论文-电火花线切割加工方法1(2)

等应能在很宽的范围内调节，以满足粗、中、精加工的要求。

3） 脉冲电源不仅要考虑工作稳定可靠、成本低、寿命长、操作维修

方便和体积小等问题，还要考虑节省电能。

2.1.2 晶体管矩形波脉冲电源

晶体管矩形波脉冲电源是利用功率晶体管作为开关元件而获得单向脉冲的。它具有脉冲频率高、脉冲参数容易调结、脉冲波形较好、易于实现多回路加工和自适应控制等自动化要求的有点，所以应用非常广泛，特别在中、小型脉冲电源中，都采用晶体

2.1.3 高频分组脉冲电源

高频分组脉冲波形如图2所示，它是矩形波派生的一种波形，即把较高频率的小脉宽ti 和小脉间t0 的矩形波脉冲分组成为大脉宽Ti和大脉间T0输出。

矩形波脉冲电源对提高切割速度和减小表面粗糙度这两项指标是相互矛盾的，高频分组脉冲波形在一定程度上能解决这两者的矛盾，在相同工艺条件下，可获得较好的加工工艺效

2.1.4 节能型脉冲电源

为了提高电能利用率，近年来除用电感元件L来代替限流电阻，避免了发热损耗外，还把L中剩余的电能反输给电源。图4为这类节能电源的主回路原理及其2.1.5 低速走丝线切割加工的脉冲电源

低速走丝线切割加工有其特殊性：一是丝速较低，电蚀产物的排泄效果不佳；

二是昂贵的设备，必须有较高的生产率，为此常采用镀锌的黄铜丝作线电极，当火花放电时瞬时高温使低熔点的锌迅速溶化、气化爆炸式地、尽可能多地把工件上熔融的金属液体抛入工作液中。因此要求脉冲电源有较大的峰值电流，一般都在100～500A，但脉宽te极短（0.1～1μs），否则电极丝将被烧断。

2.2 机械系统

机床是线切割加工设备的主要部分，其结构形式和制造精度都直接影响到加工性能。机床一般由床身、工作台、走丝机构、丝架、工作液循环系统等几部分组成。

1．床身

床身为机床的支撑体，是安装其他部件的基础，通常采用箱式结构。床身内部放置机床电器。

2．工作台

工作台部件用来安放工件。由上下拖板、导轨、丝杆螺母副及变速机构4部分组成，其工作原理是驱动电动机通过变速机构将动力传递给丝杆螺母副，丝杆螺母副将传递过来的旋转运动变成沿坐标轴的直线运动，从而获得各种平面图形的曲线轨迹。

工作台的传动通常采用高精度丝杆螺母副，为保证定位精度和灵敏度，传动丝杠与螺母之间必须消除间隙。

3．走丝机构

走丝机构可分为高速走丝机构和低速走丝机构。

高速走丝机构的电极丝做高速往复运动，一般走丝速度为8～10 m／s,走丝速度等于储丝筒周边的线速度，在运动过程中，电极丝由丝架支撑，并依靠导轮保持电极丝与工作台垂直或倾斜一定的几何角度；

低速走丝机构的电极丝做低速单向运动，一般走丝速度低于0.2 m／s，

图5 快速走丝线切割机床

4，工作液循环电火花线切割加工必须在工作液中进行，其方式可将被加工工件浸在工作液中，也可以采用电极丝冲液的方式。一般情况下，工作液应具有以下几个方面的要求：

(1)工作液应具有一定的绝缘性。绝缘能力过高，介质击穿所耗能量过大，会降低蚀除量；绝缘能力过低，工作液成了导电体，则不能产生火花放电。

(2)有较好的冷却性能。电火花放电的局部瞬时温度极高，为了防止产生过热现象，必须使切削部位充分拎却．以带走火花放电时产生的大量热量。

(3)有较好的洗涤性能，利于排屑。

(4)有较好的防锈性能，利于机床维护和工件防锈。

(5)工作液对人体应无害，工作时，不放出有害气体。

不同的工艺条件需要不同的工作液，在低速走丝线切割加工中常采用去离子水和煤油作为工作液；高速走丝线切割加工中常采用乳化液作为工作液。加工时，工件的厚度、表面粗糙度要求不同，则选取工作液的型号也不同。另外，工作液的配比对加工的效果也会有很大影响，比如在低速走丝线切割加工中．对不同要

