第五章数控电火花线切割加工工艺与编程 第一节数控电火花线切割加工概述 序号：37 主要内容： 一、数控线切割加工机床简介 电火花线切割机床组成：机床本体、控制系统、脉冲电源、运丝机构、工作液循环机构和辅助装置（自动编程系统）。 线切割机床可分为高速走丝机床和低速走丝机床。 二、数控线切割加工原理及特点 1．数控电火花线切割加工原理 它是通过电极和工件之间脉冲放电时的电腐作用，对工件进行加工的一种工艺方法。 数控电火花线切割加工的基本原理：利用移动的细金属导线（铜丝或钼丝）作为工具线电极（负电极），被切割的工件为工件电极（作为正电极），在加工中，线电极和工件之间加上脉冲电压，并且工作液包住线电极，使两者之间不断产生火花放电，工件在数控系统控制下（工作台）相对电极丝按预定的轨迹运动，从而使电极丝沿着所要求的切割路线进行电腐蚀，完成工件的加工。 2．数控线切割加工的特点 （1）可以加工难切削导电材料的加工。例如淬火钢、硬质合金等； （2）可以加工微细异形孔、窄缝和复杂零件，可有效地节省贵重材料； （3）工件几乎不受切削力，适宜加工低刚度工件及细小零件； （4）有利于加工精度的提高，便于实现加工过程中的自动化。 （5）依靠数控系统的间隙补偿的偏移功能，使电火花成形机的粗、精电极一次编程加工完成，冲模加工的凹凸模间隙可以任意调节。 三、数控线切割加工的应用 1．形状复杂、带穿孔的、带锥度的电极； 2．注塑模、挤压模、拉伸模、冲模； 3．成形刀具、样板、轮廓量规的加工； 4．试制品、特殊形状、特殊材料、贵重材料的加工。 小结 电火花线切割机床组成、电极丝（负电极）、工件（正电极）。
电火花加工 一、加工费用：电火花加工的费用计算方法与其它机加工方法是相似的，一般是按小时来计算加工费的。时间可以按从调平工件开始到完成加工为止来计算，也可以按自动加工的时间累加时间来计算。每小时的加工费用，可以按照[（电极设计费+电极加工费+机器折旧费+人工费+电费+期望的利润值）*（1+税率）]来计算。当然，加工后工件的表面粗糙度和精度是每小时加工费用的重要参考指标，工件在加工后表面粗糙度越小、精度越高，则每小时加工费越高。 电火花加工需要丰富的经验，用合适的加工方式、到位的粗加工和半精加工、以及用高效的精加工条件一次性地完成图纸的要求，是获取低成本电火花加工的决定因素。 机床的精度、电极的精度以及电极的损耗程度是电火花加工精度的决定因素。
二、电火花加工 目录 发明与发展 工作原理 分类 使用说明 电火花加工特点 电火花加工的特点如下： 简介 发明与发展 工作原理 分类 使用说明 电火花加工特点 电火花加工的特点如下： 简介 电火花加工是利用浸在工作液中的两极间脉冲放电时产生的电蚀作用蚀除导电材料的特种加工方法，又称放电加工或电蚀加工，英文简称EDM。 发明与发展 由苏联学者发明 1943年，苏联学者拉扎连科夫妇研究发明电火花加工，之后随着脉冲电源和控制系统的改进，而迅速发展起来。最初使用的脉冲电源是简单的电阻-电容回路。
