快走丝电火花线切割加工工艺初探

　　根据电极丝运动的方式将电火花线切割机床分为快走丝电火花线切割机床和慢走丝电火花线切割机床，二者具有不同的特点和应用场合。
　　
　　快走丝电火花线切割机床因其操作简单、成本低等优点而被普遍采用。在线切割加工过程中，影响加工质量和效率的因素较多，本文结合相关资料，对数控快走丝电火花线切割加工的工艺方法进行研究。
　　
　　一．加工原理
　　
　　1．电极丝与工件之间脉冲式放电加工；
　　
　　2．电极丝沿其轴向作走丝运动；
　　
　　3．工件相对于电极丝在X，Y平面内作数控运动。
　　
　　二．数控电火花线切割加工的特点
　　
　　1．无需制造成形电极，工件材料的预留量少；
　　
　　2．能够方便地加工复杂形状的型孔，微孔，窄缝等；
　　
　　3．直接采用精加工和半精加工规准一次加工成形，一般不需要中途转换规准；
　　
　　4．只对工件材料进行图形轮廓加工，图形内外的余料还可利用；
　　
　　5．自动化程度高，操作方便，加工周期短，成本低。
　　
　　三．数控电火花线切割加工的应用
　　
　　数控电火花线切割加工为新产品试制，精密零件加工及模具制造开辟了一条新的工艺途径，主要应用于以下几个方面：
　　
　　1．适用于各种形状的冷冲模具。
　　
　　2．可以加工微细异形孔、窄缝和复杂形状的工件。
　　
　　3．加工样板和成型刀具。
　　
　　4．加工粉末冶金模、镶拼型腔模、拉丝模、波纹板成型模。
　　
　　5．加工硬质材料、切割薄片，切割贵重金属材料。
　　
　　6．加工凸轮，特殊的齿轮。
　　
　　7．适合于小批量、多品种零件的加工，减少模具制作费用，缩短生产周期。
　　
　　四．数控电火花线切割的加工工艺
　　
　　1．工件材料的选择
　　
　　为了加工出尺寸精度高、表面质量好的线切割产品，必须对所用工件材料进行细致考虑：
　　
　　（1）由于工件材料不同，熔点、气化点、导热系数等都不一样，因而即使按同样方式加工，所获得的工件表面质量也不相同，因此必须根据实际需要的表面质量对工件材料作相应的选择。例如要达到高精度，就必须选择硬质合金类材料，而不应该选不锈钢或未淬火的高碳钢等，否则很难达到所需要求。
　　
　　（2）由于工件材料内部残余应力对加工的影响较大，在对热处理后的材料进行加工时，由于大面积去除金属和切断加工会使材料内部残余应力的相对平衡受到破坏，从而可能影响零件的加工精度和表面质量。为了避免这些情况，应选择锻造性好、淬透性好、热处理变形小的材料。
　　
　　2．切割路线的选择（多次切割）
　　
　　为了获得较高的加工精度，可以考虑在快走丝线切割机床采用多次切割工艺。
　　
　　采用多次切割工艺时，第一次切割主要进行高速稳定切割，因此可选用高峰值电流；第二次切割的主要任务是修光。应选择较小的脉冲电流和脉冲宽度。
　　
　　3．穿丝孔和电极丝切入位置的选择
　　
　　对于不同的工件，加工穿丝孔的位置不同。在切割中、小孔形凹形类工件时，穿丝孔应位于凹形的中心位置，既便于穿丝孔加工位置准确，又便于控制坐标轨迹的计算；在切割凸形或大孔形凹形类工件时，穿丝孔应设置在加工起点附近，以缩短无用切割行程，同时应便于简化有关轨迹控制的计算。穿孔丝也可选在距离型孔边缘2-5mm处,如图所示。加工凸模时，为减小变形，电极丝切割时的运动轨迹与运动边缘的距离应大于5mm。
　　
　　4．电参数的选择
　　
　　对加工质量具有明显影响的电参数主要包括脉冲电流、脉冲宽度、脉冲间隔、运丝速度等，通常需要在保证表面质量、尺寸精度的前提下，尽量提高加工效率。
　　
　　脉冲电源是影响加工表面质量的重要因素。减小单个脉冲能量可以改善表面粗糙度。决定单个脉冲能量的因素主要是脉冲宽度和脉冲电流。因此采用小的脉冲宽度和脉冲电流可获得良好的表面粗糙度。但是单个脉冲能量越小，切割速度越慢，如果脉冲电流太小，将不能产生放电火化，不能正常切割。一般来讲，精加工时，脉冲宽度可在20μs内选择；中加工时，可在20μs～60μs内选择。
　　
　　脉冲间隔对切割速度影响较大，而对表面粗糙度影响较小。脉冲间隔越小，单位时间放电加工的次数越多，因而切割速度也越高。实际上，脉冲间隔不能太小，否则放电产物来不及被冲刷掉，放电间隙不能充分消电离，加工不稳定，容易烧伤工件或断丝。对于厚度较大的工件，应适当加大脉冲间隔，以充分消除放电产物，形成稳定切割。一般脉冲间隔在10μs～250μs范围内基本上能适应各种加工条件，进行稳定加工。
　　
　　走丝速度对加工速度具有一定影响，随着走丝速度的提高，加工速度将明显增大。但是，高速度会引起电极丝较大的振动而使工件表面的直线度和粗糙度恶化。因此，应在保证加工质量的前提下，选择一个具有适当加工速度的合理走丝速度。
　　
　　5．其它非电参数的选择
　　
　　（1）电极丝及其走丝速度的选择
　　
　　一般采用￠0.06-0.20mm的钼丝。提高走丝速度有利于电极丝把工作液带入较大厚度的工件放电间隙中，有利于电蚀产物排放和放电加工的稳定。
　　
　　（2）工作液的选择及使用
　　
　　过去常用的工作液为皂化液也叫乳化油，但是由于此类工作液是油性的，所以在使用一段时间以后，容易出现发黑发臭的显现，影响了切割的光洁度和机床的寿命。
　　
　　苏州市宝玛数控设备有限公司自行开发，并为客户认可的水基型工作液，将会成为以后市场上的主流产品，配合其公司自行研发生产的多重过滤水箱，效果更佳明显，尤其对于一些大厚度切割、高光洁度要求的工件。

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