求的零件应选取不同导电率的离子水；在高速走丝机床上，新配的工作液加工效果并不良好．往往要经过一段时间切割后，加工效果才能达到最佳，但工作液不能太脏，否则容易引起电弧放电．烧坏电极。

2.3 断丝机理

造成断丝的原因是多方面的，工件材料的不同、工作液的性能优劣、电极丝的磨损、电极丝的张紧力、机床的导丝结构以及切割工艺参数的合理性等都与稳定线切割加工过程，提高线切割加工质量和延长电极丝的使用寿命有关。

2.3.1 跟工件有关的断丝

（1） 工件经热处理后工件内部存在内应力，在切割过程中造成内应力释放，夹

住钼丝而造成断丝。切割工件后，由于废料自重较大，在脱落瞬间夹住钼丝造成断丝。铸造类零件在铸造过程中可能造成的沙眼、气孔，工件内部有不导电的杂质，在切割过程中可能会拉断丝。工件表面覆盖层（如塑料薄膜，油漆等）不导电造成的断丝。

2.3.2 跟工作液有关的断丝

（1） 工作的浓度不合理造成断丝。

（2） 工作液冲刷不足造成的断丝。和回流通道是否堵塞，工作液喷出速度要合

理，对于大厚度零件可以开大工作液喷出速度，使得工作液能充分进入切缝进行冷却和排屑。

（3） 工作也不够或者堵塞造成无切削液加工，钼丝很快会烧断。因此，机床工

作过程中要不定时检查工作液是否足够，循环通道是否畅通。

2.3.3 跟走丝机构有关的断丝

（1） 跟导电块有关的断丝。（2） 跟导轮有关的断丝。（3） 张紧机构造成的断丝。（4） 储丝筒造成的断丝（5） 钼丝在储丝筒上缠绕不合理造成的断丝。钼

（6） 储丝筒运转电机的换向机构失灵造成的断丝。（7） 钼丝没有放置在到轮的槽中造成的断丝。（8） 钼丝热胀冷缩造成断丝。

（2） 2.3.4 跟编程有关的断丝

（1） 工件加工编程路径不合理造成的断丝。2二次切割造成的断丝。

2.3.5 跟钼丝本身有关的断丝

（1） 钼丝质量差造成的钼丝。钼丝质量不好可能会造成断丝，应该选择质量好

的钼丝进行加工。

（2） 钼丝损耗造成的断丝。正钼丝张紧力不合适造成的断丝。废除的断丝头造

成的断丝。钼丝打折或者叠丝造成断丝。

2.3.6 跟切割工艺参数有关的断丝

（1） 工艺参数设置不合理造成的断丝。2工艺参数选择不合理会对钼丝损耗有

很大影响，过大的损耗会加快断丝。3对于大厚度零件，通常排屑困难，工作也很难进入切缝中去，因此进给速度不能太快，否则容易引起短路或拉弧现象，从而很快烧断钼丝。4对于薄壁类零件，如果进给速度过快，也容易造成频繁短路，钼丝也很容易烧断或拉断。

2.4 加工控制

2.4.1线切割机床的加工原理

（1）线切割——数控电火花线切割加工的简称。

（2）工作原理：利用移动的金属丝作工具电极，并在金属丝和工件间通以脉冲电流，利用脉冲放电的腐蚀作用对工件进行切割加工的。

（3）由于它利用的是丝电极，因此，只能作轮廓切割加工。

（4）工作原理如图6所示。

图6 线切割机床的加工原理

1－－数控装置 2－－储丝简 3－－导轮 4－－电极丝 5－－工件 6－－喷嘴

7－－绝缘板 8－－脉冲发生器 9－－液压泵 10－－水箱 11－－控制步进电动机

（5）当工件与线电极间的间隙足以被脉冲电压击穿时，两者之间即产生火花放电而切割工件。

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