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。
电火花线切割加工分类
电火花线切割加工分类
电火花线切割加工是现今金属加工行业中最具有代表性的一种加工方式，广泛应用于航空、航天、汽车、模具和医疗等领域。
本文将介绍电火花线切割加工的分类。
一、按加工材料分类
1. 金属电火花线切割加工：主要是对金属材料进行切割，如钢铁、铜、铝、锡等。
2. 非金属电火花线切割加工：主要是对非金属材料进行切割，如陶瓷、石材、玻璃等。
二、按加工对象分类
1. 平面电火花线切割加工：对平面材料进行切割，如板材、薄板等。
2. 立体电火花线切割加工：对立体材料进行切割，如金属零件、模具、钢铁结构件等。
三、按电极分类
1. 金属电极电火花线切割加工：金属电极通常用铜或铜合金制造，适用于对金属材料进行切割。
2. 非金属电极电火花线切割加工：非金属电极通常用纯碳或钨钢制造，适用于对非金属材料进行切割。
四、按切割方式分类
1. 直线电火花线切割加工：主要针对直线切割，如同轴孔、槽等。
2. 非直线电火花线切割加工：主要针对非直线切割，如曲线、圆弧等。
以上就是电火花线切割加工的分类，不同的分类方式适用于不同的加工需求，可以根据实际情况进行选择。
电火花线切割加工工艺
电火花线切割加工工艺1．间隙补偿方法电极丝与被加工材料之间有一定的放电间隙（0.01㎜）。
因此，实际加工的凸模尺寸比图纸要求尺寸小。
凹模尺寸比图纸要求尺寸大。
电极丝偏移方向选择如图3.35所示：图3.35 电极丝偏移方向1）基准件补偿值的确定基准件：按图纸要求加工，符合图纸尺寸要求的零件。
基准件补偿值＝实际电极丝半径＋单边放电间隙。
编程时按电极丝中心运动轨迹线尺寸来编程。
编制如图3.36（a）所示的凸模程序：先画出电极丝偏移后的切割轨迹线，如图3.36（b）所示虚线，并计算出切割轨迹线的尺寸；最后按照偏移后的电极丝切割轨迹线尺寸编程。
（a）零件图（b）轨迹图图3.36例题：如3.36（b）所示，已知钼丝半径为0.18，单边放电间隙为0.01mm，以A点为起始切割点逆时针方向编写凸模程序。
程序如下：B42200 B0 B42200 GX L1B0 B20100 B20100 GY L2B8100 B0 B16200 GY NR1B0 B11900 B11900 GY L4B9800 B0 B9800 GX L3B0 B12000 B12000 GY L2B16200 B0 B16200 GX L3B0 B20200 B20200 GY L42）配合件补偿值确定：配合件：与基准件按一定的间隙配合的零件。
配合件补偿值＝基准件补偿值－单边配合间隙2．正确选取引入、引出线位置和切割方向1）．起始切割点（引入线的终点）的确定起始切割点的选择原则如下：（1）当切割工件各表面粗糙度要求不一致时，应在较粗糙的面上选择起始切割点。
（2）当切割工件各表面粗糙度要求相同时，首选图样上直线与直线的交点，其次是选择直线与圆弧的交点和圆弧与圆弧的交点。
（3）当工件各面粗糙度相同时，又没有相交面，起始切割点应选择在钳工容易修复的凸出部位。
（4）避免将起始切割点选择在应力集中的夹角处，以防止造成断丝、短路等故障。
2）引入、引出线位置与切割路线的确定一般原则是使工件与其夹持部位分离的切割段安排在总的切割程序末端。
电火花线切割编程加工工艺及实例
切割路径规划
避免频繁换向
在切割过程中，应尽量减少电极丝换向的次数，以降低对电极丝的损耗和避免 影响切割精度。
考虑热影响
在规划切割路径时，应考虑到加工过程中产生的热量对工件的影响，合理安排 切割顺序和冷却时间。
切割速度与进给速度
切割速度选择
根据工件材料、厚度及切割质量要求选择合适的切割速度，切割速度过快可能导 致断丝或降低加工质量，过慢则影响加工效率。
电火花线切割编程加 工工艺及实例
目录
CONTENTS
• 电火花线切割加工概述 • 电火花线切割编程技术 • 电火花线切割加工工艺 • 电火花线切割加工实例 • 电火花线切割加工质量与控制
01 电火花线切割加工概述
定义与特点
定义
高精度加工
材料适应性强
加工复杂形状
环保节能