50年代初 改进为电阻-电感-电容等回路。同时，还采用脉冲发电机之类的所谓长脉冲电源，使蚀除效率提高，工具电极相对损耗降低。 随后又出现了大功率电子管、闸流管等高频脉冲电源，使在同样表面粗糙度条件下的生产率得以提高。 60年代中期 出现了晶体管和可控硅脉冲电源，提高了能源利用效率和降低了工具电极损耗，并扩大了粗精加工的可调范围。 70年代 出现了高低压复合脉冲、多回路脉冲、等幅脉冲和可调波形脉冲等电源，在加工表面粗糙度、加工精度和降低工具电极损耗等方面又有了新的进展。在控制系统方面，从最初简单地保持放电间隙，控制工具电极的进退，逐步发展到利用微型计算机，对电参数和非电参数等各种因素进行适时控制。 电火花加工 工作原理 进行电火花加工时，工具电极和工件分别接脉冲电源的两极，并浸入工作液中，或将工作液充入放电间隙。通过间隙自动控制系统控制工具电极向工件进给，当两电极间的间隙达到一定距离时，两电极上施加的脉冲电压将工作液击穿，产生火花放电。 电火花加工 在放电的微细通道中瞬时集中大量的热能，温度可高达一万摄氏度以上，压力也有急剧变化，从而使这一点工作表面局部微量的金属材料立刻熔化、
项目一 1．判断题 （√）1）电火花加工中若能合理利用覆盖效应则有助于降低电极的损耗。 （√）2）电加工加工中，电极接负极的叫正极性加工。 （√）3）电火花加工中，应尽量利用极性效应减少电极的损耗。 （×）4）电火花成形机床不能加工硬质合金等极硬的材料。 （×）5）电火花成形机床可以加工各种塑料零件。 （×）6）因局部温度很高，电火花加工不但可以加工可导电的材料，也可以加工不导电的材料。（×）7）电火花加工中，工具和工件之间存在显著的机械切削力。 2．单项选择题 1）下列加工方法中产生的力最小的是（D ）。 A．铣削B．磨削C．车削D．电火花 2）下列叙述正确的是（A ）。 A．电火花加工中，工件接脉冲电源正极的加工叫正极性加工。 B．电火花加工中，电极、工件的材料通常都一样。 C．短脉冲加工中，工件往往接负极。 D．电火花加工中，可以不采用脉冲电源。 ３）电火花成形机床加工时，为安全起见工作液面要高于工件，一般为（C ）。 A.0～5mm B.5～10mm C.30～50mm D.150～200mm ４）某国产机床型号为DM7120，其中D表示（ B ）。 A.线切割机床 B.电加工机床 C.电火花加工机床 D.数控加工机床 ５）电火花成形机床主要加工对象为（ C ）。 A.木材 B.塑料 C.金属等导电材料 D.陶瓷 ６）下列液体中，最适宜作为电火花成形机床工作液的是( C )。 A.汽油 B.矿泉水 C.煤油 D.自来水 ３．问答题 1）电火花加工后工件表面是否有许多微小的凹坑？结合电火花加工原理解释原因。 是，电火花加工原理 2）电火花加工后电极的表面是否还是电极材料的原有颜色？如果不是，请解释原因。 不是，覆盖效应 3）根据加工前后测量的电极长度，查看电极尺寸是否缩短？如果电极尺寸缩短，比较一下电极缩短量与加工出的深度值是否相等？如果不等，请解释原因。 缩短，极性效应 项目二 1．判断题 （√）1）脉冲间隔的主要作用之一是使工作液体恢复结缘。 （√）2）在电火花加工中峰值电流越大则加工速度越快。 （√）3）石墨适宜于作粗加工电极。 （√）4）紫铜适宜于作精加工电极。 （√）5）加工面积小或窄的槽时，不宜选择过大的峰值电流，否则电极间隙内电蚀产物过浓造成放电集中，容易造成拉弧。
