常州挨宣脑耄枝斯粤院 CHANGZHOU INSTTTUTE OF MECHATRONIC TECHNOLOGY 4.3模具的电火花线切割加工与编程 电火花成形加工是采用的成形电极，而线切割采用的是线 电极，线切割可以加工带有一定锥度的型孔或型芯等。 一、 线切割的加工原理、特点和分类 4.3.1加工原理 储丝简 导轮 电 路装 进给块 ⊙ 工件 ⊙ 电极丝 下导轮 图4-14电火花线切割原理
4.3 模具的电火花线切割加工与编程 电火花成形加工是采用的成形电极，而线切割采用的是线 电极，线切割可以加工带有一定锥度的型孔或型芯等。 一、线切割的加工原理、特点和分类 4.3.1加工原理
常州恢宦筋耄技斯学院 CHANGZHOU INSTITUTE OF MECHATRONIC TECHNOLOGY 线切割加工时，是在电极丝和工件之间进行脉冲放电。电 极丝接脉冲电源的负极，工件接脉冲电源的正极，每个电脉 冲产生一次放电，在放电通道的中心温度可高达10000°℃， 熔化或汽化金属材料，后汽化了的工作液被热膨胀和局部微 爆炸的作用将熔化和汽化的金属抛出，实现对工件材料的电 蚀切割加工过程。 般情况下，线切割的放电间隙为0.01-0.02mm,编程时， 线切割的放电间隙取0.01mm计算，放电间隙与脉冲电压密切 相关，一般来讲，脉冲电压高，放电间隙会变大。 在切割加工的过程中，为了减少电极丝的损耗和防止电极 丝被烧断，除了向放电间隙注入大量的工作液外充分冷却电 极丝外，同时，电极丝以7一10m/s的速度相对于工件做轴向
线切割加工时，是在电极丝和工件之间进行脉冲放电。电 极丝接脉冲电源的负极，工件接脉冲电源的正极，每个电脉 冲产生一次放电，在放电通道的中心温度可高达10000℃， 熔化或汽化金属材料，后汽化了的工作液被热膨胀和局部微 爆炸的作用将熔化和汽化的金属抛出，实现对工件材料的电 蚀切割加工过程。 一般情况下，线切割的放电间隙为0.01-0.02mm，编程时， 线切割的放电间隙取0.01mm计算，放电间隙与脉冲电压密切 相关，一般来讲，脉冲电压高，放电间隙会变大。 在切割加工的过程中，为了减少电极丝的损耗和防止电极 丝被烧断，除了向放电间隙注入大量的工作液外充分冷却电 极丝外，同时，电极丝以7－10m/s的速度相对于工件做轴向
常州恢宦藏耄粒撕学院 CHANGZHOU INSTITUTE OF MECHATRONIC TECHNOLOGY 运动，高速运动的电极丝有利于将工作液带入放电间隙，也 有利于把电蚀物从间隙中带出来，从而避免电弧放电的产生 电极丝局部损耗，提高切割的加工精度。 2、加工特点 与电火花成形加工相比，有如下特点： ①不需要制造成形电极，工件材料的预加工工作量少： ②能方便地加工复杂截面的型柱、型孔和窄缝等。 ③脉冲电源的加工电流较小，脉冲宽度较窄，采用正极性加 工，即正极接工件，负极接电极丝。不需要转换电规准， 都是一次加工成形。 ④采用运动的电极丝，电极的单位损耗少，加工精度就高。 ⑤只对工件进行切割，余料可以继续使用，材料利用率高。 ⑥工作液选用水基乳化液，不是煤油，安全，可靠，节约
运动，高速运动的电极丝有利于将工作液带入放电间隙，也 有利于把电蚀物从间隙中带出来，从而避免电弧放电的产生 电极丝局部损耗，提高切割的加工精度。 2、加工特点 与电火花成形加工相比，有如下特点： ①不需要制造成形电极，工件材料的预加工工作量少。 ②能方便地加工复杂截面的型柱、型孔和窄缝等。 ③脉冲电源的加工电流较小，脉冲宽度较窄，采用正极性加 工，即正极接工件，负极接电极丝。不需要转换电规准， 都是一次加工成形。 ④采用运动的电极丝，电极的单位损耗少，加工精度就高。 ⑤只对工件进行切割，余料可以继续使用，材料利用率高。 ⑥工作液选用水基乳化液，不是煤油，安全，可靠，节约
