现代加工技术-03电火花线切割.ppt

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1、哈工大哈工大(威海威海)现代加工技术现代加工技术现代加工技术-03电火花线切割 Still waters run deep.流静水深流静水深,人静心深人静心深 Where there is life,there is hope。有生命必有希望。有生命必有希望哈工大哈工大(威海威海)现代加工技术现代加工技术课程内容大纲课程内容大纲21 1绪论绪论2 2电火花加工电火花加工3 3电火花线切割加工电火花线切割加工4 4电化学加工电化学加工5 5超声波加工超声波加工6 6磨料与水喷射加工磨料与水喷射加工7 7激光加工激光加工8 8快速快速原原型型制造制造9 9电子束、离子束加工电子束、离子束加工101

2、0化学、等离子体、磁性磨料加工化学、等离子体、磁性磨料加工、挤压珩磨、挤压珩磨哈工大哈工大(威海威海)现代加工技术现代加工技术5.1 5.1 电火花线切割加工原理、特点及应用范图电火花线切割加工原理、特点及应用范图3 电电火火花花线线切切割割加加工工是是在在电电火火花花加加工工基基础础上上发发展展起起来来的的，是是2020世世纪纪5050年年代代末末，最最早早在在前前苏苏联联发发展起来的一种新工艺。展起来的一种新工艺。采采用用线线状状电电极极(钼钼丝丝、铜铜丝丝或或镀镀锌锌铜铜丝丝)靠靠火火花花放放电电对对工工件件进进行行切切割割，故故称称为为电电火火花花线线切切割割，有有时时简简称称线线切切

3、割割。它它已已获获得得广广泛泛的的应应用用，目目前前国国内外的线切割机床已占电加工机床的内外的线切割机床已占电加工机床的6060以上。以上。电火花线切割加工电火花线切割加工4 4分分10.flv10.flv哈工大哈工大(威海威海)现代加工技术现代加工技术一、电火花线切割加工原理一、电火花线切割加工原理4v电极丝与工件之间脉冲放电（正极性加工）电极丝与工件之间脉冲放电（正极性加工）v电极丝沿其轴向作走丝运动电极丝沿其轴向作走丝运动（金属丝（金属丝0.0060.2mm）v工件相对于电极丝在工件相对于电极丝在X、Y平面内作数控运动平面内作数控运动v快走丝：走丝速度快走丝：走丝速度 810m/s，往复

4、运动，往复运动（我国独创）（我国独创）v慢走丝：走丝速度慢走丝：走丝速度 0.2 m/s，单向运动，单向运动XY电源哈工大哈工大(威海威海)现代加工技术现代加工技术脉冲电源5工工 件件（+）脉冲电源脉冲电源去离子水去离子水电极丝电极丝（-）电电 源源放电间隙的构成放电间隙的构成哈工大哈工大(威海威海)现代加工技术现代加工技术加工机理6形成放电通道形成放电通道电弧成长、金属熔解、气化电弧成长、金属熔解、气化爆炸、电极材料抛出爆炸、电极材料抛出冷却、排屑、极间消电离冷却、排屑、极间消电离哈工大哈工大(威海威海)现代加工技术现代加工技术快慢走丝区别7哈工大哈工大(威海威海)现代加工技术现代加工技术快

5、慢走丝比较8慢慢走走丝丝精精度度高高，但但排排屑屑困困难难，铜铜丝丝为为主主，工工作作电流大。电流大。哈工大哈工大(威海威海)现代加工技术现代加工技术在工件上打孔在工件上打孔安装钼丝安装钼丝进行切割进行切割冷却液起着冷却和绝缘的双重作用冷却液起着冷却和绝缘的双重作用加工后的零件加工后的零件电火花线切割过程电火花线切割过程哈工大哈工大(威海威海)现代加工技术现代加工技术10电极丝哈工大哈工大(威海威海)现代加工技术现代加工技术二、线切割加工的特点二、线切割加工的特点11 分分析析电电火火花花线线切切割割加加工工过过程程的的工工艺艺和和机机理理，与与电电火花穿孔成型加工既有共性，又有特性。火花穿孔

