电火花线切割加工原理介绍-苏州市联青机电工贸有限公司

电火花线切割加工原理介绍

作者：苏州中航长风数控科技有限公司 | 来源：www.szcfedm.com | 浏览次数：

电火花线切割加工（Wire cutElectricalDischargeMachining，简称WEDM），有时又称线切割。其基本工作原理是利用连续移动的细金属丝（称为电极丝）作电极，对工件进行脉冲火花放电蚀除金属、切割成型。它主要用于加工各种形状复杂和精密细小的工件，例如冲裁模的凸模、凹模、凸凹模、固定板、卸料板等，成形刀具、样板、电火花成型加工用的金属电极，各种微细孔槽、窄缝、任意曲线等，具有加工余量小、加工精度高、生产周期短、制造成本低等突出优点，已在生产中获得广泛的应用，目前国内外的电火花线切割机床已占电加工机床总数的60％以上。
    根据电极丝的运行速度不同，电火花线切割机床通常分为两类：一类是高速走丝电火花线切割机床（WEDM-HS），其电极丝作高速往复运动，一般走丝速度为8～10m/s，电极丝可重复使用，加工速度较高，但快速走丝容易造成电极丝抖动和反向时停顿，使加工质量下降，是我国生产和使用的主要机种，也是我国独创的电火花线切割加工模式；另一类是低速走丝电火花线切割机床（WEDM-LS），其电极丝作低速单向运动，一般走丝速度低于0.2m/s，电极丝放电后不再使用，工作平稳、均匀、抖动小、加工质量较好，但加工速度较低，是国外生产和使用的主要机种。
    根据对电极丝运动轨迹的控制形式不同，电火花线切割机床又可分为三种：一种是*模仿形控制，其在进行线切割加工前，预先制造出与工件形状相同的*模，加工时把工件毛坯和*模同时装夹在机床工作台上，在切割过程中电极丝紧紧地贴着*模边缘作轨迹移动，从而切割出与*模形状和精度相同的工件来；另一种是光电跟踪控制，其在进行线切割加工前，先根据零件图样按一定放大比例描绘出一张光电跟踪图，加工时将图样置于机床的光电跟踪台上，跟踪台上的光电头始终追随墨线图形的轨迹运动，再借助于电气、机械的联动，控制机床工作台连同工件相对电极丝做相似形的运动，从而切割出与图样形状相同的工件来；再一种是数字程序控制，采用先进的数字化自动控制技术，驱动机床按照加工前根据工件几何形状参数预先编制好的数控加工程序自动完成加工，不需要制作*模样板也无需绘制放大图，比前面两种控制形式具有更高的加工精度和广阔的应用范围，目前国内外95％以上的电火花线切割机床都已采用数控化。
    ＝＝＝＝＝＝＝
    线切割原理介绍
    线切割原理介绍及工业安全
    线切割加工机发展史
    20世纪中期苏联拉扎林科夫妇研究开关触点受火花放电腐蚀损坏的现象和原因时，发现电火花的瞬时高温可以使局部的金属熔化、氧化而被腐蚀掉，从而开创和发明了电火花加工方法线切割放电机也于1960年发明于苏联。当时以投影器观看轮廓面前后左右手动进给工作台面加工，其实认为加工速度虽慢，却可加工传统机械不易加工的微细形状。代表的实用例子是化织喷嘴的异形孔加工。当时使用之加工液用矿物质性油(灯油)。绝缘性高，极间距离小，加工速度低于现在械械，实用性受限。
    将之NC化，在脱离子水(接近蒸馏水)中加工的机种首先由瑞士放电加工机械制造厂在1969年巴黎工作母机展览会中展出，改进加工速度，确立无人运转状况的安全性。但NC纸带的制成却很费事，若不用大型计算机自动程序设计，对使用者是很大的负担。在廉价的自动程序设计装置(AutomaticProgramedTools APT)出现前，普及甚缓。