常州挨宣脑耄枝斯学院 CHANGZHOU INSTTTUTE OF MECHATRONIC TECHNOLOGY ⑦自动化程度高，操作方便，加工周期短，成本低，加工 精度高，（尺寸精度±0.01mm,R3=1.6-0.8um),可以 加工形状复杂的模具，如0.05-0.07mm的窄缝，0.03mm 的圆角半径。 ⑧不能加工盲孔类或阶梯类成形表面的零件。 3、电火花线切割加工的分类 ①按控制方式可分为靠模仿型控制、光电跟踪控制、数据 程序控制及微机控制等； ②按电源形式可分为C电源、晶体管电源、分组脉冲电源 及自适应控制电源等 ③按加工特点可分为大、中、小型，普通直壁切割型与锥 度切割型 ④按走丝速度可分为慢走丝方式和快走丝方式两种：
⑦自动化程度高，操作方便，加工周期短，成本低，加工 精度高，（尺寸精度±0.01mm,Ra=1.6-0.8μm），可以 加工形状复杂的模具，如0.05-0.07mm的窄缝，0.03mm 的圆角半径。 ⑧不能加工盲孔类或阶梯类成形表面的零件。 3、电火花线切割加工的分类 ①按控制方式可分为靠模仿型控制、光电跟踪控制、数据 程序控制及微机控制等； ②按电源形式可分为RC电源、晶体管电源、分组脉冲电源 及自适应控制电源等； ③按加工特点可分为大、中、小型，普通直壁切割型与锥 度切割型； ④按走丝速度可分为慢走丝方式和快走丝方式两种；
常州恢宦筋耄技斯学院 CHANGZHOU INSTITUTE OF MECHATRONIC TECHNOLOGY 4.3.2加工规准的选择 在线切割加工中，脉冲电源的电参数选择对电蚀过程是很 关键的，它直接影响了工件切割表面粗糙度，蚀除效率，切 缝的宽度大小和电极丝的损耗。对零件的加工质量影响较大 在实际生产中，选择脉冲宽度1-60μs,脉冲频率10 100kHz。比较合适。 目前，广泛应用的脉冲电源波形一般都是矩形波： 1、短路峰值电流的选择 在其它工艺条件不变的情况下，短路峰值电流大，单个脉 冲的能量就大，切割痕迹大，粗糙度差，切割速度快，电极 丝损耗也大，加工精度低 2、脉冲宽度的选择
4.3.2加工规准的选择 在线切割加工中，脉冲电源的电参数选择对电蚀过程是很 关键的，它直接影响了工件切割表面粗糙度，蚀除效率，切 缝的宽度大小和电极丝的损耗。对零件的加工质量影响较大 在实际生产中，选择脉冲宽度1－60μs，脉冲频率10－ 100kHz。比较合适。 目前，广泛应用的脉冲电源波形一般都是矩形波： 1、短路峰值电流的选择 在其它工艺条件不变的情况下，短路峰值电流大，单个脉 冲的能量就大，切割痕迹大，粗糙度差，切割速度快，电极 丝损耗也大，加工精度低。 2、脉冲宽度的选择
常州恢宦藏耄粒撕学院 CHANGZHOU INSTITUTE OF MECHATRONIC TECHNOLOGY 在一定的工艺条件下，脉冲宽度增加，单个放电能量也 增大，同样会产生上述结果。所以，精加工脉冲宽度尽量 在20μs以内选择；中加工在20一60μs内选择。 3、脉冲间隔的选择 在一定的工艺条件下，对切割速度的影响较大，对粗糙 度的影响较小，间隔小，放电次数增加，切割速度提高， 太小，电蚀物来不及排除或放电间隙来不及消电离，加工 就不稳定，易烧断电极丝。太大，会导致进给困难。一般 选择10一250μS,工件厚要选大一些。 4、开路电压的选择 在一定工艺条件下，开路电压高，加工电流大，切割速 度快、粗糙度差、加工精度下降，但加工间隙大，电蚀物 和消电流有利
在一定的工艺条件下，脉冲宽度增加，单个放电能量也 增大，同样会产生上述结果。所以，精加工脉冲宽度尽量 在20μs以内选择；中加工在20－60μs内选择。 3、脉冲间隔的选择 在一定的工艺条件下，对切割速度的影响较大，对粗糙 度的影响较小，间隔小，放电次数增加，切割速度提高， 太小，电蚀物来不及排除或放电间隙来不及消电离，加工 就不稳定，易烧断电极丝。太大，会导致进给困难。一般 选择10－250μs，工件厚要选大一些。 4、开路电压的选择 在一定工艺条件下，开路电压高，加工电流大，切割速 度快、粗糙度差、加工精度下降，但加工间隙大，电蚀物 和消电流有利
