數(shù)控線切割技術

1、3/22/2024 11:08 AM,第三章 數(shù)控線切割技術,線切割加工的基本原理與電火花成形加工相同，但加工方式不同，它是用細金屬絲作電極。線切割加工時，線電極一方面相對于工件不斷地移動(慢速走絲是單向移動，快速走絲是往返移動)，另一方面，裝夾工件的十字工作臺，由數(shù)控伺服電動機驅動，在x、y軸方向實現(xiàn)切割進給，使線電極沿加工圖形的軌跡運動對工件進行切割加工。,,線切割加工的原理,3/22/2024 11:08 AM,第三章 數(shù)控線

2、切割技術,線切割加工,3/22/2024 11:08 AM,第三章 數(shù)控線切割技術,各種零件的加工,棱錐體形件,3/22/2024 11:08 AM,第三章 數(shù)控線切割技術,冷沖凸模的加工,多孔窄縫加工,3/22/2024 11:08 AM,第三章 數(shù)控線切割技術,線切割加工零件,3/22/2024 11:08 AM,第三章 數(shù)控線切割技術,線切割加工機床分類,,快速走絲線切割機床（WEDM-HS） (我國專用）,慢速走絲線切割

3、機床（WEDM-LS）,3/22/2024 11:08 AM,第三章 數(shù)控線切割技術,快走絲線切割機床,3/22/2024 11:08 AM,第三章 數(shù)控線切割技術,快走絲線切割機床,3/22/2024 11:08 AM,第三章 數(shù)控線切割技術,快走絲線切割機床,3/22/2024 11:08 AM,第三章 數(shù)控線切割技術,慢走絲線切割機床,3/22/2024 11:08 AM,第三章 數(shù)控線切割技術,快走絲線切割機床,3/2

4、2/2024 11:08 AM,第三章 數(shù)控線切割技術,快走絲線切割機床,3/22/2024 11:08 AM,第三章 數(shù)控線切割技術,線切割加工機床的型號,國標規(guī)定的數(shù)控電火花線切割機床的型號。如： D K 7 7 25,,,機床工作臺寬度為320mm,,,特性代號，數(shù)控機床,,,類別代號，電加工機床,,,組代號，電火花加工機床,,,系代號，快走絲線切割機床,3/22/2024 11:08 AM,第三章 數(shù)控線切割技術

5、,切割機床簡介,總體上都可分為：主機，數(shù)控裝置，脈沖電源。,3/22/2024 11:08 AM,第三章 數(shù)控線切割技術,組成,,機床本體,脈沖電源,數(shù)控系統(tǒng),工作液循環(huán)系統(tǒng),快走絲線切割機床,,3/22/2024 11:08 AM,第三章 數(shù)控線切割技術,１．機床本體：　　主要由床身、工作臺、運絲機構和絲架等組成。,3/22/2024 11:08 AM,第三章 數(shù)控線切割技術,3/22/2024 11:08 AM,第三章 數(shù)

6、控線切割技術,２．脈沖電源：　　電火花線切割加工的脈沖電源與電火花成型加工作用的脈沖電源在原理上相同，不過受加工表面粗糙度和電極絲允許承載電流的限制，線切割加工脈沖電源的脈寬較窄(2～60 μs)，單個脈沖能量、平均電流(1～5 A)一般較小，所以線切割總是采用正極性加工。,3/22/2024 11:08 AM,第三章 數(shù)控線切割技術,3．數(shù)控系統(tǒng)：,作用,,軌跡控制,脈沖電源,,精確地控制電極絲相對于工件的運動軌跡，使零件獲

7、得所需的形狀和尺寸。,,根據(jù)放電間隙大小與放電狀態(tài)控制進給速度，使之與工件材料的蝕除速度相平衡，保持正常的穩(wěn)定切割加工。,3/22/2024 11:08 AM,第三章 數(shù)控線切割技術,主要組成,,工作液箱,工作液泵,流量控制閥,作用,,及時地從加工區(qū)域中排除電蝕產(chǎn)物，并連續(xù)充分供給清潔的工作液，以保證脈沖放電過程穩(wěn)定而順利地進行。（一般采用專用乳化液）,3．工作液循環(huán)系統(tǒng)：,進液管,回液管,過濾網(wǎng)罩,3/22/2024 1

