电火花加工的基本原理及设备.ppt

第二章第二章电火花加工的基本原理电火花加工的基本原理及设备及设备n1.电火花加工的基本原理电火花加工的基本原理n电火花加工基于火花加工基于电火花腐火花腐蚀原理，原理，是在工具是在工具电极与工件极与工件电极相互靠极相互靠近近时，极，极间形成脉冲性火花放形成脉冲性火花放电，在在电火花通道中火花通道中产生瞬生瞬时高温，高温，使金属局部熔化，甚至气化，从使金属局部熔化，甚至气化，从而将金属而将金属 蚀除下来。除下来。n那么两那么两电极表面的金属材料极表面的金属材料是如何被是如何被蚀除下来的呢？除下来的呢？这一一过程大致分程大致分为以下几个以下几个阶段段:。n(1)极间介质的电离、击穿及放电通道的极间介质的电离、击穿及放电通道的形成形成.n(2)介质热分解、电极材料熔化、汽化热介质热分解、电极材料熔化、汽化热膨胀膨胀.n(3)电极材料的抛出电极材料的抛出.n(4)极间介质的消电离极间介质的消电离.看图看图看图看图看图看图看图看图单脉冲放电凹坑单脉冲放电凹坑多脉冲放电凹坑多脉冲放电凹坑电火花表面局部放大图电火花表面局部放大图n进行电火花加工应具备如下条件：n (1)工具和工件之工具和工件之间必必须保持一定的保持一定的间隙。隙。n(2)必必须采用脉冲采用脉冲电源。源。n(3)在有一定在有一定绝缘性能的性能的介介质中放中放电电火花加工的特点电火花加工的特点特点特点n n优n n点缺点（1）能加工用切削的方法难于加工或无法加工的高硬度导电材料n在电火花加工过程中，主要是靠电、热能进行加工，几乎与力学性能（硬度、强度等）无关。从而使工件的加工不受工具硬度、强度的限制，实现了用软质的材料（如：石墨、铜等）加工硬质的材料（如：淬火钢、硬质合金和超硬材料等）。（2）便于加工细长、薄、脆性零件和形状复杂的零件n由于加工过程中，工具与工件没有直接接触，这样就使工件与工具之间没有机械加工的切削力，机械变形小，因此可以加工复杂形状和进行微细加工。（3）工件变形小，加工精度高n 目前，电火花加工的精度可达0.010.05mm，在精密光整加工时可小于0.005mm。（4）易于实现加工过程的自动化n电火花加工主要利用电能进行加工，而电能、电参数较机械量易于实现自动化控制。目前我国电火花加工机床大多都是数字控制。(1)极间介质的电离、击穿及放极间介质的电离、击穿及放电通道的形成电通道的形成.负极工作液放电通道正极(3)电极材料的抛出电极材料的抛出.翻边突起凝固微粒(2)介质热分解、电极材料熔化、介质热分解、电极材料熔化、汽化热膨胀汽化热膨胀.从正极上熔化并抛出金属的区域从负极上熔化并抛出金属的区域气泡(4)极间介质的消电离极间介质的消电离.放电形成的凹坑（1）只能对导电材料进行加工n 通过电火花加工原理的分析，我们可以看出，电火花加工所用的工具和工件必需是导体，所以塑料、陶瓷等绝缘的非导体材料不能用电火花进行加工。（2）加工精度受到电极损耗的限制n 由于加工过程中，工具电极同样会受到电、热的作用而被蚀除，特别是在尖角和底面部分，蚀除量较大，又造成了电极损耗不均匀的现象，所以电火花加工的精度受到限制。3）加工速度慢n由于火花放电时产生的热量只局限在电极表面，而且又很快被介质冷却，所以加工速度要比机械加工慢。（4）最小圆角半径受到放电间隙的限制n虽然电火花加工具有一定的局限性，但与传统的切削加工相比仍有巨大的优势，因此其应用领域日益扩大，目前已广泛应用于机械（特别是模具制造）、航空航天、电子、电器、仪器仪表等行业，用来解决难加工材料及复杂形状零件的加工问题。2.2.1 电火花加工机床简介n1、国产电火花穿孔、成形加工机床的型号与、国产电火花穿孔、成形加工机床的型号与参数参数n我国国标规定，电火花成形机床均用D71 加上机床工作台面宽度的 110表示。例如。其型号表示方法如下：机床工作台宽度机床工作台宽度(320cm)(320cm)电火花成形加工机床电火花成形加工机床电加工机床电加工机床(如为数控电加工机床，则在如为数控电加工机床，则在D D后加后加K)K)D7132大小nD7125以下 小型nD7125D7163 中型nD7163以上 大型n随着科学技术的进步，国外已经大批生产三坐标数控电火花机床，以及带工具电极库能按程序自动更换电极的电火花加工中心，我国的大部分电加工机床厂现在也正开始研制生产三坐标数控电火花加工机床。