简析机床的发展历程及影响线切割加工工艺指标的因素
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现代机械制造中加工机械零件的方法有切削加工、线切割、铸造、锻造、焊接等,精度要求较高和表面粗糙度要求较细的零件,都需在机床上用切削的方法进行最终加工。机床的发展历程如下:
公元前二千多年出现的树木车床是机床最早的雏形。工作时,脚踏绳索下端的套圈,利用树枝的弹性使工件由绳索带动旋转,手拿贝壳或石片等作为刀具,沿板条移动工具切削工件。
十五世纪由于制造钟表和武器的需要,出现了钟表匠用的螺纹车床和齿轮加工机床,以及水力驱动的炮筒镗床。1501年左右,意大利人列奥纳多·达芬奇曾绘制过车床、镗床、螺纹加工机床和内圆磨床的构想草图,其中已有曲柄、飞轮、项尖和轴承等新机构。
1774年,英国人威尔金森发明了较精密的炮筒镗床。次年,他用这台炮筒镗床镗出的汽缸,满足了瓦特蒸汽机的要求。为了镗制更大的汽缸,他又于1775年制造了一台水轮驱动的汽缸镗床,促进了蒸汽机的发展。从此,机床开始用蒸汽机通过曲轴驱动。
1797年,英国人莫兹利创制成的车床由丝杠传动刀架,能实现机动进给和车削螺纹,这是机床结构的一次重大变革。
19世纪,由于纺织、动力、交通运输机械和军火生产的推动,各种类型的机床相继出现。
二十世纪初,为了加工精度更高的工件、夹具和螺纹加工工具,相继创制出坐标镗床和螺纹磨床。同时为了适应汽车和轴承等工业大量生产的需要,又研制出各种自动机床、仿形机床、组合机床和自动生产线。
1900年进入精密化时期19世纪末到20世纪初,单一的车床已逐渐演化出了铣床、刨床、磨床、钻床等等,这些主要机床已经基本定型,这样就为20世纪前期的精密机床和生产机械化和半自动化创造了条件。
在20世纪的前20年内,由于汽车、飞机及其发动机生产的要求,在大批加工形状复杂、高精度及高光洁度的零件时,迫切需要精密的、自动的铣床和磨床。多螺旋线刀刃铣刀的问世,使铣床成为加工复杂零件的重要设备。
线切割是在电火花穿孔、成形加工的基础上发展起来的,在某些方面已取代了电火花穿孔、成形加工。线切割加工工艺指标受以下因素的影响。
一、电参量对加工工艺指标的影响
脉冲峰值电流对加工工艺指标的影响,在其他参数不变的情况下,脉冲峰值电流的增大会增加单个脉冲放电的能量,加工电流也会随之增大。线切割速度会明显增加,表面粗糙度变差。
脉冲宽度对加工工艺指标的影响,在加工电流保持不变的情况下,使脉冲宽度和脉冲停歇时间成一定比例变化;脉冲宽度增加,切割速度会随之增大,但脉宽增大到一定数值后,加工速度不再随脉冲的增大而增大;线切割加工的脉冲宽度一般不大于50μs;增大脉宽,表面粗糙度会有所上升。
电源电压对加工工艺参数的影响,峰值电流和加工电流保持不变的条件下,增大电源电压,能明显提高切割速度,但对表面粗糙度的影响不大。
二、非电参量对加工工艺指标的影响
走丝速度对切割速度的影响,主要是通过改变排屑条件来实现的;提高走丝速度有利于电极丝把工作液带入较大厚度的工件放电间隙中;电蚀产物的排出,使加工稳定,提高加工速度。走丝速度过高会导致机械振动加大、加工精度降低和表面粗糙度增大,并易造成断丝。
电极丝张力对加工工艺指标的影响,提高电极丝的张力可以减小加工过程中丝的振动,从而提高加工精度和切割速度;电极丝张力的波动对加工稳定性和加工质量影响很大,采用恒张力装置可以减小丝张力的波动。
电极丝对加工工艺指标的影响,丝的粗细,增大丝半径,可以提高电极丝容许的脉冲电流值,可以提高加工速度,但同时,加工表面粗糙度增大。一般,使用粗电极丝切割厚工件;使用细电极丝切割粗糙度要求高的工件。