8、1:08 AM,第三章 數(shù)控線切割技術,慢走絲線切割機床,主要組成,,主體結構,走絲系統(tǒng),,3/22/2024 11:08 AM,第三章 數(shù)控線切割技術,3/22/2024 11:08 AM,第三章 數(shù)控線切割技術,電極絲送絲裝置,3/22/2024 11:08 AM,第三章 數(shù)控線切割技術,北京阿奇工業(yè)電子有限公司某型號慢走絲線切割機床的送絲圖,3/22/2024 11:08 AM,第三章 數(shù)控線切割技術,線切割主要工藝指

9、標,1．切割速度：,,切割速度,最高切割速度,,在保證一定的表面粗糙度的切割過程中，單位時間內(nèi)電極絲中心線在工件上切過的面積的總和，單位為mm2/min。,,在不計切割方向和表面粗糙度等條件下，所能達到的最大切割速度。,切割效率,,每安培電流的切割速度稱為，一般切割效率為20 mm2/(min·A)。,3/22/2024 11:08 AM,第三章 數(shù)控線切割技術,2．加工精度：,指所加工工件的尺寸精度、形狀精度和位置

10、精度的總稱。,3．表面粗糙度：,在我國和歐洲表面粗糙度常用輪廓算術平均偏差Ra(μm)來表示，在日本常用Rmax來表示。,3/22/2024 11:08 AM,第三章 數(shù)控線切割技術,電參數(shù)對工藝指標的影響,1．峰值電流：,放電峰值電流增大，單個脈沖能量增多，工件放電痕跡增大，故切割速度迅速提高，表面粗糙度數(shù)值增大，電極絲損耗增大，加工精度有所下降。　　但當其達到一定臨界值后，若再繼續(xù)增大峰值電流，則加工的穩(wěn)定性變差，加工速度明顯下

11、降，甚至斷絲。,3/22/2024 11:08 AM,第三章 數(shù)控線切割技術,2．脈沖寬度ti：,增大脈沖寬度ti，線切割加工的速度提高，表面粗糙度變差。同時，隨著脈沖寬度的增加，電極絲損耗也變大。當脈沖寬度ti增大到一臨界值后，線切割加工速度將隨脈沖寬度的增大而明顯減小。,3．脈沖間隔to：,減小脈沖間隔to，脈沖頻率將提高。脈沖間隔to在電火花加工中的主要作用是消電離和恢復液體介質(zhì)的絕緣。脈沖間隔過大會使加工速度明顯降低，嚴重時不

12、能連續(xù)進給，加工變得不穩(wěn)定。,3/22/2024 11:08 AM,第三章 數(shù)控線切割技術,線切割加工因脈寬較窄，所以都用正極性加工，否則切割速度變低且電極絲損耗增大。,4．極性：,3/22/2024 11:08 AM,第三章 數(shù)控線切割技術,非電參數(shù)對工藝指標的影響,1．電極絲的選擇：,目前電火花線切割加工使用的電極絲材料有鉬絲、鎢絲、鎢鉬合金絲、黃銅絲、銅鎢絲等?？熳呓z線切割加工中廣泛使用鉬絲作為電極絲，慢走絲線切割加工中廣泛使

13、用直徑為0.1 mm以上的黃銅絲作為電極絲。,3/22/2024 11:08 AM,第三章 數(shù)控線切割技術,2．電極絲的直徑：,電極絲的直徑是根據(jù)加工要求和工藝條件選取的。在加工要求允許的情況下，可選用直徑大些的電極絲。細電極絲的優(yōu)點是可以得到較小半徑的內(nèi)尖角，加工精度能相應提高。,3/22/2024 11:08 AM,第三章 數(shù)控線切割技術,3. 走絲速度：,快速走絲方式絲速對加工速度的影響,3/22/2024 11:08 AM,

14、第三章 數(shù)控線切割技術,慢速走絲方式絲速對加工速度的影響,3/22/2024 11:08 AM,第三章 數(shù)控線切割技術,4．電極絲往復運動：,快走絲線切割加工時，加工工件表面往往會出現(xiàn)黑白交錯相間的條紋，電極絲進口處呈黑色，出口處呈白色。,3/22/2024 11:08 AM,第三章 數(shù)控線切割技術,電極絲往復運動還會造成斜度。電極絲上下運動時，電極絲進口處與出口處的切縫寬窄不同。寬口是電極絲的入口處，窄口是電極絲的出口處。,切縫

