线切割加工工艺论文
线切割加工工艺论文【1】
摘 要：要加工出合乎要求的工件，必须对线切割加工的各种工艺问题进行深入的探讨。
关键词： 加工 工艺
有了好的机床、好的控制系统、好的高频电源及程序，也不一定就能加工出合乎要求的工件，还必须重视线切割加工时的工艺技术和技巧。只有工艺合理，才能高效率地加工出高质量的工件，因此，必须对线切割加工的各种工艺问题进行深入的探讨。
1 加工流程
数控电火花线切割加工，一般是作为工件加工中的精加工工序，即按照图样的要求，最后使工件达到图形形状尺寸、精度、表面粗糙度等各项工艺指标。因此做好加工前的准备，安排加工工艺路线，合理选择设定参数，是完成工件加工的一个重要环节。电火花线切割加工流程如图1所示。
2 分析零件图
主要分析被加工零件是否适合采用数控线切割机床加工，明确加工要求。其次对工件上已加工表面进行分析，确定哪些面可以作为工艺基准、采用什么方法定位。分析零件的形状和材料热处理后的状态，考虑在加工过程中是否发生变形。由于线切割加工往往是最后一道工序，如果发生变形往往难以祢补，应在加工中采取措施，从而制定出合理的切割路线。
3 确定毛胚
(1)工件材料的选择是由图样设计时确定的，工件应在回火后才能使用，而且回火要两次以上或者采用高温回火。另外，加工前要进行消磁处理及去除表面氧化皮和锈斑等。
(2)加工路线的选择，在加工中，必须注意以下几点：
(a)避免从工件端面开始加工，应从穿丝孔开始加工;
(b)加工的路线距离端面(侧面)应大于5mm;
(c)加工路线开始应从离开工件夹具的方向进行加工，最后再转向工件夹具的方向。
(d)在一块毛坯上要切出2个以上零件时，不应连续一次切割出来，而应从不同预孔开始加工。
4 工艺基准的准备
为保证将工件正确、可靠地装夹在机床或夹具上，必须预加工出相应的基准，并尽量使定位基准与设计基准重合。
5 穿丝孔加工
凹形类封闭形工件在切割前必须具有穿丝孔，以保证工件的完整性。凸形类工件的切割也有必要加工穿丝孔。由于坯件材料在切断时，会破坏材料内部应力的平衡状态而造成材料的变形，影响加工精度，严重时甚至造成夹丝、断丝。如图3所示。因此还要考虑到穿丝孔的位置和大小等因素。
为了保证孔径尺寸精度，穿丝孔可采用钻绞、钻镗或钻车等较精密的机械加工方法。
(1)穿丝孔位置选在工件待切割型孔的中心时，操作加工较方便。选在靠近待切割型孔的边角处时，切割无用轨迹最短。选在已知坐标尺寸的交点处时，有利于尺寸的推算。因此，要根据实际情况妥善选取穿丝孔位置。
(2)穿丝孔的大小要适宜，一般不宜太大，以钻或镗孔工艺简便为宜。如果穿丝孔很小，不但增加钻孔困难，而且不便穿丝。太大也会增加工艺上的困难，一般选用直径范围为3～10mm。
6 电极丝的选择
常用电极丝有钼丝、钨丝、黄铜丝和包芯丝等。钨丝抗拉强度高，直径在 0.03～0.1mm范围内，一般用于各种窄缝的精加工，但价格昂贵。钼丝抗拉强度高，适于快速走丝加工，我国快速走丝机床大都选用钼丝作电极丝，直径在0.12～0.14mm范围内，切割厚度大于150毫米时，钼丝应选用直径在0.16～0.18mm范围内，要切割光洁度较高的工件时钼丝可选用直径0.12mm的。
电极丝直径的选择应根据切缝宽窄、工件厚度和拐角尺寸大小来选择。若加工带尖角、窄缝的小型模具宜选用较细的电极丝;若加工大厚度工件或大电流切割时应选较粗的电极丝。
7 工件的装夹方式的确定
线切割加工机床的工作台比较简单，一般在通用夹具上采用压板固定工件。为了适应各种形状的工件加工，机床还可以使用旋转夹具和专用夹具。工件装夹的形式与精度对机床的加工质量及加工范围有着明显的影响。常见工件的装夹方法有：悬臂支撑方式，两端支撑方式装夹，桥式支撑方式装夹，板式支撑方式装夹
8 工件找正
工件位置的校正：在工件安装到机床工作台上后，在进行夹紧前，应先进行工件的平行度校正，即将工件的水平方向调整到指定角度，一般为工件的侧面与机床运动的坐标轴平行。工件位置校正的方法有：拉表法，划线法，固定基面靠定法。
9 电极丝找正
为了准确地切割出符合精度要求的工件，电极丝必须垂直于工件的装夹基面或工作台定位面。常用的电极丝垂直度校正有利用找正器校正和利用校直仪校正两种方法。
10 机床检查与调整.