单单轴轴数数控控电电火火花花成成型型机机床床多多轴轴数数控控电电火火花花成成型型机机床床电电火火花花加加工工中中心心2.2.22.2.2电火花加工机床结构电火花加工机床结构电火花加工机床结构电火花加工机床结构电火花加工机床机床本体机床本体脉冲电源脉冲电源自动进给调节系统自动进给调节系统工作液过滤和循环系统工作液过滤和循环系统数控系统数控系统工作液过滤和循工作液过滤和循工作液过滤和循工作液过滤和循环系统环系统环系统环系统数控系统数控系统数控系统数控系统脉冲电源脉冲电源脉冲电源脉冲电源自动进给调自动进给调自动进给调自动进给调节系统节系统节系统节系统机床本体机床本体机床本体机床本体床身床身立柱立柱主轴头及附件主轴头及附件工作台工作台机床机床本体本体三部分是电火机床 的骨架，起着支撑 定位和便于操作的作用。立柱立柱主轴头主轴头工作台工作台床身床身n电火花加工时粗加工的电火花放电间隙比中加工的放电间隙要大，而中加工的电火花放电间隙比精加工的放电间隙又要大一些。当用一个电极进行粗加工时，将工件的大部分余量蚀除掉后，其底面和侧壁四周的表面粗糙度很差，为了将其修光，就得转换规准逐挡进行修整。但由于中、精加工规准的放电间隙比粗加工规准的放电间隙小，若不采取措施则四周侧壁就无法修光了n平平动头就就是是为解解决决修修光光侧壁壁和和提提高高其其尺尺寸寸精度而精度而设计的。的。平平动头的的动作原理作原理n 利用利用偏心机构偏心机构将伺服将伺服电机的旋机的旋转运运动通通过平平动轨迹保持机构迹保持机构转化成化成电极上每极上每一个一个质点都能点都能围绕其原始位置在水平面其原始位置在水平面内作平面小内作平面小圆周运周运动，许多小多小圆的外包的外包络线面面积就形成加工横截面就形成加工横截面积.n如如图2-7所示，其中每个所示，其中每个质点运点运动轨迹的迹的半径就称半径就称为平平动量，其大小可以由零逐量，其大小可以由零逐渐调大，以大，以补偿粗、中、精加工的粗、中、精加工的电火火花放花放电间隙隙之差，从而达到修光型腔之差，从而达到修光型腔的目的。的目的。图2-7 平动头扩大间隙原理图数数控控平平动动头头平动头电火花加工的特点n(1)可可以以通通过改改变轨迹迹半半径径来来调整整电极极的的作作用用尺尺寸寸，因因此此尺尺寸寸加加工工不不再再受受放放电间隙的限制。隙的限制。n(2)用用同同一一尺尺寸寸的的工工具具电极极，通通过轨迹迹半半径径的的改改变，可可以以实现转换电规准准的的修修整整，即即采采用用一一个个电极极就就能能由由粗粗至至精精直直接接加加工工出出一一副型腔。副型腔。n(3)在在加加工工过程程中中，工工具具电极极的的轴线与与工工件件的的轴线相相偏偏移移，除除了了电极极处于于放放电区区域域的的部部分分外外，工工具具电极极与与工工件件的的间隙隙都都大大于于放放电间隙隙，实际上上减减小小了了同同时放放电的的面面积，这有有利利于于电蚀产物的排除，提高加工物的排除，提高加工稳定性。定性。n(4)工具工具电极移极移动方式的改方式的改变，可使加工的，可使加工的表面粗糙度大有改善，特表面粗糙度大有改善，特别是底平面是底平面处。2.脉冲电源脉冲电源n脉冲电源的作用脉冲电源的作用:n把工频正弦交流电流转变成频率较高的单向脉冲电流，向工件和工具电极间的加工间隙提供所需要的放电能量以蚀除金属。加工速度加工精度加工精度表面质量工具电极损耗工具电极损耗性能影响性能影响n要求要求：n(1)要要有有一一定定的的脉脉冲冲放放电能能量量，否否则不不能能使使工件金属气化。工件金属气化。n(2)火火花花放放电必必须是是短短时间的的脉脉冲冲性性放放电，这样才才能能使使放放电产生生的的热量量来来不不及及扩散散到到其其他他部部分分，从从而而有有效效地地蚀除除金金属属，提提高高成成型型性性和加工精度。和加工精度。n(3)脉脉冲冲波波形形是是单向向的的，以以便便充充分分利利用用极极性性效效应，提高加工速度和降低工具，提高加工速度和降低工具电极极损耗耗。n(4)脉冲波形的主要参数(峰值电流、脉冲宽度、脉冲间歇等)有较宽的调节范围，以满足粗、中、精加工的要求。n(5)有适当的脉冲间隔时间，使放电介质有足够时间消除电离并冲去金属颗粒，以免引起电弧而烧伤工件。n电源的好坏直接关系到电火花加工机床的性能，所以电源往往是电火花机床制造厂商的核心机密之一。从理论上讲，电源一般有如下几种。（1）张弛式脉冲电源n弛张式脉冲电源是最早使用的电源，它是利用电容器充电储存电能，然后瞬时放出，形成 火花放电来蚀除金属。