《电火花线切割》PPT课件 (2)

第三章电火花线切割加工第一节电火花线切割加工原理、特点及应用范围一、线切割加工原理1、基本原理：图见后2、线切割机床的分类：线切割机床的分类根据电极丝运动的方向和速度：往复高速走丝电火花线切割机床单向低速走丝电火花线切割机床根据控制方式：靠模仿形控制光电跟踪控制数字程序控制按加工尺寸：大中小普通型、专用型目前，国内外线切割机床采用不同水平的微机数控系统，从单片机、单板机到微型计算机系统，一般都有自动编程功能。二、线切割加工的特点：1、电火花线切割加工与电火花成形加工的共性现：2、电火花线切割加工与电火花成形加工的不同表现：（1）电极丝较细，脉冲能量不能太大，加工工艺参数变化范围小，属于中、精正极性电火花加工，工件接脉冲电源的正极。（2）采用水或水基工作液，不易引燃起火，但加工过程中有电解效应，有利于改善表面粗糙度。（3）一般没有稳定的电弧放电。（4）电极与工件之间存在着“疏松接触”式轻压放电现象。（工具与工件之间存在某种电化学产生的绝缘薄膜介质）（5）省掉了成形的工具电极。（6）电极丝比较细，可以加工细微异形孔、窄缝和复杂形状工件。（7）电极丝损耗小，对加工精度影响较小。三、线切割加工的应用范围：1、加工模具2、切割电火花成形加工用的电极3、加工零件第二节电火花线切割加工设备电火花线切割加工设备的主要组成部分（图）机床本体脉冲电源控制系统工作液循环系统机床附件一、机床本体机床本体由床身、坐标工作台、走丝机构、丝架、工作液箱、附件和夹具等组成。1、床身:一般为铸件，是机床支承、固定的基础。通常采用箱式结构，应有足够的强度和刚度。2、坐标工作台：一般都采用十字滑板、滚动导轨、丝杠传动副将电机的旋转运动变为工作台的直线运动。为了保证机床的精度，对导轨的精度、刚度、耐磨性有较高的要求。为了保证工作台的定位精度和灵敏性，传动丝杠和螺母之间必须消除间隙。（后图）3、走丝机构作用：使电极丝以一定的速度运动并保持一定的张力。高速走丝线切割机床的走丝机构：（运动方式及如何实现）主要组成：预张力电机（为防止电极丝散乱）电极丝供给绕线轴（最大可以装20Kg的电极丝）电极丝恒张力机构：提供一定的张力，使电极丝运动平稳。电极丝自动绕线机构：为了实现断丝时自动报警，走丝系统中通常还装有断丝检测微动开关近代机床上还装有靠高压水射流冲刷引导自动穿丝机构，自动穿丝机构除具有自动穿丝、接线功能外，还具有自动切断和再接线功能。4、锥度切割装置（1）偏移式丝架（主要用于高速走丝线切割机床上实现锥度切削）（2）导轮摆动式丝架（3）双坐标联动装置：主要用于低速走丝线切割机床及电极丝有恒张力控制的高速走丝切割机床上实现锥度切削电极丝校垂直二、脉冲电源：高速走丝电火花线切割加工脉冲电源与电火花成型加工脉冲电源原理相同。所不同的是由于电极丝的原因，线切割属中精加工范围，单个脉冲能量较小，总采用正极性加工。脉冲电源的形式较多，使用较多的有：晶体管矩形波脉冲电源、高频分组脉冲电源、节能型脉冲电源。节能型脉冲电源：用电感元件来代替限流电阻，避免了发热损耗。这类电源的节能效果可达80%以上，控制柜不发热，可少用或不用冷却风扇，钼丝损耗很低，切割了20万mm2，钼丝损耗仅0.5μm；当加工电流5.3A时，切割速度为130mm2/min；当切割速度为50mm2/min时，表面粗糙度Ra≤2.0μm，低速走丝线切割加工的脉冲电源:低速走丝线切割加工的特殊性：丝速低，电蚀产物的排屑效果差；设备昂贵，必须有较高的生产率；线电极材料：镀锌黄铜丝（当火花放电时瞬时高温时低熔点的锌迅速熔化、气化爆炸式的、尽可能多的把工件上熔融的金属液体抛入工作液中）对脉冲电源的要求：较大的峰值电流，一般为100~500A，脉宽极短（0.1~1μs）。