加工前，特别是加工精密工件之前，要对机床进行检查与调整。
(1)检查纵横方向拖板丝杆副间隙。由于频繁往复运动，纵横方向拖板丝杆副的配合间隙会发生变化。因此在加工微精工件前，要认真检查与调整，符合相应精度标准后，再开始加工。
(2)检查导轨。加工前，应仔细检查导轨V形槽是否受损。因导轨与电极丝间的电腐蚀以及滑动摩擦等，容易使导轨V形槽出现沟槽，如图6所示，这不但会引起电极丝产生抖动，也易被卡断，所以要经常检查和更换。另外，应注意去除堆积在V形槽内的电蚀产物。
(3)检查保持器。电极丝导向定位采用保持器或辅助导轮时，必须经常检查其工作面是否出现沟槽。如果出现沟槽，应调换保持器工作台面位置或更换辅助导轮。
11 机床的精度检测
(1) 几何精度及其检测
几何精度又称为静态精度，它综合反映机床关键零部件经组装后的综合几何形状误差。
(2) 数控精度及其检测
是检测机床各坐标轴在数控系统的控制下所能达到的位置精度，根据实测的定位精度数值，可判断零件加工后所能达到的精度。 (3) 工作精度检验
又称为动态精度，是在放电加工的情况下，对机床的几何精度和数控精度的一项综合考核。
12 加工准备
在加工工件前，我们还要对一系列的操作进行加工前的准备，这样才能加工出合格的工件。
12.1 加工程序的编制
编制程序单可以分为人工编程和自动编程两类。人工编程通常只常适用于简单图形的编程，对于要加工形状复杂或具有非圆曲线的零件时，一般常用自动编程，利用CAXA线切割XP软件绘制图形，生成轨迹后再生成代码程序再传输，但是生成代码后一定要校核代码，仔细检查图形尺寸。
12.2 工作液的选择与配制
工作液作为线切割机加工脉冲放电介质和冷却液，对加工的工艺指标影响甚大。它主要由基础油、爆炸剂、清洁剂、润滑剂、防锈剂等组成。主要作用是消除电离，冷却放电区，清除放电产物。把配好的工作液倒入工作液箱，并接好出水管。
12.3 脉冲电源的选用
(1)加工材料在40毫米以下，选用矩形脉冲切割时电压选择开关"2"放在第一档(70V)，脉宽选择开关"4"可放在第二档，然后根据不同厚度调节"3"的大小。
(2)加工材料在40毫米～80毫米时，选用矩形脉冲切割，电压选择开关"2"放在第二档或第三档，脉宽选择开关"4"放在第三档，然后根据不同厚度调节"3"的大小。
(3)加工材料在80毫米～110毫米时，选用矩形脉冲切割，电压选择开关"2"放在第三档或第四档(空载85V～100V)，脉宽选择开关"4"可放在第三档或第四档，然后根据不同的厚度调节"3"的大小。
(4)加工材料在110毫米以上，选用矩形脉冲切割，电压选择开关"2"放在第四档或第五档，脉宽选择开关"4"放在第四档或第五档，然后根据不同厚度调节"3"的大小。
(5)加工光洁度要求高的工件时，即Ra≤2.5时，可用分组脉冲切割，加工工件厚度H≤40毫米时，电压选择开关"2"放在第二档或第三档，脉宽选择开关"4"放在第一档，"5"放在"-1"位置。使用分组脉冲切割时，变频的跟踪调节很重要，因为分组脉冲的能量较小，调节得过快容易发生短路，所以一般计算机高频自动档放在"1"位置，然后变频的细调微旋转一个角度即可[7]。
12.4 电参数的确定
(1)要求切割速度高时。当脉冲电源的空载电压高、短路电流大、脉冲宽度大时，则切割速度高。但是切割速度和表面粗糙度的要求是相互矛盾的两个指标，所以，必须在满足表面粗糙度的前提下再追求高的切割速度，且切割速度还是受到间隙消电离的限制。
