浅谈电火花线切割加工.doc

浅谈电火花线切割加工 摘要：介绍了电火花线切割的加工原理、加工特点、应用范围及设备类型，论述了我国电火花线切割机床的发展现状及发展趋势。 关键词：原理；特点；应用范围；发展现状及趋势。 前言 电火花线切割加工技术作为一种特种加工技术,具有很强的实用价值,在众多的工业生产领域起到了重要的作用,其工艺手段在许多情况下是常规制造技术无法取代的。其中主要的原因是电火花线切割加工方法几乎可加工具有任何硬度的导电金属材料,且加工过程中不受宏观力的作用,从而可保证较好的加工精度与表面质量。 正文 随着航空航天工业、核能工业、电子工业以及汽车工业的迅速发展，很多产品均要求在高温、高压、高速或腐蚀环境下长期而可靠地工作。为适应这一要求，各种新结构、新材料与复杂的精密零件大量出现，其结构形状愈来愈复杂，材料性能愈来愈强韧，精度要求愈来愈高，表面完整性愈来愈严格，很多特种加工技术随之应运而生。而电火花线切割就是其中一种。 2.1 电火花线切割的加工原理 电火花线切割加工是比较常用的特种加工方法之一, 电火花加工又称放电加工(Electrical Discharge Machining, 简称EDM ) , 它是在加工过程中, 利用工具电极和工件之间脉冲放电时的腐蚀现象使金属熔化或气化, 从而实现对各种形状金属零件的加工。因在放电过程中可见到火花, 故称之为电火花加工。图1 为电火花线切割加工原理, 在线切割加工时是用一根连续移动的电极丝作为工具电极来代替电火花加工中的成形电极, 电极丝接脉冲电源的负极, 工件接脉冲电源的正极, 脉冲电源发出一连串的脉冲电压, 加到工件和工具电极上。电极丝与工件之间施加足够的具有一定绝缘性能的工作液, 当电极丝与工件的距离小到一定程度时, 约0.01mm左右, 在脉冲电压的作用下, 工作液被击穿, 在电极丝与工件之间形成瞬间放电通道, 产生瞬时高温, 其温度可高达10 000℃左右,高温使工件局部熔化甚至气化而被蚀除掉。工件安装于工作台上, 由微型计算机控制, 工作台带动工件不断进给, 便能将一定形状的工件切割加工出来。
2.2 电火花线切割的加工特点 电火花线切割具有如下特点: (1) 采用电火花线切割加工, 由于只采用一根很细的金属丝作为工具电极, 因此加工工件时不需要再制作相应的成形工具电极, 从而大大降低了制造工具电极所用的工作量, 节约了贵重的有色金属材料。 (2) 线切割加工时, 由于电极丝的连续移动, 使新的电极丝不断地补充和替换, 减轻了电蚀损耗对加工精度的影响。 (3) 利用线切割可以加工出精密细小、形状复杂的工件, 如0.05 mm～ 0.07 mm 的窄缝隙、圆角半径小于0.03 mm 的锐角等。 (4) 线切割加工零件的精度可达到±0.01 mm～±0.005 mm , 表面粗糙度可达Ra1.6 Lm～Ra0.4 Lm。 (5) 在加工时, 一般采用精规准一次加工成形, 半途不需要转换规准。 (6) 一般不要求对被加工工件进行预加工, 只需在工件上加工出穿电极丝的穿丝孔。 (7) 在线切割加工的切缝宽度与凸、凹模配合间隙相当时, 有可能一次切出凸模和凹模来。 2.3 电火花线切割加工的应用范围 (1) 平面形状的金属模具加工: 包括冲模、粉末冶金模、拉拔模、挤压模的加工等。 (2) 立体形状的金属模具加工: 包括冲模用凹模的退刀槽加工、塑料用金属压模分离面的加工等。 (3) 电火花成形加工用的电极加工: 包括形状复杂的电极加工、穿孔用的电极加工、带锥度电极加工等。 (4) 试制品及零件加工: 包括试制零件的加工、小批量零件加工、特殊材料的零件加工、材料试件的加工等。 (5) 刀量与量具加工: 包括各种卡板量具的加工、模板加工、成形车刀加工、刀量与量具加工等。 (6) 微细加工: 包括化纤喷嘴加工、异形槽和窄槽加工、标准缺陷加工等。 2.4 电火花线切割加工的设备类型 根据电极丝的运行速度, 电火花线切割机床通常分为两大类: 一类是高速走丝电火花线切割机床, 这类机床的电极丝做高速往复运动, 一般走丝速度为8m/s～10m/s, 这是我国生产和使用的主要机种, 特点是结构简单, 加工价格便宜; 另一类是低速走丝电火花线切割机床, 这类机床的电极丝做低速单向运动,一般走丝速度为0.2m/s, 这是国外生产和使用的主要机种, 特点是加工精度高。 2.5 我国电火花线切割技术的发展现状及趋势 2.5.1 机床品种多样化、年产量稳步增长 多年来,我国生产的数控电火花线切割机一直是单一的高速走丝线切割机。近几年来,为了满足市场需要,又开发生产了自旋式电火花线切割机、走丝速度可调的电火花线切割机(含高低双速走丝电火花线切割机) 以及低速走丝电火花线切割机等。机床品种的多样化可以满足用户的需要,扩大数控电火花线切割加工的应用范围。高速走丝电火花线切割机是我国当前发展的主要产品,广大科技工作者为了进一步提高它的工艺性能及自动化程度做了大量开发研究工作,并开发生产了2 000mm ×1 200mm ×500mm及1 000mm ×630mm ×1 000mm 等超大型高速走丝电火花线切割机床,扩大了它的应用范围,满足了用户的各种需要,使其年产量稳步增长,至今已达12 000 台/ 年,并有约300 台/ 年出口到世界各国。 低速走丝电火花线切割机过去曾是“出口机”的代名词,现在已有苏州沙迪克三光机电有限公司、北京阿奇工业电子有限公司、苏州电加工机床研究所、汉川机床厂等多家制造厂商自行开发生产,年产量达300 多台。这些机床性能好,价格不到进口机的一半,深受国内用户的欢迎。 自旋式电火花线切割机和走丝速度可调的电火花线切割机目前虽处在开发和完善阶段,产量也不大,但开发思想都是企图借鉴高速走丝和低速走丝二者的优点来创造一种新型的电火花线切割方法。它的成功不仅能为我国的电火花线切割机增加一个新品种,并以它性能价格比好以及加工消耗低的特点找到它自身的应用范围,而且为高速走丝的电火花线切割机的多次切割工艺奠定基础。 2.5.2 高速走丝系统日趋完善 高速走丝有助于工作液进入窄小的加工区,改善排屑条件,这对于切割大厚度工件以及提高切割速度都是很有作用的;同时,电极丝的往返运动可使电极丝重复使用,减少电极丝的消耗,降低切割加工的生产成本。然而,高速走丝也会造成导向器(导轮、导向块等) 的磨损和系统的振动,加上电极丝的张力不易控制,它将给加工稳定性、加工精度及表面质量带来严重影响。为了解决高速走丝所存在的问题,完善高速系统,广大科技工作者已做了大量的开发研究工作,并获得了明显的效果。 上海大量电子设备有限公司已于1999 年开发生产了数字程序控制短程往返走丝系统,根据加工条件设定正向移动和反向移动的时间,以消除高速