电火花加工及其脉冲功率电源的研究 电火花加工又称放电加工( electrical discharge machining, 简称ED)由于其能进 行难切削材料和复杂形状零件的加工，而得到广泛的应用。其中最主要的部分是脉冲电源，脉冲电源的技术性能好坏直接影响电火花成形加工的各项工艺指标，如加工质量精度、加工 速度、电极损耗等。本文将对电火花加工的原理及其脉冲电源进行简要介绍和研究。 一、电火花加工的工作原理 进行电火花加工时，工具电极和工件分别接脉冲电源的两极，并浸入工作液中，或将工 作液充入放电间隙。通过间隙自动控制系统控制工具电极向工件进给，当两电极间的间隙达 到一定距离时，两电极上施加的脉冲电压将工作液击穿，产生火花放电。在放电的微细通道 中瞬时集中大量的热能，温度可高达一万摄氏度以上，压力也有急剧变化，从而使这一点工 作表面局部微量的金属材料立刻熔化、气化，并爆炸式地飞溅到工作液中，迅速冷凝，形成 固体的金属微粒，被工作液带走。这时在工件表面上便留下一个微小的凹坑痕迹，放电短暂停歇，两电极间工作液恢复绝缘状态。 紧接着，下一个脉冲电压又在两电极相对接近的另一点处击穿，产生火花放电，重复上 述过程。这样，虽然每个脉冲放电蚀除的金属量极少，但因每秒有成千上万次脉冲放电作用， 就能蚀除较多的金属，具有一定的生产率。在保持工具电极与工件之间恒定放电间隙的条件下，一边蚀除工件金属，一边使工具电极不断地向工件进给，最后便加工出与工具电极形状 相对应的形状来。因此，只要改变工具电极的形状和工具电极与工件之间的相对运动方式，就能加工出各种复杂的型面。 工具电极常用导电性良好、熔点较高、易加工的耐电蚀材料，如铜、石墨、铜钨合金和钼等。在加工过程中，工具电极也有损耗，但小于工件金属的蚀除量，甚至接近于无损耗。 工作液作为放电介质，在加工过程中还起着冷却、排屑等作用。常用的工作液是粘度较 1-工件；2-脉冲电源；3-自动进给调节装置；4-工具；5-工作液；6-过滤器；7-工作液泵 低、哥、性能稳定的介质，如煤油、去离子水和乳化液等。 图1电火花加工基本原理
电火花加工技术 一：电火花技术概述 电火花加工是利用两极见脉冲放电时产生的电腐蚀现象，放电时局部瞬时产生的高温把金属蚀除下来。 早在十九世纪，人们就发现了电器开光的触点开闭时，以为放电，使接触部位烧蚀，造成接触面的损坏。这种放电引起的电极烧蚀现象叫做电腐蚀。起初，电腐蚀被认为是有害的，为减少和避免这种有害的电腐蚀，人们一直在研究电副食产生的原因和防止的办法。当人们掌握了它的规律之后，便创造条件，转害为益，把电腐蚀用于生产中。1870年，英国科学家普利斯特里最早发现电火花对金属的腐蚀作用。当两极产生放电的过程中，放电通道瞬时产生大量的热，足以使电极材料表面局部熔化或汽化，并在一定条件下，熔化或汽化的部分能抛离电极表面，形成放电腐蚀的坑穴。直到1934年，前苏联科学家拉扎连柯等把电火花对金属的腐蚀作用利用起来。 后来，人们进一步认识到，在液体介质中进行重复性脉冲放电时，能够对导电材料进行尺寸加工，因此，创立了“电火花加工法”。电火花加工技术作为特种加工领域的重要技术之一，最早应用于二战时期折断丝锥取出时的加工。随着人类进入信息化时代，电加工技术取得了突飞猛进的发展，可控性更高，数字化程度更好。 在中国电火花加工技术起步稍晚。根据中国的国情，实现电火花加工技术的原始创新是很困难的，只能采取引进消化吸收再创新的策
略，因为这套系统集成了很多学科领域的知识，如计算机的软硬件、微电子、数控、电力半导体、机械技术、电气技术等，是多方面、多学科集成的产品，是比较复杂的高科技产品。国内现在显然还没有一个能够独立进行原始创新的团队，因此注定要经历一个长时间痛苦的积淀过程，所以我认为中国的电火花技术创新之路别无选择。政府也越来越认识到高校已经不再是创新的主战场，必须依托企业才能实现。 制造业是一个传统行业。一个国家的发展终归要落脚于制造业，因此作为基础工业，制造业必定拥有永久的生命力，而电加工行业也不例外。