(2)要求表面粗糙度好时。若切割的工件厚度在80mm以内，则选用分组波的脉冲电源为好，它与同样能量的矩形波脉冲电源相比，在相同的切割速度条件下，可以获得较好的表面粗糙度。无论是矩形波还是分组波，其单个脉冲能量小，则Ra值小。亦即脉冲宽度小、脉冲间隔适当、峰值电压低、峰值电流小时，表面粗糙度较好。
(3)要求电极丝损耗小时。多选用前阶梯脉冲波形或脉冲前沿上升缓慢的波形，由于这种波形电流的上升率低，故可以减小电极丝损耗。
(4)要求切割厚工件时。选用矩形波、高电压、大电流、大脉冲宽度和大的脉冲间隔可充分消电离，从而保证加工的稳定性。
12.5 速度参数的选择
(1)进给速度。工作台进给速度太快，容易产生短路和断丝;工件台进给速度太慢，加工表面的腰鼓量就会加大，但表面粗糙度较小。正式加工时，一般将试切的进给速度下降10%～20%，以防止短路和断丝。
(2)走丝速度。应尽量快一些，这有利于减少因电极丝损耗对加工精度的影响。尤其是对厚工件的加工，由于电极丝的损耗，会使加工面产生锥度。一般走丝速度是根据工件厚度和切割速度来确定的。
13 线切割加工
正确的安装工件、选择和配制好工作液、正确的选择电参数、速度参数等之后，就开始对工件进行加工了。
13.1 输入程序
将编制好的加工程序，利用键盘或其他输入设备输入到数控装置中。同时在加工之前，应将间隙量输入到数控系统中。对于较复杂的程序，要进行空机校验。
13.2 正式切割加工
经过以上各方面的调整准备工作，可以正式加工。将防护板安装好，按加工顺序操作。
参考文献：
[1] 单岩，夏天.数控线切割加工[M].机械工业出版社，2004年7月第1版第1次.
[2] 周晓宏.线切割机床及数控冲床操作与编程培训教程.中国劳动社会保障出版社，2006年8月第1版.
[3] 蒋建强.电火花线切割加工工艺分析及编程实例[D]. 苏州经贸职业技术学院.
线切割加工工艺方法论文【2】
【摘要】数控电火花线切割机床可加工一般切削方法难以加工或无法加工的形状复杂的工件，应用广泛。快走丝在我国应用的比较多，本文主要以快走丝为例，根据在工作中积累的相关经验，来对线切割加工工艺方法进行研究。
数控电火花线切割机床可加工一般切削方法难以加工或无法加工的形状复杂的工件;同时电极丝材料不需比工件材料硬，所以在军工、电子、模具等行业应用广泛。
按照电极丝走丝速度不同可以把线切割机床分为快走丝和慢走丝两大类。慢走丝国外应用广泛，但成本较高。快走丝在我国应用的比较多。本文主要以快走丝为例，根据在工作中积累的相关经验，来对线切割加工工艺方法进行研究。
一、加工的准备
工件装夹的形式对加工精度有直接影响。电火花线切割加工机床的夹具比较简单，一般是在通用夹具上采用压板螺钉固定工件。为了适应各种形状工件加工的需要，还可使用磁性夹具、旋转夹具或专用夹具。要特别注意的是：线切割不产生较大的推力，装夹量可以适当减小。但一定要保证加工过程中，不能让工件人为的被移动，否则会出现短路急停的故障。线切割机床一般具有两个平行、等高的桥板，可以采用悬臂支撑、双端支撑、桥式支撑(有两块垫铁)、板式支撑、复式支撑以及弱磁力夹具等装夹方法。
二、图形绘制与走丝路线
数控线切割机床采用交互式图形编程，以CAD技术为条件，使用方便。以笔者所在单位购买的苏州宝玛数控有限公司的DK7732机床配置的BMXP软件为例，在编程过程中需要考虑图形画法、走丝路线选择、偏移量确定等问题。
1.机床坐标的`确定原则：
刚接触数控线切割机床的学生在进行图形绘制时总是不清楚，引入线画在上下左右哪个方位，画的图形又和工件的摆放有怎样的联系呢?