电火花线切割加工（ Wire Electrical Discharge Machining ，简称WEDM）是一种 利用连续移动的细金属 丝作为电极，对工件进 行脉冲放电切割的加工 方法。
加工特点
钛合金硬度大、熔点高，对切割工艺和设备要求较高。
加工工艺
选择合适的电极丝和脉冲电源，优化切割参数和冷却方式，确保钛合金零件的加工质量和 安全性。同时需注意合理选用电极丝材料和规格，以及调整工作液的成分和压力，以确保 加工过程的稳定性和切割质量的可靠性。
05 电火花线切割加工质量与 控制
加工精度与误差分析
加工精度
电火花线切割能够实现高精度的加工，其精度主要取决于机床的精度、电极丝的直径、切割速度和进给速度等因 素。
误差分析
误差来源主要包括机床误差、电极丝误差、工件装夹误差、编程误差等，通过对误差来源的分析，可以采取相应 的措施减小误差，提高加工精度。
电火花线切割加工的原理
电火花线切割加工的原理电火花线切割加工是一种特殊的加工方法，常用于金属材料的切割、模具加工等领域。
其原理是利用电火花放电的高能量，将金属材料上的一小点加热到熔化或汽化的温度，从而实现对材料的切割。
下面将详细介绍电火花线切割加工的原理。
第一，电火花放电原理电火花线切割加工的基础是电火花放电原理。
电火花是在两个电极之间产生高电压放电泄放的现象。
在电火花线切割中，电极是一根线状电极，被称为丝线。
当丝线和工件之间形成一定的电荷差时，电流会通过工件而不是丝线。
这是因为工件是电导体而丝线是绝缘体。
当电流通过工件时，由于局部放电产生的电弧在微观层面掏蚀金属，形成小孔或小坑。
在这个过程中，电弧的温度非常高，可以达到几千摄氏度。
当放电一段时间后，电极的形状将被改变，与工件相隔较近的位置形成突起。
因此，电火花线切割是一种非接触式加工，不会产生切割力或机械剪切。
第二，切割过程在电火花线切割过程中，需要使用一台特殊的设备，称为电火花线切割机。
这台机器包括一个电源、一个丝线电极、一个工作台和一个冷却系统。
首先，需要将待加工的工件固定在工作台上。
然后，在丝线电极上施加高电压的脉冲，使其与工件之间产生电荷差。
当电流通过工件时，局部放电产生的电弧便开始加热工件的表面。
随着放电过程的进行，电弧将形成一个直径很小的孔洞。
此时，需要控制丝线电极和工件之间的间隙，并进行电弧移动。
因为电弧是非接触式的，只需保证电极与工件之间的电荷差，就能在整个切割过程中保持稳定的切割能量。
而电弧的移动路径由机器控制，可以按照预定的路径进行。
为了确保切割过程的良好进行，还需要保持适当的冷却。
电火花线切割机可以通过喷水或其他冷却方式来保持丝线电极和工件的温度在一定范围内。
这是因为电火花放电的高温容易引起电极和工件的烧损，而适当的冷却可以有效降低温度并延长电极使用寿命。
第三，加工特点电火花线切割加工具有以下几个特点：1. 加工速度快：电火花线切割加工不受材料硬度的限制，可以切割硬度很高的金属。
电火花线切割加工的特点及应用
电火花线切割加工的特点及应用
1. 电火花线切割加工呀，那精度可真是高得吓人！就像给工件雕刻出最精致的花纹一样。
比如说在制造那些复杂的模具时，这精度就能确保每个细节都完美呈现，这多牛啊！
2. 它的加工材料范围那叫一个广啊！不管是金属还是其他特殊材料，都能轻松拿下。
就好比一个全能战士，啥样的“敌人”都能对付，厉害吧！你想啊，各种不同的材质都能处理，这得有多实用！
3. 电火花线切割加工的稳定性也超强的哦！就如同一位靠谱的老友，始终能稳定发挥。
在长时间的作业中，它能持续保持良好状态，保证加工质量呀，这可不简单！
4. 它还特别适合加工那些形状怪异的工件呢！简直就是为奇形怪状的工件而生的呀。
就像一个神奇的魔术师，能把各种奇怪形状的东西变得完美，这多神奇呀！
5. 电火花线切割加工对操作人员的要求也不算太高呢！不需要你是超级专家，稍微培训一下就能上手。
这就好像学骑自行车一样，一学就会，是不是很方便？
6. 而且呀，在生产过程中，它产生的废料少得惊人！跟其他加工方式比起来，简直就是节约小能手。
想想看，能节省多少材料啊，这可都是钱呐！
7. 电火花线切割加工真的是制造业的一大宝贝呀！它就如同一个默默无闻却超级重要的英雄，在背后为各种精美的产品贡献着力量。