常州挨宣脑耄枝斯学院 CHANGZHOU INSTTTUTE OF MECHATRONIC TECHNOLOGY 综上所述，对于矩形波脉冲电源有如下规律： ①切割速度随着加工电流峰值、脉冲宽度、脉冲频率和 开路电压的增大而提高。 ②加工表面粗糙度值随着加工电流峰值、脉冲宽度及开 路电压的减小而减小。 ③加工间隙随着开路电压的提高而增大。 ④表面粗糙度的改善有利于提高加工精度 ⑤在电流峰值一定的情况下，开路电压的增大有利于提 高加工稳定性和脉冲利用率。 所以，针对不同要求的模具零件，必须选择合适的电加 工规准，在保证加工精度的同时，提高加工效率
综上所述，对于矩形波脉冲电源有如下规律： ①切割速度随着加工电流峰值、脉冲宽度、脉冲频率和 开路电压的增大而提高。 ②加工表面粗糙度值随着加工电流峰值、脉冲宽度及开 路电压的减小而减小。 ③加工间隙随着开路电压的提高而增大。 ④表面粗糙度的改善有利于提高加工精度。 ⑤在电流峰值一定的情况下，开路电压的增大有利于提 高加工稳定性和脉冲利用率。 所以，针对不同要求的模具零件，必须选择合适的电加 工规准，在保证加工精度的同时，提高加工效率
常州機宦脑耄技斯学疙 CHANGZHOU INSTITUTE OF MECHATRONIC TECHNOLOGY 4.3.3工作介质的选择 1、基本要求 工作液是放电介质又是冷却液，一般快走丝用专用乳化 液，慢走丝用去离子水。所有工作介质必须具有以下性能： (1)具有一定的绝缘性，适合线切割的电阻率104-1052cm (2)较好的洗涤性能，对工件具有较好的附着力、渗透性和 除污能力。 (3)较好的冷却性，具有良好的吸热、传热和散热性能： (4)对环境无污染，对人体无害，配制方便，使用寿命要长。 2、工作介质对工艺指标的影响 纯净的介质容易形成放电通道，介质太脏，消除电离困难 容易引起二次放电
4.3.3工作介质的选择 1、基本要求 工作液是放电介质又是冷却液，一般快走丝用专用乳化 液，慢走丝用去离子水。所有工作介质必须具有以下性能： ⑴具有一定的绝缘性，适合线切割的电阻率104－105Ω·cm ⑵较好的洗涤性能，对工件具有较好的附着力、渗透性和 除污能力。 ⑶较好的冷却性，具有良好的吸热、传热和散热性能。 ⑷对环境无污染，对人体无害，配制方便，使用寿命要长。 2、工作介质对工艺指标的影响 纯净的介质容易形成放电通道，介质太脏，消除电离困难 容易引起二次放电
常州恢霞脐耄枝斯学院 CHANGZHOU INSTITUTE OF MECHATRONIC TECHNOLOGY 4.3.4工件的装夹与预防变形 电火花线切割工件的装夹形式比较简单，一般使用压板螺 钉固定工件，有时也使用分度夹具和旋转夹具。 工件的找正一般采用：拉表法、固定基准面靠定法、专用 夹具法等。 电极丝初始位置的确定： ①对于要求较低的零件，采用目测法，通过基准和划线采 用火花放电的方法来找正。 ②对于加工要求较高的零件，采用电阻法，用电表的断路 和短路测定电极丝的位置。 ③自动找正功能，先进的线切割配备的功能。 (找正方法如图)
4.3.4工件的装夹与预防变形 电火花线切割工件的装夹形式比较简单，一般使用压板螺 钉固定工件，有时也使用分度夹具和旋转夹具。 工件的找正一般采用：拉表法、固定基准面靠定法、专用 夹具法等。 电极丝初始位置的确定： ①对于要求较低的零件，采用目测法，通过基准和划线采 用火花放电的方法来找正。 ②对于加工要求较高的零件，采用电阻法，用电表的断路 和短路测定电极丝的位置。 ③自动找正功能，先进的线切割配备的功能。 （找正方法如图）
常州挨宣脑耄枝斯学院 CHANGZHOU INSTTTUTE OF MECHATRONIC TECHNOLOGY ☑ 图543电极丝自动找 图542电阳法确定电极丝位置 图5-39拉表法校正 中心坐标原理图 图541目视法确定电极丝位置 )基准面法b）十字基准线法 图540固定基面靠定法
P122找正