随着各项技术的不断发展，电加工技术也在进步，至于一项技术能够发展多久，也要看这个行业中的人怎样去尽心敬业、钻研并推进它。 二: 加工原理及原理图 电火花加工是利用浸在工作液中的两极间脉冲放电时产生的电 蚀作用蚀除导电材料的特种加工方法，又称放电加工或电蚀加工，英文简称EDM。 电火花加工时，脉冲电源的一极接工具电极，另一极接工件电极，两极均浸入具有一定绝缘度的液体介质（常用煤油或矿物油或去离子水）中。工具电极由自动进给调节装置控制，以保证工具与工件在正常加工时维持一很小的放电间隙（0.01～ 0.05mm）。当脉冲电压加到两极之间，便将当时条件下极间最近
（1） 模块四 数控电火花线切割机床操作要领 （2） 本课题学习的容主要是使你了解数控电火花线切割机床操作的基本流 程，教会你装夹工件、安装并校正线电极，并掌握确定加工参数的方 法。 （3） （4） 电火花线切割加工操作流程包括工件材料的选择→工艺基准的确定→ 穿丝孔的加工→工件的装夹→线电极的选择及位置校正→确定加工参 数→线切割加工等步骤。 （5） 有些步骤的容我们在模块三已学习过，在本模块着重介绍工件的装夹、 线电极的选择及位置校正、加工参数的确定等操作要点。 （6） 工件的装夹 （7） 线切割加工工件的安装一般采用通用夹具及夹板固定。由于线切割加 工时作用力小，装夹时夹紧力要求不大，且加工时电极丝从上到下穿 过工件，被工件切割部分要悬空，因此对线切割工件的安装有一定有 要求。 1． 对工件装夹的一般要求 （1） 工件的装夹基准面要光洁无毛刺。对热处理后的工件表面的渣物及氧化 膜一定要清洁干净，以免造成夹丝或断丝。 学习目标： 知识目标：●了解数控电火花线切割机床加工流程。 能力目标：●掌握数控电火花线切割装夹工件、校正线电极位置和确定加工参数的 方法。
（2）夹紧力要均匀，不得使工件变形或翘起。 （3）装夹位置要有利于工件的找正，且要保证在机床加工行程围。 （4）所用的夹具精度要高，以确保加工精度。 （5）细小、精密及薄壁工件应先固定在辅助夹具上再装夹到工作台。（6）批量加工零件时，最好设计专用夹具以提高生产率。 2．常用的工件装夹方式 （1）悬臂支撑，如图3-22（a）所示。此方式装夹方便，通用性强，适用于对加工要求不高或悬臂部分较少的工件的装夹。 （2）两端支撑，如图3-22（b）所示。此方式工件两端固定在夹具上，支撑稳定，定位精度高，适用于较大零件的装夹。 （3）桥式支撑，如图3-22（c）所示。此方式是把两支撑垫铁放到两端支撑夹具上，桥的侧面也可作定位面使用，使装夹更方便，通用性广，适用 于大、中、小工件的装夹。 （4）板式支撑，如图3-22（d）所示。支承板按照常规工件形状制造出具有矩形或圆形孔，易于保证装夹精度，适用于装夹常规工件及批量生产。（5）复式支撑，如图3-22（e）所示。此方式是把专用夹具固定在桥式夹具上，适用于批量生产，可节省装夹时间且保证加工工件的一致性。