15、剖面示意圖,電極絲運動引起的斜度,3/22/2024 11:08 AM,第三章 數(shù)控線切割技術,5．電極絲張力：,電極絲張力與進給速度圖,3/22/2024 11:08 AM,第三章 數(shù)控線切割技術,6.工作液：,在相同的工作條件下，采用不同的工作液可以得到不同的加工速度、表面粗糙度。 電火花線切割加工的切割速度與工作液的介電系數(shù)、流動性、洗滌性等有關?？熳呓z線切割機床的工作液有煤油、去離子水、乳化液、洗滌劑液、酒精溶

16、液等。但由于煤油、酒精溶液加工時加工速度低、易燃燒，現(xiàn)已很少采用。 目前，快走絲線切割工作液廣泛采用的是乳化液，其加工速度快。慢走絲線切割機床采用的工作液是去離子水和煤油。,3/22/2024 11:08 AM,第三章 數(shù)控線切割技術,工作液噴入方式對加工精度的影響,3/22/2024 11:08 AM,第三章 數(shù)控線切割技術,7.工件材料及厚度：,材料不同，加工效果不同，這是因為工件材料不同，脈沖放電能量在兩極上的分

17、配、傳導和轉換都不同。從熱學觀點來看，材料的電火花加工性與其熔點、沸點有很大關系。,3/22/2024 11:08 AM,第三章 數(shù)控線切割技術,慢速走絲時工件厚度對加工速度的影響,3/22/2024 11:08 AM,第三章 數(shù)控線切割技術,快速走絲時工件厚度對加工速度的影響,3/22/2024 11:08 AM,第三章 數(shù)控線切割技術,8.進給速度：,正常的電火花線切割加工就要保證進給速度與蝕除速度大致相等，使進給均勻平穩(wěn)。

18、 若進給速度過高(過跟蹤)，即電極絲的進給速度明顯超過蝕除速度，則放電間隙會越來越小，以致產(chǎn)生短路。當出現(xiàn)短路時，電極絲馬上會產(chǎn)生短路而快速回退。當回退到一定的距離時，電極絲又以大于蝕除速度的速度向前進給，又開始產(chǎn)生短路、回退。 這樣頻繁的短路現(xiàn)象，一方面造成加工的不穩(wěn)定，另一方面造成斷絲.,3/22/2024 11:08 AM,第三章 數(shù)控線切割技術,對工件表面質(zhì)量,,進給速度過高,進給速度過低,進給速度稍低,,會頻

19、繁出現(xiàn)短路，造成加工不穩(wěn)定，平均加工速度降低，加工表面發(fā)焦，呈褐色，工件的上下端面均有過燒現(xiàn)象。,進給速度適宜,,導致加工不能連續(xù)進行，加工表面亦發(fā)焦，呈淡褐色，工件的上下端面也有過燒現(xiàn)象。,,加工表面較粗、較白，兩端面有黑白相間的條紋。,,加工表面細而亮，絲紋均勻。能得到表面粗糙度好、精度高的加工效果。,3/22/2024 11:08 AM,第三章 數(shù)控線切割技術,9.火花通道壓力：,放電壓力使電極絲彎曲示意圖,3/22

20、/2024 11:08 AM,第三章 數(shù)控線切割技術,電極絲彎曲對加工精度的影響,3/22/2024 11:08 AM,第三章 數(shù)控線切割技術,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,線切割加工工藝過程,3/22/2024 11:08 AM,第三章 數(shù)控線切割技術,線切割程序與其它數(shù)控機床的程序相比，有如下特點： (1) 線切割程序普遍較短，很容易讀懂。 (2),數(shù)控線切割編程方法,,3B代碼,ISO代碼,,多用

21、于快走絲線切割(重點掌握),,多用于慢走絲線切割,3/22/2024 11:08 AM,第三章 數(shù)控線切割技術,3B格式編制程序,目前，我國數(shù)控線切割機床常用3B程序格式編程，其格式如下表:,注: B為分隔符，它的作用是將X、Y、J數(shù)碼區(qū)分開來； X、Y為增量(相對)坐標值； J為加工線段的計數(shù)長度； G為加工線段計數(shù)方向； Z為加工指令.,3/22/2024 11:08 AM,第三章 數(shù)

