线切割机床教学课件课件.docx

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线切割机床教学课件课件

线切割加工原理及加工特点

一、加工原理:

数控电火花线切割是在电火花成形加工基础上发展起来的，简称数控线切割，图6-1所示为其基本工作原理。

工件装夹在机床的坐标工作台上，作为工件电极，接脉冲电源的正极；采用细金属丝作为工具电极，称为电极丝，接入负极。

若在两电极间施加脉冲电压，不断喷注具有一定绝缘性能的水质工作液，并由伺服电机驱动坐标工作台按预先编制的数控加工程序沿x、y两个坐标方向移动，则当两电极间的距离小到一定程度时，工作液被脉冲电压击穿，引发火花放电，蚀除工件材料。

控制两电极间始终维持一定的放电间隙，并使电极丝沿其轴向以一定速度作走丝运动，避免电极丝因放电总发生在局部位置而被烧断，即可实现电极丝沿工件预定轨迹边蚀除、边进给，逐步将工件切割加工成型。

二、加工特点

1、数控线切割加工是轮廓切割加工，勿需设计和制造成形工具电极，大大降低了加工费用，缩短了生产周期。

2、直接利用电能进行脉冲放电加工，工具电极和工件不直接接触，无机械加工中的宏观切削力，适宜于加工低刚度零件及细小零件。

3、无论工件硬度如何，只要是导电或半导电的材料都能进行加工。

4、切缝可窄达仅0.005mm，只对工件材料沿轮廓进行“套料”加工，材料利用率高，能有效节约贵重材料。

5、移动的长电极丝连续不断地通过切割区，单位长度电极丝的损耗量较小，加工精度高。

6、一般采用水基工作液，可避免发生火灾，安全可靠，可实现昼夜无人值守连续加工。

7、通常用于加工零件上的直壁曲面，通过X-Y-U-V四轴联动控制，也可进行锥度切割和加工上下截面异形体、形状扭曲的曲面体和球形体等零件。

8、不能加工盲孔及纵向阶梯表面。

线切割机床的分类

线切割机床一般按照电极丝运动速度分为快走丝线切割机床和慢走丝线切割机床，快走丝线切割机床业已成为我国特有的线切割机床品种和加工模式，应用广泛；慢走丝线切割机床是国外生产和使用的主流机种，属于精密加工设备，代表着线切割机床的发展方向。

 此外，线切割机床可按电极丝位置分为立式线切割机床和卧式线切割机床，按工作液供给方式分为冲液式线切割机床和浸液式线切割机床。

线切割机床的工艺范围

数控线切割加工已在生产中获得广泛应用，目前国内外的线切割机床已占电加工机床的60％以上。

图6-2为数控线切割加工出的多种表面和零件。

一、加工模具

    适用于加工各种形状的冲模、注塑模、挤压模、粉末冶金模、弯曲模等。

二、加工电火花成形加工用的电极

    一般穿孔加工用、带锥度型腔加工用及微细复杂形状的电极，以及铜钨、银钨合金之类的电极材料，用线切割加工特别经济。

三、加工零件

    可用于加工材料试验样件、各种型孔、特殊齿轮凸轮、样板、成型刀具等复杂形状零件及高硬材料的零件，可进行微细结构、异形槽和标准缺陷的加工；试制新产品时，可在坯料上直接割出零件；加工薄件时可多片叠在一起加工。

线切割机床的主要技术参数

线切割机床的品种规格较多，主要技术参数包括机床尺寸参数及加工范围参数、加工精度参数、电参数、运动参数等。

表6-3为线切割机床的常见尺寸参数及加工范围参数，其余参数可参见表6-1、6-2。

线切割机床的基本组成

各种线切割机床的结构大同小异，图6-3示出了两种线切割机床的外观，可分为主机、脉冲电源和数控装置三大部分。

坐标工作台：

坐标工作台用以装夹工件，如图6-4所示。

下拖板通常与床身固定联接；中拖板置于下拖板之上，可沿横向导轨作X坐标方向往复移动；上拖板（工作台）则置于中拖板之上，可沿纵向导轨作Y坐标方向往复移动。

线切割加工时通过控制系统发出进给信号，控制两个驱动电机带动拖板沿两个坐标方向各自移动，合成各种平面图形曲线轨迹，进行加工。

工作台的移动精度直接影响工件的加工质量，因此各拖板均采用滚珠丝杠传动副和滚动导轨，便于实现精确和微量移动，且运动灵活、平稳。

 与其它数控机床一致，线切割机床的坐标系符合国家标准，以右手直角笛卡儿坐标系为基础，参考电极丝相对静止工件的运动方向来决定：

面向机床正面，横向为X方向，且丝向右运行为X+方向，向左运行为X-方向；纵向为Y方向，且丝向外运行为Y+方向，向内运行为Y-方向。

走丝机构：

走丝机构使电极丝以一定的速度连续不断进入和离开放电区域，是线切割机床区别于普通机床的主要标志，如图6-5、6-6所示。

一、快走丝机构

    快走丝机构的电极丝材料一般采用钼丝，细而长的钼丝以一定张力平整地卷绕在储丝筒上，储丝筒通过弹性联轴器与驱动电机相连，作旋转运动，同时沿轴向移动，走丝速度等于储丝筒周边的线速度。