因为电容器时而充电，时而放电，一弛一张，故又称“弛张式”脉冲电源原理图如图4.9 RC线路脉冲电源-VARCn工作原理工作原理：首先直流电源E通过电阻R向电容器C充电，使电容器两端的电压不断升高，当电压上升到绝缘介质的击穿电压时，两极间的绝缘介质被击穿，形成放电通道，电容器上储存的能量瞬间释放，产生较大的脉冲电流。当电容C上积蓄的能量释放完时，间隙中的工作液又迅速恢复绝缘状态。此后电容再次充电，又重复上述过程，达到加工的目的。n优点点:结构简单，使用维修方便，加工精度较高。n缺缺点点：粗糙度值较小，但生产率低，电能利用率低，加工稳定性差。（2）闸流管式和电子管式脉冲电源n 闸流流管管是是一一种种特特殊殊的的电子子管管，当当对其其栅极极通通入入一一脉脉冲冲信信号号时，便便可可控控制制管管子子的的导通通或或截截止止，输出出脉脉冲冲电流流。由由于于这种种电源源的的电参参数数与与加加工工间隙隙无无关关，故故又又称称为独独立立式式电源源。闸流流管管脉脉冲冲电源源的的生生产率率较高高，加加工工稳定，但脉冲定，但脉冲宽度度较窄，窄，电极极损耗耗较大。大。（3）晶闸管式、晶体管式脉冲电源n晶晶体体管管脉脉冲冲电源源是是近近年年来来发展展起起来来的的以以晶晶体体元元件件作作为开开关关元元件件的的用用途途广广泛泛的的电火火花花脉脉冲冲电源源，其其输出出功功率率大大，电规准准调节范范围广广，电极极损耗耗小小，故故适适应于于型型孔孔、型型腔腔、磨磨削削等等各各种种不不同同用用途途的的加加工工。晶晶体体管管脉脉冲冲电源源已已越越来来越越广广泛泛地地应用用在在电火花加工机床上。火花加工机床上。3.自动进给调节系统自动进给调节系统n 在在电火花成型加工火花成型加工设备中，自中，自动进给调节系系统占有很重要的位置，占有很重要的位置，它的性能直接影响加工它的性能直接影响加工稳 定性和加定性和加工效果。工效果。自动进给调节系统伺服进给系统参数控制系统用于控制放电间隙的大小用于控制放电间隙的大小 用于控制电火花成型加用于控制电火花成型加工中的各种参数，以便能够工中的各种参数，以便能够获得最佳的加工工艺指标等获得最佳的加工工艺指标等应用应用应用应用1)伺服进给系统的作用及要求n定定义：以机床移动部件的位置和速度作为控制以机床移动部件的位置和速度作为控制量的自动控制系统，又称拖动系统或位置随动量的自动控制系统，又称拖动系统或位置随动系统。系统。n作用作用：及时调整放电间隙及时调整放电间隙。n要求要求：(1)有较广的速度调节跟踪范围。n (2)有足够的灵敏度和快速性。n (3)有较高的稳定性和抗干扰能力。2)电液压式伺服进给系统电液压式伺服进给系统n在在电液液自自动进给调节系系统中中，液液压缸缸、活活塞塞是是执行行机机构构。由由于于传动链短短及及液液体体的的基基本本不不可可压缩性性，因因此此传动链中中无无间隙隙、刚度度大大、不不灵灵敏敏区区小小；又又因因为加加工工时进给速速度度很很低低，所所以以正正、反反向向惯性性很很小小，反反应迅迅速速，特特别适适合合于于电火火花花加加工工的的低低速速进给，故故20世世纪80年年代代前前得得到到了了广广泛泛的的应用用，但但它它有有漏漏油油、油油泵噪噪声声大大、占地面占地面积较大等缺点。大等缺点。图图2-10喷嘴喷嘴挡板式电液压自动调节器工作原理挡板式电液压自动调节器工作原理4.工作液过滤和循环系统工作液过滤和循环系统蚀除产物一部分以气一部分以气态形式抛出态形式抛出大部分是以球状固体微粒分散地悬浮在工作液中，直径一般为几微米。n动态：n 1)充斥在电极和工件之间n 2)粘连在电极和工件的表面上。n后果后果：n 蚀除产物的聚集，会与电极或工件形成二次放电。这就破坏了电火花加工的稳定性，降低了加工速度，影响了加工精度和表面粗糙度。怎么办？怎么办？n方法一方法一：使电极振动，以加强排屑作用；n方法二方法二：对工作液进行强迫循环过滤，以改善间隙状态。n工作液强迫循环过滤是由工作液循环过滤器来完成的。电火花加工用的工作液过滤系统包括工作液泵、容器、过滤器及管道等，使工作液强迫循环。图2-11 工作液循环系统油路图5.5.