第六章数控电火花线切割加工 电火花加工属于特种加工的一种方法，它是在加工过程中，使工具和工件之间不断产生脉冲性的火花放电，靠放电时局部、瞬时产生的高温去除工件多余材料，以及使材料改变性能或被镀覆等的放电加工，因放电过程可见到火花，故称之为电火花加工。 6.1数控电火花线切割加工原理与特点 6.1.1 数控电火花线切割加工原理 数控电火花线切割是利用移动的细金属导线作为工具电极，在金属丝与工件间施加脉冲电流，产生放电腐蚀，对工件进行切割加工。工件的形状是由数控系统控制工作台相对于电极丝的运行轨迹决定的，因此不需制造专用的电极，就可以就可以加工形状复杂的模具零件。其加工原理如图6-1所示，工件连接脉冲电源的正极，电极丝接负极，加上高频脉冲电源后，在工件与电极丝之间产生很强的脉冲电场，使其间的介质被电离击穿，产生脉冲放电。电极丝在贮丝筒的作用下作正反向交替运动，在电极丝和工件之间浇注工作介质，在机床数控系统的控制下，工作台相对电极丝按预定的程序运动，从而切割出需要的工件形状。 图6-1 电火花切割原理 6.1.2 数控电火花线切割加工特点 1.直接利用线状的电极丝作为电极，可节约电极设计、制造费用、缩短了生产准备周期。 2.可以加工用传统切削加工方法难以加工或无法加工的微细异形孔、窄缝和形状复杂的工件。 3.采用线切割加工冲模时，可实现凸、凹模一次加工成形。 6.2 数控电火花线切割机床 6.2.1 电火花线切割机床分类 （1）按控制方式可分为靠模仿型控制、光电跟踪控制、数字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、小型以及普通直壁切割型与锥度切割型等；（4）按走丝速度可分为慢走丝方式和快走丝方式两种。 6.3 数控电火花线切割工艺基础 数控电火花线切割加工，一般是作为工件尤其是模具加工中的最后工序。要达到加工零件的精度及表面粗糙度要求，应合理控制线切割加工时的各种工艺参数（电参数、切割速度、工件装夹等），同时应安排好零件的工艺路线及线切割加工前的准备加工。有关模具加工的线切割加工工艺准备和工艺过程，如图6.2 图6-2 线切割加工的工艺准备和工艺过程 6.3.1模坯准备 1、工件材料及毛坯 模具工作零件一般采用锻造毛坯，其线切割加工常在淬火与回火后进行。由于受材料淬透性的影响，当大面积去除金属和切断加工时，会使材料内部残余应力的相对平衡状态遭到破坏而产生变形，影响加工精度，甚至在切割过程中造成材料突然开裂。为减少这种影响，除在设计时应选用锻造性能好、淬透性好、热处理变形小的合金工具钢（如Cr12、Cr12MoV、CrWMn）作模具材料外，对模
课程名称：院系： 专业： 班级： 学号： 姓名:
电火花加工 1.概述 电火花加工是一种自激放电，故又称放电加工（EDM）,于20世纪40年代开始研究并逐步应用于生产，是目前机械制造业中应用最广泛的特种加工方法之一，在难切削材料、复杂型面零件等的加工中得到了广泛应用。 2.原理 火花放电的两个电极间在放电前具较高的电压，当两电极接近时，其间介质被击穿后，随即发生火花放电。伴随击穿过程，两电极间的电阻急剧变小，两极之间的电压也随之急剧变低。火花通道必须在维持暂短的时间(通常为后及时熄灭，才可保持火花放电的“冷极”特性(即通道能量转换的热能来不及传至电极纵深)，使通道能量作用于极小范围。通道能量的作用，可使电极局部被腐蚀。利用火花放电时产生的腐蚀现象对材料进行尺寸加工的方法，叫电火花加工。电火花加工是在较低的电压范围内，在液体介质中的火花放电。 3.特点 1.脉冲放电的能量密度高，便于加工用普通的机械加工方法难于加工或无法加工的特殊材料和复杂形状的工件。不受材料硬度影响，不受热处理状况影响。 2.脉冲放电持续时间极短，放电时产生的热量传导扩散范围小，材料受热影响范围小。 3.加工时，工具电极与工件材料不接触，两者之间宏观作用力极小。工具电极材料不需比工件材料硬，因此，工具电极制造容易。 4.可以改革工件结构，简化加工工艺，提高工件使用寿命，降低工人劳动强度。基于.上述特点，电火花加工的主要用途有以下几项: 1)制造冲模、塑料模、锻模和压铸模。 2)加工小孔、畸形孔以及在硬质合金上加工螺纹螺孔。 3)在金属板材上切割出零件。4)加工窄缝。 5)磨削平面和圆面。