（否则电极丝容易烧断）此外，为了防止工件接（+）在水基工作液中的电解作用（阳极溶解）使得电极丝出、入口处的工件表面发黑，影响表面质量和外观，有的脉冲电源还具有防电解功能。具体原理是在脉冲停歇时间内，使工件上带有10V左右的负电压。三、工作液循环系统：作用：与电火花穿孔机床相同工作液的类型：高速走丝：专用乳化液（有多种，各有其特点，新型）低速走丝：去离子水煤油（在特殊情况下）（自来水导电，不仅影响恢复电极间的绝缘性，而且还产生电解作用，所以要把水中的离子去除后才可使用）工作液循环装置的组成：工作液泵、液箱、过滤器、管道、流量控制阀等。供液方式：高速走丝采用浇注式低速走丝采用浸泡式工作液应具备的性能：1、具有一定的绝缘性能。2、具有良好的洗涤性能。3、具有良好的冷却性能。4、对环境无污染、对人体无害。5、其它：配置方便、寿命长。四、常用夹具及工件的正确装夹方法：支撑装夹方法1、悬臂支撑方式悬臂支撑通用性强，装夹方便，但由于工件单端压紧，另一端悬空，工件底面不易与工作台平行，易出现上仰或倾斜，致使切割表面与工件上下平面不垂直或达不到预定的精度。因此只有在工件的技术要求不高或悬臂部分较小的情况下才能采用。2、两端支撑方式工件两端都固定在夹具上，这种方法装夹支撑稳定，平面定位精度高，工件底面与切割面垂直度好,但对较小的零件不适用。3、桥式支撑方式采用两块支撑垫铁架在双端夹具体上，其特点是通用性强，装夹方便。对大、中、小工件装夹都比较方便。4、板式支撑方式板式支撑夹具可以根据经常加工工件的尺寸而定，可呈矩形或圆形孔，并可增加X和Y两方向的定位基准。它的装夹精度高，适于常规生产和批量生产。5、复式支撑方式复式支撑夹具是在桥式夹具上，再装上专用夹具组合而成。它装夹方便，特别适用于成批零件加工，还可节省工件找正和调整电极丝相对位置等辅助工时，又可保证工件加工的一致性。6、其它的装夹方法切割六角形薄壁工件时的装夹方法：装夹六角形薄壁工件用的夹具主要应考虑工件夹紧后不应变形，可采用图5.1I所示的装夹方法，即让六角管的一面接触基准块。靠贴有许多橡胶板的胶夹由一侧加压，夹紧力由夹持弹簧产生。在易变形的工件上可分散设置许多加压点，这样不仅能达到减小变形的目的，而且能把工件固定好。此方法适合批量生产。电火花线切割夹具：结构简单，但对其定位基准面的位置精度要求高。第三节电火花线切割控制系统和编程技术一、线切割控制系统：线切割控制系统的主要作用：按加工要求自动控制电极丝相对工件的运动轨迹。自动控制伺服进给速度，保持恒定的放电间隙，防止开路和短路实现对工件的尺寸和形状的加工。电火花线切割机床控制系统的具体功能：轨迹控制：精确控制电极丝相对工件的运动轨迹，以获得所需的形状和尺寸。加工控制：主要包括对伺服进给速度、电源装置、走丝机构、工作液系统以及其它机床操作控制。此外，断电记忆、故障报警、安全控制以及自诊断功能等。电火花线切割机床的轨迹控制：普遍采用数字程序控制，并已发展到微型计算机直接控制阶段。目前，高速走丝线切割机床的数控系统大多采用较简单的步进电机开环系统，而低速走丝线切割机床的数控系统大多采用伺服电动机加码盘的半闭环系统和全闭环数控系统。1、轨迹控制原理：常见的工程图形都可分解为直线、圆弧及其组合。用数字控制技术来控制直线和圆弧轨迹的方法有：逐点比较法、数字积分法、矢量判别法、最小偏差法高速走丝线切割机床大多采用简单易行的逐点比较法2、加工控制功能：进给速度控制短路回退间隙补偿图形缩放、旋转、平移适应控制自动找中心信息显示二、线切割数控编程要点高速走丝线切割机床：ISO、3B、4B等低速走丝线切割机床：ISO、EIA3B编程要点：第四节影响线切割工艺指标的因素一、线切割加工的主要工艺指标1、切割速度切割速度：在保持一定的表面粗糙度的切割过程中，单位时间内电极丝中心线在工件上切过的面积的总和。