数控系数控系数控系数控系统统nn1)1)数控电火花机床的类型数控电火花机床的类型数控坐标数控坐标轴的数目轴的数目三轴数控电火花机床三轴数控电火花机床四轴联动电火花加工机床四轴联动电火花加工机床四轴三联动数控电火花机床四轴三联动数控电火花机床五轴联动电火花加工机床五轴联动电火花加工机床六轴联动电火花加工机床六轴联动电火花加工机床n数控系统规定除了直线移动的X、Y、Z三个坐标轴系统外，还有三个转动的坐标系统，即绕X轴转动的A轴，绕Y轴转动的B轴，绕Z轴转动的C轴。2)数控电火花机床的数控系统工作原理n数控电火花机床能实现工具电极和工件之间的多种相对运动，可以用来加工多种较复杂的型腔。目前，绝大部分电火花数控机床采用国际上通用的ISO代码进行编程、程序控制、数控摇动加工等。ISO代码编程ISO代码是国际标准化机构制定的用于数控编码和程序控制的一种标准代码。代码主要有G指令(即准备功能指令)和M指令(即辅助功能指令)以以上上代代码码，绝绝大大部部分分与与数数控控铣铣床床、车车床床的的代代码码相相同同，只只有有G54、G80、G82、M05等等是是以以前前接接触触较较少少的的指指令令，其其具具体体用用法法如如下：下：表2-2 工作坐标系G54：工作坐标系工作坐标系目的：在加工或找正过程中定义工作目的：在加工或找正过程中定义工作坐标系的主要目的是为了坐标的数值坐标系的主要目的是为了坐标的数值更简洁。更简洁。n这些定义工作坐标系指令可以和G92一起使用，G92代码只能把当前点的坐标系中定义为某一个值，但不能把这点的坐标在所有的坐标系中都定义成该值。图2-12 工作坐标系切换oXYXY2030oG92G54X0Y0G92G55X0Y0nG80:n含义：接触感知。n格式：G80 轴方向n如：G80 X；/电极将沿X轴的负方向前进，直到接触到工件，然后停在那里-X-XnG82：n含义：移动到原点和当前位置一半处。n格式：G82轴n如：G92 X100.;/将当前点的X坐标定义为100.nG82 X;/将电极移到当前坐标系X=50.的地方X10050nM05：n含义：忽略接触感知，只在本段程序起作用。具体用法是：当电极与工件接触感知并停在此处后，若要移走电极，请用此代码。n如：G80 X；/X轴负方向接触感知nG90 G92 X0 Y0；/设置当前点坐标为(0，0)nM05 G00 X10.；n/忽略接触感知且把电极向X轴正方向移动10 mm+XG90G92X0Y0M05G00X10n若去掉上面代码中的M05，则电极往往不动作，G00不执行。+XG90G92X0Y0G00X10缺少缺少G05无无法运动法运动 图2-13 工件找正图G80X+G90G92X0M05G00X-10G91G00Y-38G90G00X50G80Y+M05G00Y-2G90G00X50Y28G91G00Z10G92Y0数控数控摇动加工加工n普通普通电火花加工机床火花加工机床为了修光了修光侧壁和提壁和提高其尺寸精度而添加平高其尺寸精度而添加平动头，使工具，使工具电极极轨迹向外可以逐步迹向外可以逐步扩张，即可以平，即可以平动。n对数控数控电火花机床，由于工作台是数控火花机床，由于工作台是数控的，可以的，可以实现工件加工工件加工轨迹逐步向外迹逐步向外扩张，即，即摇动，n摇动加工的作用加工的作用：n(1)可以精确控制加工尺寸精度。可以精确控制加工尺寸精度。n(2)可以加工出复可以加工出复杂的形状，如螺的形状，如螺纹。n(3)可可以以提提高高工工件件侧面面和和底底面面的的表表面面粗粗糙度。糙度。n(4)可可以以加加工工出出清清棱棱、清清角角的的侧壁壁和和底底边。n(5)变全全面面加加工工为局局部部加加工工，有有利利于于排屑和加工排屑和加工稳定。定。n(6)对电极尺寸精度要求不高。极尺寸精度要求不高。nLN X X X STEP XXXX摇动幅度的大小，四位数，摇动幅度的大小，四位数，摇动幅度的大小，四位数，摇动幅度的大小，四位数，摇动幅度，其后为四位数摇动幅度，其后为四位数摇动幅度，其后为四位数摇动幅度，其后为四位数0 05 5：摇动轨迹形式：摇动轨迹形式：摇动轨迹形式：摇动轨迹形式0 02 2：摇动运动的所在平面：摇动运动的所在平面：摇动运动的所在平面：摇动运动的所在平面02：摇动加工的伺服方式：摇动加工的伺服方式摇动加工摇动加工表2-3 电火花数控摇动类型一览表n自由自由摇动：选定定某某一一轴向向(例例如如Z轴)作作为伺伺服服进给轴，其他两其他两轴进行行摇动运运动(如如图2-14(a)所示所示)。n nG01LN001STEP30Z-10.n nG01表表示示沿沿Z轴方方向向进行行伺伺服服进给。