6、成型加工既有共性，又有特性。1 1电火花线切割加工与电火花成型加工的电火花线切割加工与电火花成型加工的共性共性 (1)(1)线线切切割割加加工工的的电电压压、电电流流被被形形与与电电火火花花加加工工的的基基本本相相似似。单单个个脉脉冲冲也也有有多多种种形形式式的的放放电电状状态态，如如开开路正常火花放电、短路及相互转换等。路正常火花放电、短路及相互转换等。(2)(2)线线切切割割加加工工的的加加工工机机理理、生生产产率率、表表倒倒粗粗糙糙度度等等工工艺艺规规律律，材材料料的的可可加加工工性性等等也也都都与与电电火火花花加加工工的的基本相似，可以加工硕质合金等一切导电材料。基本相似，可以加工硕质

7、合金等一切导电材料。哈工大哈工大(威海威海)现代加工技术现代加工技术2 2线切割加工与电火花加工的线切割加工与电火花加工的特点特点比较比较12 (1)(1)采采用用水水或或水水基基工工作作液液，不不会会引引燃燃起起火火，易易实实现现安安全全无无人人运运转转，工工作作液液的的电电阻阻率率远远比比煤煤油油小小，因因而而在在开开路路状状态态下，仍有明显的电解电流。稍有益于改善加工表面质量。下，仍有明显的电解电流。稍有益于改善加工表面质量。(2)(2)一一般般没没有有稳稳定定电电弧弧放放电电状状态态。因因为为电电极极丝丝与与工工件件始始终终有有相相对对运运动动，尤尤其其是是快快走走丝丝电电火火花花线线

8、切切割割加加工工，因因此此，线线切切割割加加工工的的间间隙隙状状态态可可以以认认为为是是由由正正常常火火花花放放电电、开开路路和和短短路路这这三三种种状状态态组组成成。往往往往在在单单个个脉脉冲冲内内有有多多种种放放电电状状态，有态，有“微开路微开路”、“微短路微短路”现象。现象。(3)(3)电电极极与与工工件件之之间间存存在在着着“疏疏松松接接触触”式式轻轻压压放放电电现现象。象。哈工大哈工大(威海威海)现代加工技术现代加工技术2 2线切割加工与电火花加工的特点比较线切割加工与电火花加工的特点比较13 (4)(4)省省掉掉了了成成型型的的工工具具电电极极，大大大大降降低低了了成成型型工工具具

9、电电极极的的设设计计和和制制造造费费用用，缩缩短短了了生生产产准准备备时时间间和和加加工工周周期期，这这对新产品的试制很有意义。对新产品的试制很有意义。(5)(5)因因电电极极丝丝较较细细，可可加加工工微微细细异异形形孔孔、窄窄缝缝和和复复杂杂形形状状的的工工件件。由由于于切切缝缝很很窄窄，且且只只对对工工件件材材料料进进行行“套套料料”加工，实际金属去除量很少、材料的利用率很高。加工，实际金属去除量很少、材料的利用率很高。(6)(6)因因采采用用移移动动的的长长电电极极丝丝进进行行加加工工，使使单单位位长长度度电电极极丝丝的的损损耗耗较较少少，从从而而对对加加工工精精度度的的影影响响较较小小

10、，特特别别在在慢慢走走丝丝线线切切割割加加工工时时，电电极极丝丝一一次次使使用用，电电极极损损耗耗对对加加工工精精度度的影响更小。的影响更小。电电火火花花线线切切割割加加工工有有许许多多突突出出的的长长处处，因因而而在在国国内内外外发展都较快，已获得了广泛的应用。发展都较快，已获得了广泛的应用。哈工大哈工大(威海威海)现代加工技术现代加工技术三、线切割加工的应用范围三、线切割加工的应用范围14线切割加工主要应用于以下几个方面：线切割加工主要应用于以下几个方面：(1)(1)加加工工模模具具 适适用用于于各各种种形形状状的的冲冲模模，还还可可加加工工挤挤压压模模、粉末冶金模、弯曲模、塑压模等通常带

11、锥度的模具。粉末冶金模、弯曲模、塑压模等通常带锥度的模具。(2)(2)加加工工电电火火花花成成型型加加工工用用的的电电极极 一一般般穿穿孔孔加加工工的的电电极极以以及及带带锥锥度度型型腔腔加加工工的的电电极极。对对于于铜铜钨钨、银银钨钨合合金金之之类类的的材材料料，用线切割加工特别经济，也适用于加工微细复杂形状的电极。用线切割加工特别经济，也适用于加工微细复杂形状的电极。(3)(3)加加工工零零件件 试试制制新新产产品品时时，用用线线切切割割在在板板料料上上直直接接割割出出零零件件，例例如如切切割割特特殊殊微微电电机机硅硅钢钢片片定定转转子子铁铁心心。由由于于不不需需另另行行制制造造模模具具，