    日本制造厂开发用小型计算机自动程序设计的线切割放电加工机廉价，加速普及。线切割放电加工的加工形状为二次元轮廓。自动程序装置广用简易形APT(APT语言比正式机型容易)，简易形APT的出现为线切割放电机发展的重要因素。
    线切割放电加工基本原理
    线切割放电加工以铜线作为工具电极，在铜线与铜、钢或超硬合金等被加工物材料之间施加60~300V的脉冲电压，并保持5~50um间隙，间隙中充满煤油、纯水等绝缘介质，使电极与被加工物之间发生火花放电，并彼此被消耗、腐蚀.在工件表面上电蚀出无数的小坑，通过NC控制的监测和管控，伺服机构执行，使这种放电现象均匀一致，从而达到加工物被加工，使之成为合乎要求之尺寸大小及形状精度的产品.
    电火花加工的物理原理如下：
    为了在2个电极之间产生电火花，这2个电极之间的电压必须高于间隙(电极-工件之间)击穿电压取决于：
    1) 电极和工件之间的距离；
    2) 电介液的绝缘能力(水质比电阻)；
    3) 间隙的污染状况(腐蚀废物)。
    放电首先在电场最强的点发生，这是个复杂的过程；自由正离子和电子在场
    中积累，很快形成一个被电离的导电通道；在这个阶段，两板间形成电流。导
    致粒子间发生无数次碰撞，形成一个等离子区，并很快升高到8000到12000度
    的高温，在两导体表面瞬间熔化一些材料，同时，由于电极和电介液的汽化，
    形成一个气泡，并且它的压力规则上升直到非常高；然后电流中断，温度突然
    降低，引起气泡内向爆炸，产生的动力把溶化的物质抛出弹坑，然后被腐蚀的
    材料在电介液中重新凝结成小的球体，并被电介液排走；对于电极及工件腐蚀
    对不对称的问题，主要取决于电极热传导性，材料的熔点持续时间以及放电密
    度，发生在电极上称作损耗，发生在工件上称作去除材料.
    工业安全
    为了确保操作者和机床在最佳安全条件下，及同一厂内人员的健康和具备舒适的工作环境，使机器设备长时间保持原有加工性能及精准度，延长使用寿命，必须遵守线切割放电加工的安全规则。
    一、环境：
    环境的选择与线切割放电加工设备及其操作人员有直接的关系，环境选择的好坏有以下影响：其一、损坏设备性能及精度，使其机床寿命缩短；其二、影响工件加工精度，造成品质不良；其三、对操作者的安全及身体健康也有所危害。故而，在环境场所的选择请参考以下事项：
    1.满足线切割机床所要求的空间尺寸；
    2.选择能承受机床重量的场所；
    3.选择没有振动和冲击传入的场所。
    线切割放电机床是高精度加工设备，如果所放置的地方有振动和冲击，将会
    对机台造成严重的损伤，从而严重影响其加工精度，缩短其使用寿命，甚至导致机器报废。
    4.选择没有粉尘的场所，避免流众多的通道旁边；
    (1) 线切割放电机器之本身特性，其空气中有灰尘存在，将会使机器的
    丝杆受到严重磨损，从而影响使用寿命；
    (2) 线切割放电机器属于计算机控制，计算机所使用的磁盘对空气中灰尘的
    要求相当严格的，当磁盘内有灰尘进入时，磁盘就会被损坏，同时也损坏硬盘；
    (3)线切割放电机本身发出大量热，所以电器柜内需要经常换气，若空气中灰尘太多，则会在换气过程中附积到各个电器组件上，造成电器组件散热不良，从而导致电路板被烧坏掉。因此，机台防尘网要经常清洁。
    5.选择温度变化小的场所，避免阳光通过窗户和顶窗玻璃直射及靠近热流的
    地方
    (1)高精密零件加工之产品需要在恒定的温度下进行，一般为室温20C；
    (2)由于线切割放电机器本身工作时产生相当大的热量，如果温度变化太大则会对机器使用寿命造成严重影响。