LN001中中的的00表表示示在在XY平平面面内内自自由由摇动，1表表示示工工具具电极极各各点点绕各各原原始始点点作作圆形形轨迹迹摇动，STEP30表表示示摇动半半径径为30m，Z-10.表表示示伺伺服服进给至至Z轴向向下下10mm为止止。其其实际放放电点点的的轨迹迹见图2-14(a)，沿沿各各轴方方向向可可能能出出现不不规则的的进进退退退退n(2)步进摇动。在某选定的轴向作步进伺服进给，每进一步的步距为2 m，其他两轴作摇动运动(如图2-14(b)所示)。例如：nn nG01LN101STEP20Z-10.nG01表示沿Z轴方向进行伺服进给。LN101中的10表示在XY平面内步进摇动，1表示工具电极各点绕各原始点作圆形轨迹摇动，STEP20表示摇动半径为20 m，Z-10.表示伺服进给至Z轴向下10 mm为止。其实际放电点的轨迹见图2-14(b)。步进摇动限制了主轴的进给动作，使摇动动作的循环成为优先动作。步进摇动用在深孔排屑比较困难的加工中。它较自由摇动的加工速度稍慢，但更稳定，没有频繁的进给、回退现象。n(3)锁定摇动。在选定的轴向停止进给运动并锁定轴向位置，其他两轴进行摇动运动。在摇动中，摇动半径幅度逐步扩大，主要用于精密修扩内孔或内腔(如图2-14(c)所示)。例如：nn nG01LN202STEP20Z-5.nG01表示沿Z轴方向进行伺服进给。LN202中的20表示在XY平面内锁定摇动，2表示工具电极各点绕各原始点作方形轨迹摇动，Z-5.表示Z轴加工至-5 mm处停止进给并锁定，X、Y轴进行摇动运动。其实际放电点的轨迹见图2-14(c)。锁定摇动能迅速除去粗加工留下的侧面波纹，是达到尺寸精度最快的加工方法。它主要用于通孔、盲孔或有底面的型腔模加工中。如果锁定后作圆轨迹摇动，则还能在孔内滚花、加工出内花纹等。6.电火花机床常火花机床常见功能功能n电火花机床的常火花机床的常见功能如下：功能如下：n n(1)回回原原点点操操作作功功能能。数数控控电火火花花在在加加工工前前首首先先要要回回到到机机械械坐坐标的的零零点点，即即X、Y、Z轴回回到到其其轴的的正正极极限限处。这样，机机床床的的控控制制系系统才才能能复位，后复位，后续操作机床运操作机床运动不会出不会出现紊乱。紊乱。n n(2)置零功能置零功能。将当前点的坐。将当前点的坐标设置置为零。零。n n(3)接接触触感感知知功功能能。让电极极与与工工件件接接触触，以以便便定位。定位。n n(4)其他常其他常见功能功能(如如图2-15所示所示)。图2-15 电火花机床常见功能线切割加工原理及特点线切割加工原理切割加工原理：n电火花线切割加工是用连续移动的电极丝作为工具电极与工件之间产生火花放电腐蚀工件，进行切割加工。线切割加工原理图线切割加工原理图n(1)极极间介介质的的电离、离、击穿及放穿及放电通道的形通道的形成成.n(2)介介质热分解、分解、电极材料熔化、汽化极材料熔化、汽化热膨膨胀.n(3)电极材料的抛出极材料的抛出.n(4)极极间介介质的消的消电离离.过程：过程：(1)加加工工材材料料的的难易易与与材材料料的的硬硬度度无无关关，加加工工中不存在中不存在显著的机械切削力。著的机械切削力。(2)可以加工硬可以加工硬质合金等一切合金等一切导电材料。材料。(3)最最小小角角部部半半径径有有限限制制。线切切割割加加工工中中最最小小角部半径角部半径为电极极丝的半径加上加工的半径加上加工间隙。隙。（4)线切切割割加加工工是是利利用用移移动的的细金金属属导线(铜丝或或钼丝)做做电极，极，对工件工件进行脉行脉特点：特点：2.1电火花火花线切割加工的特点切割加工的特点n1）电火花火花线切割能切割加工切割能切割加工传统方法方法难于加工于加工或无法加工的高硬度、高或无法加工的高硬度、高强度、高脆性、高忍度、高脆性、高忍性等性等导电材料及半材料及半导体材料体材料。n2）由于）由于电极极丝极极细，可以加工，可以加工细微异形孔微异形孔、窄窄缝和和复复杂形状形状零件。零件。n3）工件被加工表面受）工件被加工表面受热影响小，适合于加工影响小，适合于加工热敏感性材料。同敏感性材料。同时，由于脉冲能量集中在很小，由于脉冲能量集中在很小的范的范围内，加工精度内，加工精度较高，高，线切割加工精度可切割加工精度可达达0.020.01mm,表面粗糙度可达表面粗糙度可达Ra1.6m。