22、控線切割技術,1.直線的3B代碼編程：,1) x，y值的確定,以直線的起點為原點，建立正常的直角坐標系，x，y表示直線終點的坐標絕對值，單位為μm。 在直線3B代碼中，x，y值主要是確定該直線的斜率，所以可將直線終點坐標的絕對值除以它們的最大公約數(shù)作為x，y的值，以簡化數(shù)值。 若直線與X或Y軸重合，為區(qū)別一般直線，x，y均可寫作0也可以不寫。,3/22/2024 11:08 AM,第三章 數(shù)控線切割技術,2) G的確定

23、(如右圖所示),|Ye|>|Xe|時，取Gy； 　　|Xe|>|Ye|時，取Gx；　　|Xe|=|Ye|時，取Gx或Gy均可。,3/22/2024 11:08 AM,第三章 數(shù)控線切割技術,3) J的確定(如右圖所示),計數(shù)長度是指被加工圖形在計數(shù)方向上的投影長度（即絕對值）的總和，以μm為單位。,例1: 加工圖所示斜線OA，其終點為A（Xe,Ye）,且Ye>Xe,試確定G和J。　　因為|Ye|&

24、gt;|Xe|,OA斜線與X軸夾角大于45°時，計數(shù)方向取Gy,斜線OA在Y軸上的投影長度為Ye，故J=Ye。,3/22/2024 11:08 AM,第三章 數(shù)控線切割技術,4)加工指令Z的確定(如右圖所示),直線加工指令,坐標軸上直線加工指令,3/22/2024 11:08 AM,第三章 數(shù)控線切割技術,例2: 加工圖所示斜線OA,終點A的坐標為Xe=17mm,Ye=5mm,寫出加工程序。其程序為：,B17000

25、B5000 B017000 Gx L1,3/22/2024 11:08 AM,第三章 數(shù)控線切割技術,例3: 加工圖6.20所示直線，其長度為21.5mm,寫出其程序。相應的程序為：,B B B021500 Gy L2,3/22/2024 11:08 AM,第三章 數(shù)控線切割技術,2.圓弧的3B代碼編程：,1) x，y值的確定,以圓弧的圓心為原點，建立正常的直角坐標系，x，y表示圓弧起點坐標的絕對值，單位為μm。,3/22/2

26、024 11:08 AM,第三章 數(shù)控線切割技術,2) G的確定(如右圖所示),|Xe|>|Ye|時，取Gy;　　|Ye|>|Xe|時，取Gx；　　|Xe|=|Ye|時，取Gx或Gy均可。,3/22/2024 11:08 AM,第三章 數(shù)控線切割技術,3) J的確定(如右圖所示),圓弧編程中J的取值方法為：由計數(shù)方向G確定投影方向: 若G=Gx，則將圓弧向X軸投影； 若G=Gy，則將圓弧向Y軸投影。

27、 J值為各個象限圓弧投影長度絕對值的和。,3/22/2024 11:08 AM,第三章 數(shù)控線切割技術,例4: 加工圖所示圓弧，加工起點A在第四象限，終點B(Xe,Ye)在第一象限，試確定G和J。,因為加工終點靠近Y軸，|Ye|>|Xe|,計數(shù)方向取Gx; 計數(shù)長度為各象限中的圓弧段在X軸上投影長度的總和，即J=JX1+JX2。,3/22/2024 11:08 AM,第三章 數(shù)控線切割技術,例5: 加工圖所示圓弧，加工終點

28、B(Xe,Ye),試確定G和J。,因加工終點B靠近X軸，|Xe|>|Ye|,故計數(shù)方向取Gy，J為各象限的圓弧段在Y軸上投影長度的總和,即J=Jy1+Jy2+Jy3。,3/22/2024 11:08 AM,第三章 數(shù)控線切割技術,4)加工指令Z的確定(如右圖所示),順時針圓弧指令,逆時針圓弧指令,3/22/2024 11:08 AM,第三章 數(shù)控線切割技術,例6: 加工如圖所示圓弧，加工起點的坐標為A(-5,0),試編制程序