单位mm2/min切割效率：每安培电流的切割速度（为比较不同输出电流脉冲电源的切割效果）2、表面粗糙度和电火花加工表面粗糙度变化规律一样一样。（高速走丝机床和低速走丝机床的比较）用高速走丝的方法切割工件时,在切割出表面的进出口两端附近,往往有黑白相间交错的条纹，其中黑的微凹，白的微凸，电极丝每正反换向一次，便有一条黑白条纹。3、电极丝的损耗量用电极丝切割10000mm2面积后电极丝直径的减小量来表示；一般不应大于0.01mm.4、加工精度：是指尺寸精度、形状精度、位置精度（高速走丝机床和低速走丝机床的比较）影响线切割工艺指标的因素（针对线切割工艺的特殊问题）1、电参数2、非电参数以下分别介绍。二、电参数的影响1、脉冲宽度：2、脉冲间隔：脉冲间隔过小容易引起电弧和断丝。（注意：在刚切入或大厚度加工时，应取较大的脉冲间隔）3、开路电压：开路电压提高，加工间隙增大，排屑变易，加工稳定性提高，但丝容易震动，丝损会加大。4、放电峰值电流：放电峰值电流增大，加工速度加快，表面粗糙度变差，电极丝损耗加大甚至断丝（）5、放电波形：三、非电参数的影响：1、电极丝及其移动速度对工艺指标的影响：对于高速走丝线切割钼丝的直径：0.06—0.2mm（注意:适当提高电极丝的张力可减轻丝振的影响，丝张力的波动对加工稳定性的影响很大,可采用恒张力机构。）随着走丝速度的提高，在一定范围内，加工速度会提高。（原因）但走丝速度不能过高（原因）对于低速走丝线切割机床：电极丝的材料、直径有较大的选择范围。高生产率时可用0.3mm以下的镀锌黄铜丝.精微加工时可用0.03mm以上的钼丝、钨丝.由于电极丝张力均匀、震动较小，所以加工稳定性好、表面粗糙度、加工精度指标等均好。2、工件厚度及材料对工艺指标的影响：工件薄时：工件厚时：不同工件材料：3、预置进给速度对工艺指标的影响预置进给速度（进给速度的调节或变频调节）对加工速度、加工精度、表面质量都有很大影响。（原因）四、合理调节变频进给的方法：1、用示波器观察和分析加工状态的方法2、用示电压电流表观察分析加工状态的方法3、按加工电流和短路电流的比值调节4、计算出不同空载电压时不同的β值。数控电火花切割始点的确定：工艺孔的精度对定位误差的影响及措施：措施：图3.13复习:1、指出高速走丝线切割机床与低速走丝线切割机床的不同(至少8方面)？2、线切割加工中为减少材料割离后的变形，最好将工件与其夹持部分分割的线段安排在切割总程序的首端。（对或错）3、电火花线切割加工机床主要由哪几部分组成？4、指出线切割加工与电火花加工的不同点？5、指出影响线切割加工工艺指标的因素？6、指出合理调节变频进给的方法？1、什么是极性效应，产生极性效应的原因，影响极性效应的因素？2、什么是正极性加工？什么是负极性加工？什么时候采用正极性加工？什么时候采用负极性加工？要在加工过程中利用极性效应，应采用什么样的脉冲电源？3、电参数主要是指哪几个？指出电参数对电蚀量的影响？电加工工作过程中工作液的作用？4、指出影响加工稳定性的因素？应采用那些措施提高加工稳定性？5、什么是加工速度？如何提高加工速度以及应注意的事项？采用哪个指标度量工具电极损耗？如何降低工具电极损耗（指出具体措施）？6、影响加工精度的主要因素有哪几个？如何提高加工精度（是指措施）？7、电火花加工的表面质量主要包括那几部分？指出表面粗糙度与脉冲能量的关系？电火花加工的表面粗糙度与加工速度的关系如何？影响表面粗糙度的因素？8、电火花加工过程中材料的表面层由哪两部分组成？并指出它们的特点？9、指出型腔模电火花加工常用的工艺方法？及各种方法的特点？10、穿孔和型腔加工的主要工艺指标？对加工过程起重大影响的主要因素有那些？