必必须具具备下列条件下列条件:1.电极极丝与工件的被加工表面之与工件的被加工表面之间必必须保持一定保持一定间隙，隙，间隙的隙的宽度由工作度由工作电压、加工量等加工、加工量等加工条件而定。条件而定。2.必必须采用脉冲采用脉冲电源，即火花放源，即火花放电必必须是脉冲性、是脉冲性、间歇性。歇性。3.电火花火花线切割机床加工切割机床加工时，必，必须在有一定在有一定绝缘性能的液体介性能的液体介质中中进行行.1.1 电火花线切割加工机床简介n1.1机床分机床分类、型号、型号n 按电极丝的走丝速度快速走丝线切割机床快速走丝线切割机床慢速走丝线切割机床慢速走丝线切割机床1)快速走快速走丝线切割机床切割机床n快快速速走走丝线切切割割机机床床的的电极极丝作作高高速速往往复复运运动，一一般般走走丝速速度度为810m/s，是是我我国国独独创的的电火火花花线切切割割加加工工模模式式。快快速速走走丝线切切割割机机床床上上运运动的的电极极丝能能够双双向向往往返返运运行行，重重复复使使用用，直直至至断断丝为止止。线电极极材材料料常常用用直直径径为0.100.30mm的的钼丝(有有时也也用用钨丝或或钨钼丝)。对小小圆角角或或窄窄缝切切割割，也也可可采采用用直直径径为0.6mm的的钼丝。n 工工作作液液通通常常采采用用乳乳化化液液。快快速速走走丝线切切割割机机床床结构构简单、价价格格便便宜宜、生生产率率高高，但但由由于于运运行行速速度度快快，工工作作时机机床床震震动较大大。钼丝和和导轮的的损耗耗快快，加加工工精精度度和和表表面面粗粗糙糙度度就就不不如如慢慢速速走走丝线切切割割机机床床，其其加加工工精精度度一一般般为0.010.02mm，表面粗糙度，表面粗糙度Ra为1.252.5m。2)慢速走慢速走丝线切割机床切割机床n 慢慢速速走走丝线切切割割机机床床走走丝速速度度低低于于0.2m/s。常常用用黄黄铜丝(有有时也也采采用用紫紫铜、钨、钼和和各各种种合合金金的的涂涂覆覆线)作作为电极极丝，铜丝直直径径通通常常为0.100.35mm。电极极丝仅从从一一个个单方方向向通通过加加工工间隙隙，不不重重复复使使用用，避避免免了了因因电极极丝的的损耗耗而而降降低低加加工工精精度度。同同时由由于于走走丝速速度度慢慢，机机床床及及电极极丝的的震震动小小，因因此此加加工工过程程平平稳，加加工工精精度度高高，可可达达0.005mm，表表面面粗粗糙糙度度Ra0.32m。n慢慢速速走走丝线切切割割机机床床的的工工作作液液一一般般采采用用去去离子水、煤油等，生离子水、煤油等，生产率率较高。高。n慢慢走走丝机机床床主主要要由由日日本本、瑞瑞士士等等国国生生产，目目前前国国内内有有少少数数企企业引引进国国外外先先进技技术与与外外企合作生企合作生产慢走慢走丝机床。机床。2型号型号n国国标规定定的的数数控控电火火花花线切切割割机机床床的的型型号，如的基本含号，如的基本含义为：nD K X X X 类别代号:表示是电加工机床特性代号特性代号:表示是数控机床表示是数控机床组代号组代号:表示是电火花加工机床表示是电火花加工机床系代号:快走（慢走）丝线切割机床参数代号:表示工作台横向行程nDK7725基本含基本含义为：nD为机床的机床的类别代号，表示是代号，表示是电加工机床；加工机床；nK为机床的特性代号，表示是数控机床；机床的特性代号，表示是数控机床；n第一个第一个7为组代号，表示是代号，表示是电火花加工机床；火花加工机床；n第第二二个个7为系系代代号号(快快走走丝线切切割割机机床床为7，慢慢走走丝线切割机床切割机床为6，电火花成型机床火花成型机床为1)；n25为基基本本参参数数代代号号，表表示示工工作作台台横横向向行行程程为250mm。2.2 快走丝线切割机床简介线线切切割割机机床床机床本体机床本体脉冲电源脉冲电源数控系统数控系统工作液循工作液循环系统环系统1机床本体机床本体机床本体机床本体床床身身丝丝架架运丝机构运丝机构工作台工作台运丝机运丝机构构丝架丝架工作台工作台床身床身1)床身床身n床床身身是是支支承承和和固固定定工工作作台台、运运丝机机构构等等的的基基体体。因因此此，要要求求床床身身应有有一一定定的的刚度度和和强度度，一一般般采采用用箱箱体体式式结构构。床床身身里里面面安安装装有有机机床床电气气系系统、脉脉冲冲电源源、工作液循工作液循环系系统等元器件。等元器件。n目前在电火花线切割机床上采用的坐标工作台，大多为X、Y方向线性运动。