12、可可大大大大缩缩短短制制造造周周期期、降降低低成成本本。另另外外修修改改设设计计、变变更更加加工工程程序序比比较较方方便便，加加工工簿簿件件时时还还可可多多片片叠叠在在一一起起加加工工。在在零零件件制制造造方方面面，可可用用于于加加工工品品种种多多，数数量量少少的的零零件件，特特殊殊难难加加工工材材料料的的零零件件，材材料料试试验验样样件件，各各种种型型孔孔、凸凸轮轮、样样板板、成成型刀具。同时还可进行微细加工，异形槽和的加工等。型刀具。同时还可进行微细加工，异形槽和的加工等。哈工大哈工大(威海威海)现代加工技术现代加工技术样件样件15哈工大哈工大(威海威海)现代加工技术现代加工技术样件样件1

13、6哈工大哈工大(威海威海)现代加工技术现代加工技术样件样件17哈工大哈工大(威海威海)现代加工技术现代加工技术样件样件18哈工大哈工大(威海威海)现代加工技术现代加工技术图案图案19哈工大哈工大(威海威海)现代加工技术现代加工技术5.25.2 电火花线切割加工机床电火花线切割加工机床20脉冲电源脉冲电源控制系统控制系统工作液循环系统工作液循环系统机床本体机床本体l坐标工作台坐标工作台l走丝机构走丝机构l丝架丝架l床身床身哈工大哈工大(威海威海)现代加工技术现代加工技术快走丝21X X 快快快快走走走走丝丝丝丝：电电电电极极极极丝丝丝丝多多多多用用用用钼钼钼钼丝丝丝丝，做做做做往往往往复复复复运

14、运运运动动动动，走走走走丝丝丝丝速速速速度度度度一一一一般般般般为为为为2.5m/s10m/s2.5m/s10m/s左右左右左右左右 快走丝电火花线切割机床结构原理图快走丝电火花线切割机床结构原理图1-走丝溜板走丝溜板 2-卷丝筒卷丝筒 3-电极丝电极丝 4-丝架丝架 5-下丝臂下丝臂 6-上丝臂上丝臂 7-导丝轮导丝轮 8-工作液喷嘴工作液喷嘴 9-工件工件 10-绝缘垫块绝缘垫块 11、16伺服电机伺服电机 12-工作台工作台 13-溜板溜板 14-伺服电机电源伺服电机电源 15-数控装置数控装置 16-脉冲电源脉冲电源哈工大哈工大(威海威海)现代加工技术现代加工技术慢走丝22X X 慢慢

15、慢慢走走走走丝丝丝丝：走走丝丝作作单单方方向向运运动动，多多用用铜铜丝丝，为为一一次次性性使使用用，走走丝丝速速度度一一般般低低于于0.2m/min，电电极极丝丝走走丝丝平平稳稳无无震震动动，损损耗耗小小，因因此此加加工工精精度度高高，表表面面粗粗糙糙度度值值低低，但但其其导导向向、張張紧机构比较复杂。紧机构比较复杂。慢走丝电火花线切割机床的结构原理图慢走丝电火花线切割机床的结构原理图1-溜板溜板 2-绝缘垫块绝缘垫块 3、13-伺服电机伺服电机 4-工作台工作台 5-放丝卷筒放丝卷筒 6、11-导丝轮和旅紧机构导丝轮和旅紧机构 7-导导向装置向装置 8-工作液喷嘴工作液喷嘴 9-工件工件 1

16、0-脉冲电源脉冲电源 12-收丝卷筒收丝卷筒 14-数控装置数控装置 15-伺服电机电源伺服电机电源 哈工大哈工大(威海威海)现代加工技术现代加工技术一、机床本体一、机床本体23机床本体机床本体l坐标工作台坐标工作台l走丝机构走丝机构l丝架丝架l床身床身电火花线切割机床电火花线切割机床哈工大哈工大(威海威海)现代加工技术现代加工技术二、脉冲电源二、脉冲电源24为什么采用正极性加工？为什么采用正极性加工？l电电极极丝丝细细，WWMM不不能能过过大大，即即：电电流流小小（1 15A5A），窄窄脉冲（脉冲（2 260s60s）l短脉冲加工中，短脉冲加工中，正极性加工正极性加工保护工具电极保护工具电极