不管是什么样的制造需求，它都能出色地完成任务，难道你还能不喜欢它？
我的观点结论：电火花线切割加工具有众多独特而出色的特点及广泛的应用，是现代制造业不可或缺的重要技术。
电火花线切割加工分类
电火花线切割加工分类
电火花线切割加工是一种先进的金属加工方法，主要应用于加工高难度的金属材料，如钛合金、铁素体不锈钢、高温合金等。
电火花线切割加工可分为以下几类：
1. 常规电火花线切割加工：使用钨丝做为电极，通过高频电火花放电切割金属材料。
这种加工方法适用于切割较薄的材料和加工简单的形状。
2. 双丝电火花线切割加工：使用两根钨丝做为电极，同时放电，可以加快切割速度并提高加工精度。
这种加工方法适用于加工较复杂的形状和较厚的材料。
3. 铜电极电火花线切割加工：使用铜电极代替钨丝做为电极，可以在切割时在工件表面形成一层铜膜，提高加工精度和表面质量。
这种加工方法适用于高精度的加工和对表面要求较高的材料。
4. 光学电火花线切割加工：加工时通过光学系统观察电极和工件的位置关系，提高加工精度和可靠性。
这种加工方法适用于对精度要求极高的加工。
电火花线切割加工在模具制造、航空航天、汽车制造等领域得到广泛应用，成为现代工业中不可缺少的加工技术。
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电火花线切割加工工艺技术
电火花线切割加工工艺技术简介电火花线切割（Electric Discharge Machining，EDM），又称电脉冲加工或放电加工，是一种利用电火花放电的原理进行金属加工的非传统加工方法。
该技术广泛应用于模具制造、航空航天、汽车制造等行业，在这些行业中，电火花线切割被用来切割、修复和加工各种金属材料。
工艺原理电火花线切割利用电火花的热作用和腐蚀作用将工件金属材料腐蚀剥离，从而实现线形切割的加工目的。
其工艺原理可以概括为以下几个步骤：1.放电启动：通过电极与工件之间的电极间隙，施加相对高压的脉冲电源，从而引发电火花放电。
2.电火花放电：电极与工件之间的电火花产生高温和高压的等离子体。
等离子体中的高温融化了工件表面的金属材料，高压将融化的金属材料腐蚀剥离。
这个过程不断重复，直到完成整个加工。
3.冷却清洗：在放电过程中，线切割液冷却和清洗电火花所产生的碳化物等杂质，保持电极与工件之间的间隙稳定。
4.定位移动：通过控制电极的运动，将电极定位到需加工的位置，并沿着特定轨迹移动，实现相应的切割。
工艺特点1.高精度加工：电火花线切割工艺能够实现高度精密的加工，可满足对精度要求较高的零件的加工需求。
2.无切削力：电火花线切割是一种非接触式加工方式，不会对材料产生切削力，因此适用于较脆和硬度较高的材料。
3.无限制形状：电火花线切割可以加工各种形状的孔、槽和复杂曲线等，具有很强的灵活性。
4.适用多种材料：电火花线切割适用于几乎所有导电材料，如钢、铝、铜、钛、合金等。
5.表面质量好：电火花线切割加工的表面质量较好，具有较低的粗糙度和一定程度的光洁度。
6.能耗较高：由于需要产生高能量的电火花放电，电火花线切割的能耗相对较高。
7.加工速度慢：电火花线切割加工速度较慢，通常需要长时间才能完成一个工件。
加工条件进行电火花线切割加工时，需要依据材料和加工要求确定合适的加工参数。
以下是影响电火花线切割加工的关键条件：1.电极与工件材料：电极一般采用铜、铜合金等导电性材料；工件可以是导电性材料，如钢、铝、铜等。
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3.1 电火花线切割基本原理、特点及应用范围
3.1.1 电火花线切割加工的原理
电火花线切割加工(Wire Cut EDM，简称WEDM)是在电火 花加工基础上于50年代末最先在前苏联发展起来的一种用 线状电极(铜丝或钼丝)靠火花放电对工件进行切割的形式， 故称为电火花线切割，简称线切割。
7.常用去离子水(低速走丝机)和乳化液、复合工作液、水基工 作液(高速走丝机)作工作介质，不会起火，可连续运行；
8.自动化程度高、操作方便、加工周期短、成本低（尤其对 于高速走丝）。
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3.1.3 电火花线切割加工应用范围
