对电火花线的切割原理及线切割机床的选型
发布时间：2019-03-26
1．电火花线切割加工机床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，它是用线状电极（钼丝或铜丝）通过火花放电对工件进行切割
电火花线切割加工机床根据电极。丝运行速度不同分为快走丝和慢走丝两种机床，其组成主要包括：
1）主机：包括床身、坐标工作台、走丝机构等；
2）脉冲电源：把交流电流转换成一定频率的单向脉冲电流；
3）控制系统控制机床运动；
4）工作液循环系统：提供清洁的、有一定压力的工作液。
2、电火花线切割的原理
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。
3．电火花线切割加工特点和应用
1）电火花线切割加工的特点
①适合于机械加工方法难于加工的材料的加工，如淬火钢、硬质合金、耐热合金等；
②线为工具电极，节约了电极设计和制造费用和时间，能方便地加工形状复杂的外形和通孔，能进行套料加工。冲模加工的凸凹模间隙可以任意调节。
2）缺点
①被加工材料必须导电；
②不能加工盲孔。
2）电火花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。
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、
4．电火花线切割加工工艺
1）电火花线切割加工工艺指标
（1）切割速度即单位时间内电极丝中心线在工件上切过的面积总和，快走丝线为40~80mm2／min，慢走丝可达350mm2／min。
（2）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 快走丝Ra值一般为1.25~2.5μm，最低可0.63~1.25μm；慢走丝线切割的Ra值可达0.3μm。
2）影响工艺指标的主要因素
（1）脉主要参数的影响
①峰值电流 Ie增大，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 加大ti可提高加工速度但表面粗糙度变差。
③脉冲间隔t0 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。
（2）电极及其走丝速度的影响
①电极丝直径的影响 电极直径，一般为 0.03~0.35mm，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。
②电极丝走丝速度的影响 在一定范围内，随着走丝速度的提高，线切割速度也可以提高。但过高，将使电极丝的振动加大、降低精度、切割速度并使表面粗糙度变差，且易造成断丝，一般高速走丝以小于l0m／s为宜。
③工件厚度及材料的影响
工件材料薄，工作液容易进入并充满放电间隙，对排屑和消电离有利，加工稳定性好。但工件太薄，金属丝易产生抖动，对加工精度和表面粗糙度不利。工件厚，工作液难于进入和充满放电间隙，加工稳定性差，但电极丝不易抖动，因此精度和表面粗糙度较好。
3）线切割加工工艺过程
线切割加工工艺制定的内容主要有以下几个方面：零件图的工艺分析、工艺准备、加工参数的选择。
（1）零件图的工艺分析
主要分析零件的凹角和尖角是否符合线切割加工的工艺条件零件的加工精度、表面粗糙度是否在线切割加工所能达到的经济精度范围内。
尖角和凹角尺寸分析：
①线电极轨迹与加工面距离l=d／2+δ 线电极轨迹：
②零件凹角半径：R1≥l=d／2+δ,零件尖角半径：R2= R1—Z/2
精度和表面粗糙度的分析：加工精度和表面粗糙度应符合要求。
（2）线电极的选择
一般情况下，快速走丝机床常用钼丝作线电极，钨丝或其它昂贵金属丝因成本高而很少用，其它线材因抗拉强度低，在快速走丝机床上不能使用。慢速走丝机床上则可用各种铜丝、铁丝，专用合金丝以及镀层(如镀锌等)的电极丝。
（3）穿丝孔的确定
①穿丝孔的尺寸 直径一般￠3～10mm
②穿丝孔的位置
a.凹模、孔类零件 为使切割轨迹短和更于编程，穿丝孔应设在边角处 、在已知坐标尺寸的交点处或型孔中心。
随着这几年市场的进步与发展，数控线切割机床一般都是使用步进电机驱动的，在步进电机中又有反应式和混合式等的区分，用以实现不同的步距角，就目前线切割机床市场上常见的是反应式步进电机，反应式步进电机又有三相三拍、三相六拍、五相十拍、五相双十拍等的不同驱动方式。五相十拍将逐渐取代三相六拍，这是因为五相十拍不仅将三相六拍的步距角进一步细分，并且电机绕组也增加为五相，所以传动更为平稳且力距大。
综合上面所述，用户在选型时为确保机床精度长期可靠，就应该选用这样的结构：
1、选用直径尽可能大些的精密滚珠丝杠，并且要两端均有固定的轴承支撑结构；
2、机床工作台的传动齿轮要少，以一对齿轮为佳，并且齿轮箱的位置结构确保绝对不能浸入切削液；
3、尽量选用截面积大或宽厚比大的滚柱式镶钢滚动导轨或直线导轨。
4、选择五相十拍步进电机驱动方式。