17、n线切割用脉冲电源线切割用脉冲电源u晶体管矩形波脉冲电源晶体管矩形波脉冲电源u高频分组脉冲电源高频分组脉冲电源u低损耗电源低损耗电源u电电流流上上升升率率小小（d di i/d/dt t），电电极散热好，损耗低极散热好，损耗低tututu哈工大哈工大(威海威海)现代加工技术现代加工技术三、三、工作液循环系统工作液循环系统25工作液工作液l慢走丝：去离子水，浸泡式慢走丝：去离子水，浸泡式l快走丝：乳化液，浇注式快走丝：乳化液，浇注式对工作液的要求对工作液的要求l绝缘性能绝缘性能l洗涤性能洗涤性能l冷却性能冷却性能l环保环保工作液循环系统的组成工作液循环系统的组成哈工大哈工大(威海威海)现代加工技

18、术现代加工技术5.35.3电火花线切割控制系统和编程技术电火花线切割控制系统和编程技术26线切割控制系统线切割控制系统线切割数控编程方法线切割数控编程方法哈工大哈工大(威海威海)现代加工技术现代加工技术一、线切割控制系统一、线切割控制系统27n线切割控制系统的组成线切割控制系统的组成n轨迹控制原理轨迹控制原理n加工控制功能加工控制功能哈工大哈工大(威海威海)现代加工技术现代加工技术线切割控制系统的组成线切割控制系统的组成28切割轨迹控制系统切割轨迹控制系统l控制电极丝相对于工件的运动轨迹控制电极丝相对于工件的运动轨迹进给控制系统进给控制系统l进给速度进给速度=蚀除速度蚀除速度走丝机构控制走丝机

19、构控制机床操作控制及其他辅助控制机床操作控制及其他辅助控制哈工大哈工大(威海威海)现代加工技术现代加工技术轨迹控制原理轨迹控制原理29常用的轨迹控制方法常用的轨迹控制方法l逐点比较法、数字积分法、矢量判别法、最小偏差法逐点比较法、数字积分法、矢量判别法、最小偏差法逐点比较法逐点比较法哈工大哈工大(威海威海)现代加工技术现代加工技术加工控制功能加工控制功能30进给控制：进给速度进给控制：进给速度=蚀除速度蚀除速度短路回退：按原路退回（记忆路径功能）短路回退：按原路退回（记忆路径功能）间隙补偿间隙补偿：图形微放：缩放、旋转、平移图形图形微放：缩放、旋转、平移图形适应控制：根据工况改变电规准适应控制

20、：根据工况改变电规准自动找中心：自动找中心：信息显示：加工过程相关信息信息显示：加工过程相关信息哈工大哈工大(威海威海)现代加工技术现代加工技术间隙补偿方法间隙补偿方法31rr凸体的加工凸体的加工凹体的加工凹体的加工哈工大哈工大(威海威海)现代加工技术现代加工技术二、线切割数控编程要点二、线切割数控编程要点32编程方法编程方法l手工编程：手工编程：l自动编程：根据图纸要求由计算机自动完成自动编程：根据图纸要求由计算机自动完成程序代码形式程序代码形式lG G指令（指令（ISOISO标准代码）标准代码）l3B3B指令指令G G指令编程方法指令编程方法3B3B指令编程方法指令编程方法哈工大哈工大(威

21、海威海)现代加工技术现代加工技术三、自动编程三、自动编程33许多许多CAD/CAM软件都有电火花线切割自动编程功能软件都有电火花线切割自动编程功能如如UG、CAXA哈工大哈工大(威海威海)现代加工技术现代加工技术5.45.4线切割加工工艺及应用线切割加工工艺及应用34图图 5-16 数控线切割机床的加工工艺路线图数控线切割机床的加工工艺路线图哈工大哈工大(威海威海)现代加工技术现代加工技术a)正确的切割路线正确的切割路线 b)错误的切割路线错误的切割路线1、应用中应注意的工艺问题、应用中应注意的工艺问题（1 1）合理安排切割路线）合理安排切割路线哈工大哈工大(威海威海)现代加工技术现代加工技术

22、a)不正确的方案不正确的方案 b)可用的方案可用的方案 c)最好的方案最好的方案合理安排切割路线合理安排切割路线哈工大哈工大(威海威海)现代加工技术现代加工技术 在在线线切切割割加加工工中中，需需要要确确定定电电极极丝丝相相对对工工件件的的基基准准面面、基准线或基准孔的坐标位置。基准线或基准孔的坐标位置。1）对对加加工工要要求求较较低低的的工工件件，可可直直接接目目测测来来确确定定电电极极丝丝和和工工件件的的相相互互位位置置，也也可可采采用用火火花花法法，即即利利用用电电极极丝丝与与工工件件在在一一定定间隙下发生效电的火花，来确定电极丝的坐标位置。间隙下发生效电的火花，来确定电极丝的坐标位置。