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3.2 电火花线切割机分类
电火花线切割机按其电极丝移动方式不同，可以分为高 速往复走丝电火花线切割机（简称高速走丝机）、低速单 向走丝电火花线切割机（简称低速走丝机）两类。 目前，业内俗称的“中走丝”实际上是具有多次切割功能 的高速走丝机，其通过多次切割可以提高表面质量及切割 精度。
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高速走丝机运动原理图
1-丝筒传动大皮带轮；2-丝筒传动皮带；3-丝筒传动小带轮；4-三角牙 丝杠副；5-单列向心球轴承；6-联轴器；7-丝筒电机；8-步进电机；9-小齿轮； 10-双片齿轮；11-Y轴滚珠丝杠副；12-X轴滚珠丝杆副；13-单列向心推力球轴承； 14-X拖板导轨；15-Y拖板导轨；16-丝筒拖板导轨
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它的控制方法是：
首先由取样电路测出工件和电极丝之间的放电间隙。间 隙大，则加速进给；间隙小，则放慢进给；间隙为零时， 则为短路状态，短路状态超过一定时限，控制系统判断为 短路发生，电极丝按原已切割轨迹回退，以消除短路状态。
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由于实际加工时，放电间隙很小，通常测量与放电间隙 大小有一定关系的间隙电压用做判断间隙变化的依据，此 测量值一般为间隙平均电压。然后将测量的间隙平均电压 输入给“变频电路”，它把放电间隙中平均电压的变化成 比例的转换成频率的变化，从而实现了线切割加工的自动 伺服进给。
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控制系统的组成部分及相互关系
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1．加工轨迹控制系统
数字程序控制(NC控制)电火花线切割的控制原理是把图样 上工件的形状和尺寸编制成程序指令，一般通过键盘输给 电子计算机，计算机根据输入指令控制驱动电动机，由驱 动电机带动精密丝杆，使工件相对于电极丝作轨迹运动。
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计算机数字控制系统（简称CNC控制系统）主要功能是计 算机根据"命令"控制电极丝沿给定的轨迹进行加工，此轨 迹即是加工工件的图形，所以必须将要进行线切割加工的 工件图形用线切割控制系统可以接受的"语言"编写好“命 令”，输入给计算机，这种“命令” 称为线切割程序，编 写这种“命令”的工作叫做“编程”。
1．脉冲电源的基本组成 脉冲电源由脉冲发生器、前置推动级、功放级及直流电源 四部分组成，如图所示：
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ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
3.机床电气
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４.低速走丝机床驱动系统
低速走丝机工作台驱动主要采用交流伺服电机半闭环控 制、交流伺服电机全闭环控制和直线电机全闭环控制，最 小指令单位0.1µm、最小驱动单位0.1µm、进给速度可达 500r/min。
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3.5 电火花线切割加工脉冲电源
3.5.1 高速往复走丝电火花线切割加工脉冲电 源
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高速往复走丝电火花线切割机床
传统音叉结构
流行C型结构
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低速单向走丝电火花线切割机床
