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零件的特种加工工艺设计 11.2.2 数控电火花线切割加工 控电火花线切割加工是在电火花成形加工基础上发展起来的，因其由数控装置控制机床的运动，采用线状电极通过火花放电对工件进行切割，故称为数控电火花线切割加工。 一、数控电火花线切割加工原理、特点及应用 （一）加工原理 数控线切割加工的基本原理与电火花成形加工相同，但加工方式不同，它是用细金属丝作电极。线切割加工时，线电极一方面相对工件不断地往上(下)移动(慢速走丝是单向移动，快速走丝是往返移动)，另一方面，装夹工件的十字工作台，由数控伺服电动机驱动，在x、y轴方向实现切割进给，使线电极沿加工图形的轨迹，对工件进行切割加工。图11-35是数控线切割加工大批量原理的示意图。 　　　图11-35 数控线切割加工原理 1—工作台 2—夹具 3—工件 4—脉冲电源 5—电极丝 6—导轮 7—丝架 8—工作液箱 9—贮丝筒 （二）加工的特点 （1）它是以金属线为工具电极，大大降低了成形工具电极的设计和制造费用，缩短了生产准备时间，加工周期短。 （2）能方便地加工出细小或异形孔，窄缝和复杂形状的零件。 （3）无论被加工工件的硬度如何，只要是导电体或半导电体的材料都能进行加工。由于加工中工具电极和工件不直接接触，没有像机械加工那样的切削力，因此，也适宜于加工低刚度工件及细小零件。 （4）由于电极丝比较细，切缝很窄，能对工件材料进行“套料”加工，故材料的利用率很高，能有效地节约贵重材料。 （5）由于采用移动的长电极丝进行加工，使单位长度电极丝的损耗较小，从而对加工精度的影响比较小，特别在低速走丝线切割加工时，电极丝一次使用，电极损耗对加工精度的影响更小。 （6）依靠数控系统的线径偏移补偿功能，使冲模加工的凹凸模间隙可以任意调节。 （7）采用四轴联动控制时，可加工上、下面异形体，形状扭曲的曲面体，变锥度和球形体等零件。 （三）数控线切割加工的应用 线切割广泛用于加工硬质合金、淬火钢模具零件、样板、各种形状复杂的细小零件、窄缝等。如形状复杂、带有尖角窄缝的小型凹模的型孔可采用整体结构在淬火后加工，既能保证模具精度，也可简化模具设计和制造。此外，电火花线切割还可加工除盲孔以外的其它难加工的金属零件。 二、影响数控线切割加工工艺指标的主要因素 （一）主要工艺指标 （1）切割速度Vwi 在保持一定表面粗糙度的切割加工过程中，单位时间内电极丝中心线在工件上切过的面积总和称为切割速度，单位为mm2／min。切割速度是反映加工效率的一项重要指标，数值上等于电极丝中心线沿图形加工轨迹的进给速度乘工件厚度。通常快走丝线切割速度为40~80mm2／min，慢走丝线切割速度可达350mm2／min。 （2）切割精度 线切割加工后，工件的尺寸精度、形状精度(如直线度、平面度、圆度等)和位置精度(如平行度、垂直度、倾斜度等)称为切割精度。快走丝线切割精度可达0.0lmm，一般为±0.015~0.02mm；慢走丝线切割精度可达±0.001mm左右。 （3）表面粗糙度 线切割加工中的工件表面粗糙度通常用轮廓算术平均值偏差Ra值表示。快走丝线切割加工的Ra值一般为1.25~2.5μm，最低可达0.63~1.25μm；慢走丝线切割的Ra值可达0.3μm。 （二）影响工艺指标的主要因素 （1）脉冲电源主要参数的影响 1）峰值电流Ie是决定单脉冲能量的主要因素之一。Ie增大时，线切割加工速度提高，但表面粗糙度变差，电极丝损耗比加大甚至断丝。 2）脉冲宽度ti主要影响加工速度和表面粗糙度。加大ti可提高加工速度但表面粗糙度变差。 3）脉冲间隔t0直接影响平均电流。t0减小时平均电流增大，切割速度加快，但t0过小，会引起电弧和断丝。 4）空载电压ui的影响 该值会引起放电峰值电流和电加工间隙的改变。ui提高，加工间隙增大，切缝宽，排屑变易，提高了切割速度和加工稳定性，但易造成电极丝振动，使加工面形状精度和粗糙度变差。通常ui的提高还会使线电极损耗量加大。 5）放电波形的影响 在相同的工艺条件下，高频分组脉冲常常能获得较好的加工效果。电流波形的前沿上升比较缓慢时，电极丝损耗较少。不过当脉宽很窄时，必须要有陡的前沿才能进行有效的加工。 （2）电极及其走丝速度的影响 1）电极丝直径的影响 线切割加工中使用的线电极直径，一般为0.03~0.35mm，电极丝材料不同，其直径范围也不同，一般纯铜丝为0.15～0.30mm；黄铜丝为0.1～0.35 mm；钼丝为0.06～0.25mm；钨丝为0.03～0.25mm。切割速度与电极丝直径成正比，电极丝直径越粗，切割速度越快，而且还有利于厚工件的加工。但是电极丝直径的增加，要受到加工工艺要求的约束，另外增大加工电流，加工表面的粗糙度会变差，所以电极丝直径的大小，