首先，机床坐标的确定原则是钼丝相对于静止的工件运动;其次，采用右手笛卡尔坐标系。具体为：面对操作者所站的位置，钼丝相对于工件的左右运动(实际为工作台面的纵向运动)为X坐标运动，且运动正方向指向右方;钼丝相对于工件的前后运动(实际为工作台面的横向运动)为Y坐标运动，且运动正方向指向后方。
图1 线切割机床安装的平面布置图
所以，在实际工作台上，钼丝从工件的左边切入，应为Y轴负方向，所以在AUTOCAD软件中画图形时，引入线应向Y轴负方向运动，即由上至下切入。
2.图形的画法
图形绘制好后，添加加工轨迹却无法搜索到所有的加工轮廓，大概有如下几种情况：
(1)在某个交点处存在两条以上的线段，解决办法是将图形局部放大，找出这样的点并将多余的线段剪裁或删除掉。
(2)存在多余线段，即在同一处存在两条及以上线段，需要删掉多余的线段。
(3)加工轮廓不封闭，即某两条线没有相交。解决办法是将图形局部放大，找出不相交的线段并将它们连接。
(4)注意圆的切点，有时容易与直线相交不上。
3.路径的选择
为了幸免或减少工件材料内部组织及内应力对加工变形的影响，必需考虑工件在坯料中的取出位置，合理选择切割路线的走向和起点。
选择原则是尽可能选择内应力变形影响小的路径。尽可能钻穿丝孔引入;若从外部切入，则应从从靠近夹具的位置向远离夹具的方向运动，最后再转向夹具的方向，引出线与引入线重合。
图2 切入路径的选择
4.间隙补偿
加工凸模时，电极丝中心轨迹应在所加工图形的外侧;加工凹模时，电极丝中心轨迹应在所加工图形的内侧。
图3 偏移量与偏移方向
电火花线切割加工时，为了消除电极丝半径和放电间隙对加工尺寸的影响，需在编程时对工件尺寸进行补偿。所加工的图形与电极丝中心轨迹之间的距离即为间隙补偿量。间隙补偿量f=电极丝半径r+放电间隙z。放电间隙一般为0.01mm。
补偿的偏移方向应视电极丝运动方向而定。左偏移和右偏移是指沿加工方向看，轨迹在轮廓的左边还是右边。如加工凸模零件时，内轮廓内偏，加工方向为顺时针，此时轨迹在轮廓的右边，应为右偏移;但如果加工方向为逆时针，此时轨迹在轮廓的左边，应为左偏移。
三、电参数的设置
1.脉冲宽度和脉冲间隔
脉冲宽度增加、脉冲间隔减小、脉冲电压幅值增大(电源电压升高)、峰值电流增大(功放管增多)都能使切割速度提高、但加工的表面粗糙度和精度则会下降。反之则可改善表面粗糙度和提高加工精度。
40厚度以下的钢，一般参数怎么设置都能切，脉宽大了，电流大就能快一些，反之就慢一些而光洁度好一点，是典型的反向互动特性。
40～100之间的钢，就一定有大于20μs的脉宽和大于6倍脉宽的间隔，峰值电流也一定达到12A以上，这是为保证有足够的单个脉冲能量和足够排除蚀物的间隔时间。
100～200之间的钢，就一定有大于40μs的脉宽和大于10倍脉宽的间隔，峰值电流应维持在20A以上。
200以上的钢，就已算做大厚度切割的范围，此时，除丝速，水的介电系数必备条件外，最重要的条件是让单个脉冲能量达到0.15(伏.安.秒)，也就是100V，25安，60μs或100V，30A，50μs;125V，30A，40μs;125V，40A，30μs;为不使丝的载流量过大，12倍以上的脉冲间隔已是必备条件了。
2.进给速度
电极丝的进给速度应与工件的蚀除速度一致。太快造成短路;太慢造成极间开路。
四、加工过程中出现的工作液的问题
1.机床工作液不出水怎么办?
不出水的原因是水泵工作前，泵头内和进水管必须充满工作液才能形成真空状态。当叶轮快速转动时，叶片促使工作液快速旋转，旋转的工作液在离心力的作用下从叶轮中心飞往四周，并从出水管排出;工作液被排出后，叶轮的中心部分形成真空状态，并将工作液吸入泵内，如此循环，就可以实现工作液连续输送。所以在水泵启动之前，一定要将泵壳内充满工作液方可启动。
2.线切割加工时冷却液出水有分叉，不沿着钼丝走，可能是什么原因?
原因是钼丝不在水嘴的中心。水在工作区的流量要适当，以水能完全包裹钼丝为准，不可追求过大流量。
总之，数控快走丝电火花线切割加工中需要注意穿丝孔的加工路径、装夹方法选择、程序编制、电参数的合理选择、加工故障诊断及排除等问题，所有因素结合工件具体条件一起影响加工质量。实际生产中应确定最优的工艺方法来获得满足要求的加工质量。
参考文献
[1]陈为国.数控编程加工技术[M].机械工业出版社.
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