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3.3 数控电火花线切割机床主机
3.3.1 高速往复走丝电火花线切割机床组成
高速往复走丝电火花线切割机床一般由机床主机、控制系 统和脉冲电源三大部分组成。细分可分为： 1．床身 2．工作台 3．运丝机构 4．线架、导轮及导丝器结抅 5．恒张力机构 6．锥度机构 7. 工作液循环与过滤系统
4.电极丝直径较细(Ф0.02～0.3mm)，切缝很窄，有利于材料 的利用，还适合加工细小零件；
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5.电极丝在加工中是移动的，不断更新(低速走丝机)或往复使 用(高速走丝机)，可以完全或短时间内不考虑电极丝损耗 对加工精度的影响；
6.依靠计算机对电极丝轨迹的控制和偏移轨迹的计算，可方 便地调整凹凸模具的配合间隙，依靠锥度切割功能，有可 能实现凹凸模一次同时加工；
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电火花线切割原理图
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电火花线切割零件
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3.1.2 电火花线切割加工的特点
工艺特点：
1.不需像电火花成形加工那样制造特定形状的电极，只要输 入控制程序；
2.加工对象主要是贯穿的平面形状，当机床加上能使电极丝 作相应倾斜运动的功能后，也可加工锥面；
3.利用数字控制的多轴合成运动，可方便地加工复杂形状的 直纹表面如上下异型面；
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控制系统方框图
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2.伺服进给控制系统
线切割加工的进给速度不能采用等速方式，而必须采用 伺服进给方式。对于高速走丝机加工而言，伺服进给控制 系统的主要功能就是使电极的进给速度等于金属蚀除速度 并保持某一合适的放电间隙。 在电火花线切割加工中，加工进给速度是由变频电路控制 的，它使电极丝进给速度“跟踪”工件的蚀除速度，防止 放电间隙开路或短路，并自动维持一个合适的放电间隙。
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低速走丝机机械部分结构
1-床身；2-立柱；3-Y轴；4-X轴；5-Z轴；6-工作台
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3.4 电火花线切割机床控制系统
3.4.1 高速往复走丝电火花线切割机床控制系 统
电火花线切割加工的控制系统，主要包括加工轨迹（通 常称切割轨迹）、伺服进给控制系统，此外还有走丝机构 的控制、机床操作控制以及其它辅助控制等。
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3.3.2 低速单向走丝电火花线切割机床组成
组成低速走丝机的主要部分是床身、立柱、XY坐标工作 台、Z轴升降机构、UV坐标轴、走丝系统、夹具、工作液 系统和电器控制系统等。
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基本组成
1．床身及工作台系统 2．走丝系统 3．导丝系统 4．锥度切割机构 5．自动穿丝机构 6．双丝全自动切换走丝系统 7．工作液系统
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电火花线切割加工是用一根细长的金属丝做电极，并以 一定的速度沿电极丝轴线方向移动，不断进入和离开切缝 内的放电加工区。加工时，脉冲电源的正极接工件，负极 接电极丝，并在电极丝与工件切缝之间喷注液体介质；同 时，安装工件的工作台由控制装置根据预定的切割轨迹控 制伺服电机驱动，从而加工出所需要的零件。控制加工轨 迹是由控制装置来完成的。