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电火花线切割原理


电火花切割原理
一、问题摘要: 随着制造工业的进步,数控加工已逐步主导了传统的机械加工,员工对特种加工的认识与了解需求 也越来越大,对于数控技术大家都可以较为容易理解为计算机控制原理,但对于电加工技术的认识就比较 少了,有必要与大家共同探讨数控电加工设备,了解未来工业成就的支柱。 传统的机械加工已经有很久的历史,它对于人类的生产技术和物质文明起了极大的作用。但随着人 类科技的进步复杂的工艺生产又严重制约了生产力的发展。直到 1943 年前苏联拉扎林柯夫才摆脱了传统 的切削加工方法。利用电能来切削金属。它是通过带负电荷的工具电极和带正电荷的工件之间产生一次火 花放电,产生瞬时的高温,使局部的金属熔化、气化而被蚀除掉,获得“以柔克刚”的效果。 二、电加工的分类及其原理 根据放电加工原理及能量作用大致可分为:电火花加工、电化学加工、电子束加工、离子束加工、 等离子弧加工等。电火花加工又称放电加工,简称 EDM,是通过工具电极和工件之间不断产生脉冲性的火 花放电,靠放电时局部瞬时产生高温把金属蚀除下来的一种加工方法。电化学加工是通过电解溶液与金属 离子溶解加工。电子束加工是焊接过程中的一种溶化、气化加工。离子束加工是蚀刻注入进行原子撞击的 一种动能加工。等离子弧加工是喷镀过程通过涂覆热能熔化的一种加工方法。 三、数控机床的发展及系统结构 数控机床的出现是在 1952 年美国的帕森斯公司和麻省理工学院伺服机构试验所研制成功,直到 195 5 年数控系统才投入实用性阶段,我国数控机床的研制始于 1958 年由清华大学研制的三座标数控机床,到 了 1966 年诞生了第一台用于直线 ──圆弧插补的晶体管数控系统,即第二代数控系统,也就是现在线切割 机床走线控制系统的初型。 使用微处理器的 CNC 数控系统是目前使用最多的一种系统。也是现代计算机网络的必然控制手段。 它的工作座标系是采用右手直角笛卡儿坐标系,在程序编制中,可根据图纸尺寸的标注方法及精度要求可 以任意选用绝对座标和相对座标系进行图表程序处理。 四、 电火花加工的分类 电火花加工在电加工行业中应用最为广泛的一种加工方法,约占该行业的 90%。按工具电极和工件 相对运动的方式不同,大致可分为电火花成型加工、线切割加工、电火花磨削加工、电火花同步共轭回转 加工、电火花高速小孔加工、电火花表面强化与刻字加工等六大类。其中线切割加工占了电火花加工的 60 %,电火花成型加工占了 30%。随着电加工工艺的蓬勃发展,线切割加工就成了先进工艺制作的标志。 五、 电火花线切割加工的原理 线切割加工的基本原理是利用移动的细小金属导线(铜丝或钼丝)作电极,对工件进行脉冲火花放 电,通过计算机进给控制系统。配合一定浓度的水基乳化液进行冷却排屑,就可以对工件进行图形加工。

六、电火花线切割加工分类及其控制方式 ①、按控制方式分为:靠模仿型控制、光电跟踪控制、数字程序控制、微机控制等。 ②、按走丝速度分为:低速走丝方式(俗称慢走丝)和高速走丝方式(俗称快走丝)。 现代的电加工设备已经很少靠模仿型控制和光电跟踪控制方式。快走丝线切割主要是台式单板机和 柜式工控机两种。台式单板机主要以 3B 程序控制。个别的还用 4B 或 5B 格式。柜式工控机是近代网络化 的必然产物。采用的是国际标准化程序 ISO 代码。以 CPU 为依据的控制系统方式。慢走丝线切割的控制 方式是以柜式工控机为主。极个别的是全智能化操作系统。国产的慢走丝一般是半自动控制方式。而国外 进口机大部分都是全自动操作方式。采用去离子水作工作液,只有在特殊精加工时才采用绝缘性能较好的 煤油。 快走丝线切割的电极丝广泛采用 0.06?0.25mm 的钼丝作高速往复运动,它的运动速度为 7?10 米/ 秒 可控加工精度在 0.005?0.015m 左右 慢走丝线切割的电极丝一般采用 0.2mm 的铜丝作低速单向运动。 。 。 它的运动速度低于 0.2 米/秒。可控加工精度在 0.002?0.005mm 左右。也就是一条头发丝的 1/10 到 1/20。 七、 控制介质 数控线切割机床的控制系统是根据人的“命令”控制加工的。所以必须先将要进行线切割加工的图形用 线切割控制系统所能接受的“语言”编制好命令。这种“命令”也就是加工程序。编程对于线切割加工来说是重 中之重的技术核心部分。是产品尺寸达标与否、模具配合的主要控制手段。现在流行采用的程序格式主要 有 3B(个别扩充为 4B 或 5B)格式,ISO 格式。EIA(美国电子工业协会)格式。我国的数控线切割快走 丝机床主要采用统一的五指令 3B 格式。 在 IT 时代的今天,信息网络已融合在高科技制造行业当中,传统的手工编程和纸带控制方式已经不 能满足现代加工需要。程序的编制都已依赖于电脑来完成。目前的编程软件主要有 YH、CAXA、YCUT、 HGD、AUTOP、ZCAD。朝着自动编程技术发展的方向,软件的开发不单在于图形的程序编制简单化,有 的软件还包含于机电一体化编程控制系统中。依赖扫描技术辅以 4 轴联动或 5 轴联动控制为基础,结合多 项的技术参数设置。控制系统就能加工出理想的工件产品。 八、电火花线切割加工工艺 在电加工的技术角度来说,最重要的是在于它的工艺技术和技巧,只有工艺合理,才能高效率地加 工出质量好的工件, 分析图样是保证工件质量和工件综合技术指标的第一步,其中加工路线和正确装夹方 法最为重要。加工操作主要在于电极丝的垂直度,脉冲电源的电参数调整,变频进给速度控制等是表面粗 糙度和加工精度的重要标志。 九、结束语 从特种加工的角度来说,电加工是由电能转换为热能的一种结果,从数控加工来说又是以数字模式 转换为机械模式两者相结合,成就了数控电加工设备在现代加工中的出色地位.


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