29、。其程序為：,B5000 B B010000Gy SR2,3/22/2024 11:08 AM,數(shù)控線切割技術,線切割加工準備工作,1．上絲操作:,上絲的過程是將電極絲從絲盤繞到快走絲線切割機床儲絲筒上的過程。,(1) 上絲以前，要先移開左、右行程開關，再啟動絲筒，將其移到行程左端或右端極限位置。 (2) 上絲過程中要打開上絲電機起停開關，并旋轉上絲電機電壓調(diào)節(jié)按鈕以調(diào)節(jié)上絲電機的反向力矩。 (3) 按照機床的操作說

30、明書中上絲示意圖的提示將電極絲從絲盤上到儲絲筒上。,3/22/2024 11:08 AM,第三章 數(shù)控線切割技術,電極絲安裝（快走絲）,電極絲安裝（慢走絲）,3/22/2024 11:08 AM,第三章 數(shù)控線切割技術,2. 穿絲操作:,(1) 拉動電極絲頭，按照操作說明書說明依次繞接各導輪、導電塊至儲絲筒。在操作中要注意手的力度，防止電極絲打折。 (2) 穿絲開始時，首先要保證儲絲筒上的電極絲與輔助導輪、張緊導輪、主導輪在

31、同一個平面上，否則在運絲過程中，儲絲筒上的電極絲會重疊，從而導致斷絲。 (3) 穿絲中要注意控制左右行程擋桿，使儲絲筒左右往返換向時，儲絲筒左右二端留有3～5 mm的余量。,3/22/2024 11:08 AM,第三章 數(shù)控線切割技術,手動穿絲（快走絲）,慢走絲自動穿絲,3/22/2024 11:08 AM,第三章 數(shù)控線切割技術,3．電極絲垂直找正：,1）利用找正塊進行火花法找正,,,,3/22/2024 11:08 AM

32、,第三章 數(shù)控線切割技術,注意：　　(1) 找正塊使用一次后，其表面會留下細小的放電痕跡。下次找正時，要重新?lián)Q位置，不可用有放電痕跡的位置碰火花校正電極絲的垂直度。 　　(2) 在精密零件加工前，分別校正U、V軸的垂直度后，需要再檢驗電極絲垂直度校正的效果。具體方法是：重新分別從U、V軸方向碰火花，看火花是否均勻，若U、V方向上火花均勻，則說明電極絲垂直度較好；若U、V方向上火花不均勻，則重新校正，再檢驗?！　?3)

33、在校正電極絲垂直度之前，電極絲應張緊，張力與加工中使用的張力相同。　?。?) 在用火花法校正電極絲垂直度時，電極絲要運轉，以免電極絲斷絲。,3/22/2024 11:08 AM,第三章 數(shù)控線切割技術,2）用校正器進行校正,垂直度校正器,DF55-J50A型垂直度校正器,3/22/2024 11:08 AM,第三章 數(shù)控線切割技術,注意：　　(1) 電極絲停止走絲，不能放電?！　?2) 電極絲應張緊，電極絲的表面應干凈。　　

34、(3) 若加工零件精度高，則電極絲垂直度在校正后需要檢查，其方法與火花法類似。,3/22/2024 11:08 AM,第三章 數(shù)控線切割技術,３）目測法　　對于加工要求較低的工件，在確定電極絲與工件基準間的相對位置時，可以直接利用目測或借助2～8倍的放大鏡來進行觀察。右圖是利用穿絲處劃出的十字基準線，分別沿劃線方向觀察電極絲與基準線的相對位置，根據(jù)兩者的偏離情況移動工作臺，當電極絲中心分別與縱橫方向基準線重合時，工作臺縱、橫方向上的

35、讀數(shù)就確定了電極絲中心的位置。,3/22/2024 11:08 AM,第三章 數(shù)控線切割技術,４）自動找中心,所謂自動找中心，就是讓電極絲在工件孔的中心自動定位。此法是根據(jù)線電極與工件的短路信號，來確定電極絲的中心位置。數(shù)控功能較強的線切割機床常用這種方法。,3/22/2024 11:08 AM,第三章 數(shù)控線切割技術,４．工件的裝夾：,懸臂支撐方式,,,,快走絲,慢走絲,3/22/2024 11:08 AM,第三章 數(shù)控線切割技