n不论是哪种控制方式，电火花线切割机床最终都是通过坐标工作台与丝架的相对运动来完成零件加工的，坐标工作台应具有很高的坐标精度和运动精度，而且要求运动灵敏、轻巧，一般都采用“十”字滑板、滚珠导轨，传动丝杠和螺母之间必须消除间隙，以保证滑板的运动精度和灵敏度。2)2)工作台工作台3)运运丝机构机构n在在快快走走丝线切切割割加加工工时，电极极丝需需要要不不断断地地往往复复运运动，这个个运运动是是由由运运丝机机构构来来完完成成的的。最最常常见的的运运丝机机构构是是单滚筒筒式式，电极极丝绕在在储丝筒筒上上，并并由由丝筒筒作作周周期期性性的的正正反反旋旋转使使电极极丝高高速速往往返返运运动。储丝筒筒轴向向往往复复运运动的的换向向及及行行程程长短短由由无无触触点点接接近近开开关关及及其其撞撞杆杆控控制制(如如图2-16中中的的5、4)，调整整撞撞杆杆的的位位置置即即可可调节行程的行程的长短。短。4)丝架架n作作用用：是是在在电极极丝快快速速移移动时，对电极极丝起起支支撑撑作作用用，并并使使电极极丝工工作作部部分分与与工工作作台台平平面面保保持垂直。持垂直。n注注意意：为获得得良良好好的的工工艺效效果果，上上、下下丝架架之之间的距离宜尽可能小。的距离宜尽可能小。n锥度度加加工工：最最常常见的的方方法法是是在在上上丝架架的的上上导轮上上加加两两个个小小步步进电动机机，使使上上丝架架上上的的导轮作作微微量量坐坐标移移动(又又称称U、V轴移移动)，其其运运动轨迹由迹由计算机控制。算机控制。n2脉冲脉冲电源源n电火火花花线切切割割加加工工的的脉脉冲冲电源源与与电火火花花成成型型加加工工作作用用的的脉脉冲冲电源源在在原原理理上上相相同同，不不过受受加加工工表表面面粗粗糙糙度度和和电极极丝允允许承承载电流流的的限限制制，线切切割割加加工工脉脉冲冲电源源的的脉脉宽较窄窄(260s)，单个个脉脉冲冲能能量量、平平均均电流流(15A)一一般般较小小，所所以以线切切割割总是是采采用用正正极极性性加加工工。n2脉冲脉冲电源源作用作用:把把工工频交交流流电流流转换成成一一定定频率率的的单向向脉脉冲冲电流流，以以供供给火火花花放放电间隙隙所所需需要要的的能能量量来来蚀除除金金属属。脉脉冲冲电源源对线切切割割加加工工的的生生产率率、表表面面质量量、加加工工速速度度、加加工工过程程的的稳定定性性和和电极极丝损耗耗等等技技术经济指指标有有很很大大的的影影响响，应给予予足足够的重的重视。3数控系数控系统n数数控控系系统在在电火火花花线切切割割加加工工中中起起着着重重要作用，具体体要作用，具体体现在两方面：在两方面：n (1)轨迹迹控控制制作作用用。它它精精确确地地控控制制电极极丝相相对于于工工件件的的运运动轨迹迹，使使零零件件获得得所所需需的的形形状状和尺寸。和尺寸。n(2)加工控制加工控制。它能根据放。它能根据放电间隙大小与放隙大小与放电状状态控制控制进给速度，使之与工件材料的速度，使之与工件材料的蚀除除速度相平衡，保持正常的速度相平衡，保持正常的稳定切割加工。定切割加工。4.工作液循工作液循环系系统n工工作作液液循循环与与过滤装装置置是是电火火花花线切切割割机机床床不不可可缺缺少少的的一一部部分分，其其主主要要包包括括工工作作液液箱箱、工工作作液液泵、流流量量控控制制阀、进液液管管、回液管回液管和和过滤网罩网罩等。等。n工工作作液液的的作作用用：是是及及时地地从从加加工工区区域域中中排排除除电蚀产物物，并并连续充充分分供供给清清洁的的工工作作液液，以以保保证脉脉冲冲放放电过程程稳定定而而顺利利地地进行行。目目前前绝大大部部分分快快走走丝机机床床的的工工作作液液是是专用用乳乳化化液液。乳乳化化液液种种类繁繁多多，大大家家可可根据相关根据相关资料来正确料来正确选用用。2.3.3 慢走丝线切割机床简介n同快走丝线切割机床一样，慢走丝线切割机床也是由机床本体、脉冲电源、数控系统等部分组成的。但慢走丝线切割机床的性能大大优于快走丝线切割机床。慢走丝线切割的原理图主主体体结结构构机头结构机头结构主要部件主要部件工作液循环系统工作液循环系统机头结构机头结构主要部件主要部件n1)机机头结构构n机床和锥度切割装置(U，V轴部分)实现了一体化，并采用了桁架铸造结构，从而大幅度地强化了刚度。n n2)主要部件主要部件n精密陶瓷材料大量用于工作臂、工作台固定板、工件固定架、导丝装置等主要部件，实现了高刚度和不易变形的结构。