xxx大学机械交通学院。
金属工艺大作业。
班级： xxxx
姓名： xxx
学号： xxxxxxxxxx
数控电火花线切割加工的特点与工艺。
2023年，苏联首先研制出靠模线切割机床。中国于2023年也研制出类似的机床。早期的线切割机床采用电气靠模控制切割轨迹。
当时由于切割速度低，制造靠模比较困难，仅用于在电子工业中加工其他加工方法难以解决的窄缝等。2023年，中国研制成功采用乳化液和快速走丝机构的高速走丝线切割机床，并相继采用了数字控制和光电跟踪控制技术。此后，随着脉冲电源和数字控制技术的不断发展以及多次切割工艺的应用，大大提高了切割速度和加工精度。
电火花线切割加工原理。
电火花线切割加工（wire cut electrical discharge machining，简称wedm）是线电极电火花加工的简称，是电火花加工的一种，有时又称线切割。被切割的工件作为工件电极，钼丝作为工具电极，脉冲电源发出一连串的脉冲电压，加到工件电极和工具电极上。钼丝与工件之间施加足够的具有一定绝缘性能的工作液。
当钼丝与工件的距离小到一定程度时，在脉冲电压的作用下，工作液被击穿，在钼丝与工件之间形成瞬间放电通道，产生瞬时高温，使金属局部熔化甚至汽化而被蚀除下来。若工作台带动工件不断进给，就能切割出所需要的形状。由于贮丝筒带动钼丝交替作正、反向的高速移动，所以钼丝基本上不被蚀除，可使用较长的时间。
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。
电火花线切割加工 - 加工原理图
电火花线切割加工的特点与应用
目前在新产品的研制和开发中，大量采用数控线切割技术来直接切割零件，缩短研发周期。然而，再先进的机床，如果没有重视加工的工艺技术与操作技巧，没有做到工艺合理，是不能高效地加工出高质量的工件。因此在实际操作过程中，必须重视有关加工技术。
1 、数控电火花线切割加工的特点
随着数控电火花线切割机床的普及，电火花线切割机床已逐渐从单一的冲裁模具加工向各类模具及复杂精密模具和其他各类零件的加工方向转移。其应用越来越广泛。
数控线切割加工具有电火花加工的共性，金属材料的硬度和韧性并不影响其加工，电火花线切割主要用来加工淬火钢和硬质合金；当前绝大多数电火花线切割机，都采用数字程序控制，其工艺特点如下：
1.1 用来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，如冲摸、凹凸模及外形复杂的精密零件等。
1.2虽然加工的对象主要是平面形状，但是除了有金属丝直径决定的内侧脚的最小直径r（金属线半径+放电间隙）这样的限制外，任何的限制外，任何复杂的开头都可以加工。不像电火花成形加工那样要制造特定形状的工具电极，而是采用直径不等的铜丝或钼丝等作工具电极，因此切割用的刀具简单，大大降低了生产准备工时。
1.3 电极丝直径较细(0.025～0.3mm),切缝很窄，这样不仅有利于材料的利用，而且适合加工细小零件。
1.4可无视电极丝损耗（高速走丝切割采用低损耗脉冲电源；慢速走丝线切割采用单向连续供丝，在加工区总是保持新电极丝加工），加工精度高 。
1.5电火花线切割能达到的切割效率一般为20～60毫米2／分，最高可达300毫米2／分；加工精度一般为±0.01～±0.
02毫米，最高可达±0.004毫米；表面粗糙度一般为rα2.5～1.
25微米，最高可达rα0.63微米；切割厚度一般为40～60毫米，最厚可达600毫米。
电火花线切割加工主要用于模具制造，在样板、凸轮、成形刀具、精密细小零件和特殊材料的加工中也得到日益广泛的应用。此外，在试制电机、电器等产品时，可直接用线切割加工某些零件，省去制造冲压模具的时间，缩短试制周期。
依靠计算机计算和控制电极丝轨迹和偏移轨迹，可方便地调整凸凹模具的配合间隙，并且依靠锥度切割功能可实现凸凹模一次加工成型。
电火花线切割加工 - 组成结构。
2、 线切割加工工艺
2.1 薄工件的加工
所谓薄工件，一般是指厚度在5mm以下的工作。如样板及机械零配件等，要保证这类工件的加工精度是有一定困难的。
主要原因是丝架上下导丝轮的开距是固定的，般约70mm。当切割薄工件时，在快走丝的情况下，电极丝失去了加工厚工件时应产生的冷却液的阻尼作用，又加上火花放电的影响，因而电极丝很容易产生抖动。
另外，切割薄工件的速度快，变频进给也快，而步进电机的速度有一定的技术范围，速度太快时(指超过它承受的最高脉冲频率)会产生失步和丢步现象，这些都会影响工件的加工精度。为克服上述现象，保证薄工件的加工质量，建议采取下列措施：
2.1.1 把加工电压调至50v左右；
2.1.2 调整脉宽，使之小于10μs;
2.1.3 加工电流控制在0.2～0.3a范围内；
2.1.4 减小电极丝抖动。
