，预装在供丝绕线轴上，为防止电极丝散乱，轴上装有力矩很小的预张力电机。
慢走丝切割时电极丝的走行路径为：整卷的电极丝由供丝绕线轴送出，经一系列轮组、恒张力控制装置、上部导向器引至工作台处，再经下部导向器和导轮走向自动卷绕结构，被拉丝卷筒和压紧卷筒夹住，靠拉丝卷筒的等速回转使电极丝缓慢移动。
在运行过程中，电极丝由丝架支撑，通过电极丝自动卷绕结构中两个卷筒的夹送作用，慢走丝线切割确保电极丝以一定的速度运行；并依靠伺服电机恒张力控制装置，在一定范围内调整张力，使电极丝保持一定的直线度，稳定地运行。
电极丝经放电后就成为废弃物，不再使用，被送到专门的收集器中或被再卷绕至收丝卷筒上回收。
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慢走丝线切割工作原理
慢走线切割机（Wire cut Electrical Discharge Machining
简称WEDM），属电加工范畴，它是利用铜线作为工具电极，
一般以低于0.2m/s的速度作单向运动，在铜线与铜、钢或超
硬合金等被加工物材料之间施加60~300V的脉冲电压，并保
持5~50um间隙，间隙中充满脱离子水(接近蒸馏水)等绝缘
介质，使电极与被加工物之间发生火花放电，电火花的瞬时
高温可以使局部的金属熔化、氧化，并彼此被消耗、腐蚀，
在工件表面上电蚀出无数的小坑，通过NC控制的监测和管
控，伺服机构执行，使这种放电现象均匀一致，从而达到加
工物被加工，使之成为合乎要求之尺寸大小及形状精度的产
品。目前精度可达0.001mm级，表面质量也接近磨削水平。
电极丝放电后不再使用，而且采用无电阻防电解电源，一般
均带有自动穿丝和恒张力装置。工作平稳、均匀、抖动小、
加工精度高、表面质量好，但不宜加工大厚度工件。其基本
物理原理是自由正离子和电子在场中积累，很快形成一个被
电离的导电通道。在这个阶段，两板间形成电流。导致粒子
间发生无数次碰撞，形成一个等离子区，并很快升高到8000
到12000度的高温，在两导体表面瞬间熔化一些材料，同时，
由于电极和电介液的汽化，形成一个气泡，并且它的压力规
则上升直到非常高。然后电流中断，温度突然降低，引起气
泡内向爆炸，产生的动力把溶化的物质抛出弹坑，然后被腐
蚀的材料在电介液中重新凝结成小的球体，并被电介液排
走。然后通过NC控制的监测和管控，伺服机构执行，使这
种放电现象均匀一致，从而达到加工物被加工，使之成为合
乎要求之尺寸大小及形状精度的产品。