n n3)工作液循工作液循环系系统n慢慢走走丝线切切割割机机床床大大多多数数采采用用去去离离子子水水作作为工工作作液液，所所以以有有的的机机床床(如如北北京京阿阿奇奇)带有有去去离离子子系系统(如如图2-17所所示示)。在在较精精密密加加工工时，慢慢走走丝线切切割割机机床床采采用用绝缘性能性能较好的煤油作好的煤油作为工作液。工作液。图2-17 去离子系统 滤芯滤芯 过滤筒过滤筒 洁水箱洁水箱污水箱污水箱n慢走丝线切割机床的电极丝在加工中是单方向运动(即电极丝是一次性使用)的。n n走走丝过程程：电极丝由储丝筒出丝，由电极丝输送轮收丝。n n组组成成：储丝筒、导丝机构、导向器、张紧轮、压紧轮、圆柱滚轮、断丝检测器、电极丝输送轮、其他辅助件(如毛毡、毛刷)等。图2-18 电极丝送丝装置23 35 56 67 78 89 9n n2.3.4线切割机床常切割机床常见的功能的功能n下面简单介绍线切割机床较常见的功能。下面简单介绍线切割机床较常见的功能。下面简单介绍线切割机床较常见的功能。下面简单介绍线切割机床较常见的功能。n n(1)模模拟拟加加工工功功能能。模模拟拟显显示示加加工工时时电电极极丝丝的的运动轨迹及其坐标。运动轨迹及其坐标。n n(2)短短路路回回退退功功能能。加加工工过过程程中中若若进进给给速速度度太太快快而而电电腐腐蚀蚀速速度度慢慢，在在加加工工时时出出现现短短路路现现象象，控控制制器器会会改改变变加加工工条条件件并并沿沿原原来来的的轨轨迹迹快快速速后退，消除短路，防止断丝。后退，消除短路，防止断丝。n n(3)回回原原点点功功能能。遇遇到到断断丝丝或或其其他他一一些些情情况况，需要回到起割点，可用此操作。需要回到起割点，可用此操作。n n(4)单段段加加工工功功能能。加加工工完完当当前前段段程程序序后后自自动暂停停，并并有有相相关关提提示示信信息息，如如：单段段停停止止!按按OFF键停止加工，按停止加工，按RST键继续加工。加工。n n此此功功能能主主要要用用于于检查程程序序每每一一段段的的执行行情情况。况。n n(5)暂停停功功能能。暂时中中止止当当前前的的功功能能(如如加加工工、单段加工、模段加工、模拟、回退等、回退等)。n n(6)MDI功功能能。手手动数数据据输入入方方式式输入入程程序序功功能能，即即可可通通过操操作作面面板板上上的的键盘，把把数数控控指指令令逐条逐条输入存入存储器中。器中。n n(7)进给控控制制功功能能。能能根根据据加加工工间隙隙的的平平均均电压或或放放电状状态的的变化化，通通过取取样、变频电路路，不不断断定定期期地地向向计算算机机发出出中中断断申申请，自自动调整整伺伺服服进给速速度度，保保持持平平均均放放电间隙隙，使使加加工工稳定，提高切割速度和加工精度。定，提高切割速度和加工精度。n n(8)间隙隙补偿功功能能。线切切割割加加工工数数控控系系统所所控控制制的的是是电极极丝中中心心移移动的的轨迹迹。因因此此，加加工工零零件件时有有补偿量量，其其大大小小为单边放放电间隙隙与与电极极丝半径之和。半径之和。n n(9)自自动找中心功能。找中心功能。电极极丝能能够自自动找正后找正后停在孔中心停在孔中心处。n n(10)信信息息显示示功功能能。可可动态显示示程程序序号号、计数数长度、度、电规准参数、切割准参数、切割轨迹迹图形等参数。形等参数。n n(11)断断丝保保护功功能能。在在断断丝时，控控制制机机器器停停在在断断丝坐坐标位位置置上上，等等待待处理理，同同时高高频停止停止输出脉冲，出脉冲，丝筒停止运筒停止运转。n n(12)停停电记忆功功能能。可可保保存存全全部部内内存存加加工工程程序序，当当前前没没有有加加工工完完的的程程序序可可保保持持24小小时以内，随以内，随时可停机。可停机。n9毛毛刷刷 防防止止电极极丝断断丝时从从轮子上脱出子上脱出n2圆柱柱滚轮 可可使使线电极极从从线轴平平行行地地输出出，且且使使张力力维持持稳定定n3导向孔模块导向孔模块可使电极丝在张紧轮可使电极丝在张紧轮上正确地进行导向上正确地进行导向n5张紧轮在在电极极丝上上施加必要的施加必要的张力力n6压紧轮防防止止电极极丝张力力变动的的辅助助轮n7毛毡毛毡去去除除附着在附着在电极极丝上的渣滓上的渣滓nn8断丝检测器检查电极丝送进是否正常，若不正常送进，则发出报警信号，提醒发生电极丝断丝等故障