如果储丝筒是直流电机拖动的，则改变电枢电压，降低转速；如果是交流电机拖动的，则在a、b、c相的任意两相中串接w线绕电阻，降低相电压，使其换向过渡时间稍为拉长，实现软换向，减少抖动；
2.1.5 在上下导轮之间加宝石夹持器；
2.1.6 如果装置夹持器有困难，也可采用辅料加厚的方法，加大厚度，使阻尼增加，从而可防止电极丝抖动。使用这种方法比较简便，而且加工电参数也不需要调整改动。
2.2 减少与防止工件的变形和开裂
有些工件切割后，尺寸总是出现明显偏差，检查机床精度、数控柜和程序都正常， 最后才发现是因为变形引起的。
2.2.1 工件变形和开裂
① 切缝闭合变形
② 切缝张开变形
③ 未淬火件张口变形
④ 淬火工件切割后开口变小
⑤ 尖角处开裂
⑥ 凹模中间部位宽度变小图。
2.2.2 改善变形与开裂原因的技术措施
无凸模外形起点穿丝孔
当从坯料外直接切入切割凸模时，因材料应力不平衡产生变形，如张口、闭口变形， 以致影响工件加工尺寸精度。所以，在切割凸模时，应在坯料上钻出凸模外形起点穿丝孔。
夹压方式不对
有时不便于钻凸模外形起点穿丝孔，可以改变切割路线及夹压位置，以减少或避免变形对切割工件尺寸精度的影响。如图2所示的凸模，若把切割路线改为a—k—j—i…按逆时针方向至b—a,由于夹压工件的位置在最后一条程序处，所在切割过程产生的变形不致影响凸模的尺寸精度。
凹模切去的实体部分太多
面积较大的凹模，由于切去了框内较大的体积，使应力变化很大，容易产生变形，甚至开裂。对于这种凹模，应在淬火前将中部铣空，给线切割留2～3mm的余量， 这可使线切割时产生的应力减小。
凹模尖角处易产生应力集中。
大框形凹模的尖角处易产生应力集中而在切割中引起开裂，应在尖角处增设适当大小的工艺圆角r,以缓和应力集中。
热处理不当
钢件的残余应力随含碳量的增加而增加，高碳钢易开裂，应避免使用高碳钢作凸、凹模材料。淬火时在确保硬度的情况下，应尽可能使用较低的温度和较缓慢的加热、冷却速度，以减小产生的应力。
回火是减小淬火所产生的残余应力的重要手段，回火的效果与回火的温度、持续时间有关。对于易变形、开裂的工件，有时切割后在180～200℃下进行4h的回火，以达到减小残余应力和稳定组织的目的。
由于各种原因造成的变形
有的工件在采取某些措施后，仍有一些变形，为了满足工件的精度要求，可改变一次切割到尺寸的传统习惯，改为粗、精二次切割，使粗切后的变形量在精切时被修正， 粗切为精切留的余量约0.5mm。
这种办法多用于图形复杂、易于产生变形的模具，或要求精度高、配合间隙小的模具。有时采用单点夹压来代替多点夹压，以及多次更换夹压点的方法，也可以使变形减小。
2.3 加工表面的黑白条纹
电火花切割加工时，靠近工件切缝的上、下表面会出现黑白交错的条纹。
2.3.1 产生黑白条纹的原因
采用快走丝方式时，加工钢件的表面往往会出现如图8所示的黑白相间的条纹。
条纹的出现与电极丝的运动有关，电极丝进口处呈黑色，出口处呈白色。这是因为排屑和冷却条件不同造成的。
电极丝从上向下运动时，工作液由电极丝从上部带入工件内，放电产物由电极丝从下部带出。这时，上部工作液充分，冷却条件好，下部工作液少，冷却条件差，但排屑条件比上部好。
工作液在放电间隙里受高温热裂分解，形成高压的气体，急剧向外扩散。对上部蚀除物的排除造成困难，这时，放电产生的炭黑等物质将凝聚附着在上部加工表面上， 使之呈黑色。
在下部，排屑条件好，工作液少，放电产物中炭黑较少，况且放电常常是在气体中发生，因此加工表面呈白色。同理，当电极丝从下向上运动时，下部呈黑色，上部呈白色。这样，经过电火花线切割加工的表面就形成黑白交错的条纹。
这是快走丝工艺的特性之一。
这种条纹一般对加工表面粗糙度略有影响。因为电极丝进口处工作液充分，放电是在液体介质中进行，而在电极丝出口处，液体少，气体多，在低压放电条件下，气体中放电间隙小，所以，进口处的放电间隙比出口处大，结果白色条纹比黑色条纹凸出几微米到几十微米。
由于加工表面两端出现黑白交错的条纹，使工件加工表面两端的表面粗糙度比中部稍差一点。当电极丝较短、储丝筒换向周期较短，或者切割较厚工件时，尽管加工结果看上去似乎没有条纹，实际上是条纹很密，互相重叠而已。
2.3.2 限制黑白条纹的措施
黑白条纹产生最根本的原因是电极丝往复运动时都放电切割加工，如果电极丝只在一个方向运动时放电，而在另外一个方向运动时不放电，就没有黑白相间的条纹。但若只在单方向运动时切割，生产率就太低了。
采用较合理的工作液喷射方式，使电极丝出口和入口处工作液**情况尽量一致， 尤其要改善工件下部工作液的**状况，对限制黑白条纹会有一定效果。
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