36、術,兩端支撐方式,3/22/2024 11:08 AM,第三章 數(shù)控線切割技術,橋式支撐方式,3/22/2024 11:08 AM,第三章 數(shù)控線切割技術,線切割加工工藝,1．穿絲孔的位置與形狀：,切割凸模時穿絲孔位置及切割方向比較圖,3/22/2024 11:08 AM,第三章 數(shù)控線切割技術,穿絲孔的大小與位置,3/22/2024 11:08 AM,第三章 數(shù)控線切割技術,穿絲孔高度,3/22/2024 11:08 AM,第

37、三章 數(shù)控線切割技術,提高切割形狀精度的方法,1．增加超切程序和回退程序：,工作中電極絲的撓曲,3/22/2024 11:08 AM,第三章 數(shù)控線切割技術,2．減小線切割加工中的變形的手段：,1) 采用預加工工藝,凸模的預加工,3/22/2024 11:08 AM,第三章 數(shù)控線切割技術,凹模的預加工,3/22/2024 11:08 AM,第三章 數(shù)控線切割技術,2) 合理確定穿絲孔位置,線切割穿絲孔的位置,3/22/2024

38、 11:08 AM,第三章 數(shù)控線切割技術,切入位置的選擇,3/22/2024 11:08 AM,第三章 數(shù)控線切割技術,3) 多穿絲孔加工,多個穿絲孔加工,3/22/2024 11:08 AM,第三章 數(shù)控線切割技術,4) 恰當安排切割圖形　　線切割加工用的坯料在熱處理時表面冷卻快，內(nèi)部冷卻慢，形成熱處理后坯料金相組織不一致，產(chǎn)生內(nèi)應力，而且越靠近邊角處，應力變化越大。所以，線切割的圖形應盡量避開坯料邊角處，一般讓出8～10

39、mm。對于凸模還應留出足夠的夾持余量。5) 正確選擇切割路線　　切割路線應有利于保證工件在切割過程中的剛度和避開應力變形影響。,3/22/2024 11:08 AM,第三章 數(shù)控線切割技術,6) 采用二次切割法,二次切割法,3/22/2024 11:08 AM,第三章 數(shù)控線切割技術,線切割斷絲原因分析,若在剛開始加工階段就斷絲，則可能的原因有： (1) 加工電流過大 (2) 鉬絲抖動厲害。 (3) 工

40、件表面有毛刺或氧化皮。 若在加工中間階段斷絲，則可能的原因有： (1) 電參數(shù)不當，電流過大。 (2) 進給調(diào)節(jié)不當，開路短路頻繁。 (3) 工作液太臟。,1．快走絲機床加工中斷絲的主要原因,3/22/2024 11:08 AM,第三章 數(shù)控線切割技術,(4) 導電塊未與鉬絲接觸或被拉出凹痕。(5) 切割厚件時，脈沖過小。(6) 絲筒轉速太慢。若在加工最后階段出現(xiàn)斷絲，則可能的原因有：(1)

41、 工件材料變形，夾斷鉬絲。(2) 工件跌落，撞落鉬絲。,3/22/2024 11:08 AM,第三章 數(shù)控線切割技術,在快走絲線切割加工中，要正確分析斷絲原因，采取合理的解決辦法。采用如下方法：,減少電極絲(鉬絲)運動的換向次數(shù)，盡量消除鉬絲抖動現(xiàn)象。(2) 鉬絲導輪的制造和安裝精度直接影響鉬絲的工作壽命。(3) 選用適當?shù)那邢魉俣取?4) 保持電源電壓的穩(wěn)定和冷卻液的清潔。,3/22/2024 11:08 AM,第三章 數(shù)

42、控線切割技術,慢走絲機床加工中出現(xiàn)斷絲的主要原因有：(1) 電參數(shù)選擇不當。(2) 導電塊過臟。(3) 電極絲速度過低。(4) 張力過大。(5) 工件表面有氧化皮。,2．慢走絲機床加工中斷絲的主要原因,3/22/2024 11:08 AM,第三章 數(shù)控線切割技術,慢走絲加工中為了防止斷絲，主要采取以下方法：,及時檢查導電塊的磨損情況及清潔程度。有效的沖水(油)條件。良好的工作液處理系統(tǒng)。適當?shù)卣{(diào)整放電參數(shù)。,3/22/