23、2）对对加加工工要要求求较较高高的的零零件件，可可采采用用电电阻阻法法，利利用用电电极极丝丝与与工工件件基基面面由由绝绝缘缘到到短短路路接接触触的的瞬瞬间间，两两者者间间电电阻阻突突变变的的待待点点来来确定电极丝相对工件基准的坐标位置。确定电极丝相对工件基准的坐标位置。3）数数控控电电火火花花线线切切割割机机床床，一一般般具具有有电电极极丝丝自自动动找找中中心心坐坐标标位置的功能位置的功能。（2）电极丝初始位置的确定）电极丝初始位置的确定 哈工大哈工大(威海威海)现代加工技术现代加工技术 根根据据工工件件的的要要求求、电电极极和和工工件件的的材材料料、加加工工工工艺艺指指标标和和经济效果等因素

24、来确定电规准，并在加工过程中及时地转换。经济效果等因素来确定电规准，并在加工过程中及时地转换。A、要求生产率较高时：、要求生产率较高时：电规准选较大值；电规准选较大值；B、表面粗糙度值要求较高时：、表面粗糙度值要求较高时：电规准选小值；电规准选小值；C、要要求求切切割割速速度度较较高高时时：脉脉冲冲参参数数要要选选大大一一些些，但但加加工工电电流流的的增增大大受受到到电电极极丝丝截截面面积积的的限限制制，过过大大的的电电流流将将引引起起断断丝。丝。D、加加工工大大厚厚度度工工件件时时：为为了了改改善善排排屑屑条条件件，宜宜选选用用较较高高的的脉脉冲冲电电压压、较较大大的的脉脉宽宽和和峰峰值值电

25、电流流，以以增增大大放放电电间间隙隙，帮帮助排屑和使工作液进入加工区。助排屑和使工作液进入加工区。（3）电规准的选择）电规准的选择哈工大哈工大(威海威海)现代加工技术现代加工技术 火火花花线线切切割割加加工工一一般般只只用用于于切切割割二二维维曲曲面面，即即用用于于切割型孔，不能加工切割型孔，不能加工立体曲面立体曲面（即三维曲面）。（即三维曲面）。但但是是，通通过过增增加加一一个个数数控控回回转转工工作作台台，工工件件装装在在用用步步进进电电动动机机驱驱动动的的回回转转工工作作台台上上，采采取取数数控控移移动动和和数数控控转转动动相相结结合合的的方方式式编编程程，用用角角方方向向的的单单步步转

26、转动动来来代代替替Y轴轴方方向向的的单单步步移移动动，即即可可实实现现对对螺螺纹纹面面、双双曲曲面面以以及及一一些些特殊表面特殊表面等等直纹曲面的电火花线切割直纹曲面的电火花线切割加工。加工。2、应用实例、应用实例哈工大哈工大(威海威海)现代加工技术现代加工技术上下异形哈工大哈工大(威海威海)现代加工技术现代加工技术双曲面哈工大哈工大(威海威海)现代加工技术现代加工技术平面凸轮哈工大哈工大(威海威海)现代加工技术现代加工技术螺旋面哈工大哈工大(威海威海)现代加工技术现代加工技术正弦曲面哈工大哈工大(威海威海)现代加工技术现代加工技术螺旋槽哈工大哈工大(威海威海)现代加工技术现代加工技术八角宝塔

27、哈工大哈工大(威海威海)现代加工技术现代加工技术太师椅哈工大哈工大(威海威海)现代加工技术现代加工技术扭转四方锥台哈工大哈工大(威海威海)现代加工技术现代加工技术零件零件49具有微细结构、窄缝、复杂型面和曲线的零件具有微细结构、窄缝、复杂型面和曲线的零件哈工大哈工大(威海威海)现代加工技术现代加工技术线切割图案线切割图案50哈工大哈工大(威海威海)现代加工技术现代加工技术立体蝴蝶51哈工大哈工大(威海威海)现代加工技术现代加工技术镂空镂空52哈工大哈工大(威海威海)现代加工技术现代加工技术样件样件53哈工大哈工大(威海威海)现代加工技术现代加工技术实例实例54线切割加工产品实例线切割加工产品实例