为重复使用该段钼丝，储丝筒下方的走丝溜扳上置有左、右行程撞块，当储丝筒轴向运动到钼丝供丝端终端时，行程撞块碰到行程开关，立即控制储丝筒反转，使供丝端成为收丝端，钼丝反向移动，如此循环交替运转，实现钼丝的往复运动。

在运动过程中，钼丝由丝架支撑，并依靠上、下导轮形成锯弓状。

二、慢走丝机构

XX文库-让每个人平等地提升自我    慢走丝机构主要包括供丝绕线轴、伺服电机恒张力控制装置、电极丝导向器和电极丝自动卷绕机构。

电极丝材料一般采用成卷的黄铜丝，可达数千米长、数十公斤重，预装在供丝绕线轴上，为防止电极丝散乱，轴上装有力矩很小的预张力电机。

切割时电极丝的走行路径为：

整卷的电极丝由供丝绕线轴送出，经一系列轮组、恒张力控制装置、上部导向器引至工作台处，再经下部导向器和导轮走向自动卷绕机构，被拉丝卷筒和压紧卷筒夹住，靠拉丝卷筒的等速回转使电极丝缓慢移动。

在运行过程中，电极丝由丝架支撑，通过电极丝自动卷绕机构中两个卷筒的夹送作用，确保电极丝以一定的速度运行；并依靠伺服电机恒张力控制装置，在一定范围内调整张力，使电极丝保持一定的直线度，稳定地运行。

电极丝经放电后就成为废弃物，不再使用，被送到专门的收集器中或被再卷绕至收丝卷筒上回收。

作液循环过滤系统：

线切割加工时由于切缝很窄，顺利排除电蚀产物是极为重要的问题，因此工作液循环过滤系统是机床不可缺少的组成部分。

其作用是充分地、连续地向放电区域供给清洁的工作液，及时排除其间的电蚀产物，冷却电极丝和工件，以保持脉冲放电过程持续稳定地进行。

一、快走丝工作液循环过滤系统

快走丝线切割时采用的工作液一般是5％～15％浓度的油酸钾皂乳化液，液压泵抽出储液箱里的工作液，流经上、下供液管被压送到加工区域，随后经坐标工作台中的回液管流回储液箱，经过滤复原后，继续使用，如图6-9所示。

二、慢走丝工作液循环过滤系统

    慢走丝线切割时一般采用去离子水做工作液，即将自来水通过离子交换树脂净化器去除水中的离子后供使用，图6-10所示为工作液循环过滤系统原理图。

泵P2抽出清液槽里的工作液，流经工作液温度控制装置被压送到加工区域，随后经加工槽中的回流孔及管道流回污液槽；再由泵P1抽出污液槽里的污液，经过滤器过滤后，一部分直接流入清液槽，另一部分通过离子交换树脂净化器后流入清液槽。

泵P2抽出的工作液由电阻率控制装置通过测量水的微弱电流值而测定电阻率，利用电磁阀的开关调整通过离子交换树脂净化器的水量，保持恒定的电阻率。

脉冲电源：

一、作用

    电火花线切割用的脉冲电源的作用是把工频交流电流转换成一定频率的单向脉冲电流，以供给火花放电间隙所需要的能量来蚀除金属。

脉冲电源对线切割加工的生产率、表面质量、加工速度、加工过程的稳定性和电极丝损耗等技术经济指标有很大的影响，应给予足够的重视。

二、分类

    电火花线切割加工脉冲电源可按多种方式分类，现就机床上常用的类型做一简单介绍。

    晶体管矩形波脉冲电源广泛用于快走丝线切割机床；并联电容式脉冲电源可以实现窄的脉冲宽度和高的峰值电流，且易于控制，已在慢走丝线切割机床上用得很多；高频交流式脉冲电源可以得到微小的单个脉冲放电能量，可用于微细精表面的加工；无电解作用式脉冲电源能使间隙电压的平均值等于零，且加工表面不发生电解腐蚀、无电解变质及阳极氧化层，可控制加工表面硬度不下降，不仅可以提高模具零件寿命，而且可以大幅度削减研磨工作量。

    受加工表面粗糙度和电极丝允许承载电流的限制，线切割加工总是采用正极性加工，电源的脉宽较窄，单个脉冲能量、平均电流一般较小。