数控电火花线切割加工演示实验 班级学号姓名成绩 一、实验目的 1.了解数控线切割机床加工的原理、特点和应用以及编程方法和格式。 2.了解计算机辅助加工的概念和加工过程。 3.熟悉数控线切割机床的操作方法。 二、实验原理 线切割机床加工的基本原理是：利用一根运动着的金属丝（直径为0.02～0.3mm的钼丝或黄铜丝）作为工具电极，在金属丝与工件间施加脉冲电流，产生放电腐蚀，对工件进行切割加工。 工件接高频脉冲电源的正极，电极丝接负极，即采用正极性加工，电极丝缠绕在储丝筒上，电机带动储丝筒运动，致使电极丝不断地进入和离开放电区域，电极丝与工件之间浇注工作液介质。当电频脉冲电源通电后，随着工作液的电离、击穿，形成放电通道，电子高速奔向正极，正离子奔向负极，于是电能转变为动能，粒子间的相互撞击以及粒子与电极材料的撞击，又将动能转变为热能。在放电通道内，正极和负极表面分别成为瞬时热源，达到很高的温度，使工作液介质汽化、热裂分解、金属材料熔化、沸腾、汽化。在热膨胀、局部微爆炸、电动力、液体动力等综合作用下，蚀除下来的金属微粒随着电极丝和移动和工作液的冲洗而被抛出放电区，于是在金属表面形成凹坑。在脉冲间隔时间内工作液介质消电离，放电通道中的带电粒子复合为中性粒子，恢复了工作液的绝缘性。由于加工过程是连续的，步进电机受控系统的控制，使工作台在水平面沿两个坐标方向伺服进给运动，于是工件就逐步被切割成各种形状。 三、实验仪器与设备 1、计算机 2、线切割机床 四、实验内容简述 1. 现场熟悉数控电火花快走丝线切割机的控制组件及功能 2. 练习数控电火花快走丝线切割机的开关机操作 3. 进行数控电火花快走丝线切割机电极丝的安装及调整操作 (1) 电极丝的绕丝、紧丝操作
电火花加工及其脉冲功率电源得研究 电火花加工又称放电加工（electrical discharge machining,简称EDM），由于其能进行难切削材料与复杂形状零件得加工，而得到广泛得应用。其中最主要得部分就是脉冲电源，脉冲电源得技术性能好坏直接影响电火花成形加工得各项工艺指标，如加工质量精度、加工速度、电极损耗等。本文将对电火花加工得原理及其脉冲电源进行简要介绍与研究。 一、电火花加工得工作原理 进行电火花加工时，工具电极与工件分别接脉冲电源得两极，并浸入工作液中，或将工作液充入放电间隙。通过间隙自动控制系统控制工具电极向工件进给，当两电极间得间隙达到一定距离时，两电极上施加得脉冲电压将工作液击穿，产生火花放电。在放电得微细通道中瞬时集中大量得热能，温度可高达一万摄氏度以上，压力也有急剧变化，从而使这一点工作表面局部微量得金属材料立刻熔化、气化，并爆炸式地飞溅到工作液中，迅速冷凝，形成固体得金属微粒，被工作液带走。这时在工件表面上便留下一个微小得凹坑痕迹，放电短暂停歇，两电极间工作液恢复绝缘状态。 紧接着，下一个脉冲电压又在两电极相对接近得另一点处击穿，产生火花放电，重复上述过程。这样，虽然每个脉冲放电蚀除得金属量极少，但因每秒有成千上万次脉冲放电作用，就能蚀除较多得金属，具有一定得生产率。在保持工具电极与工件之间恒定放电间隙得条件下，一边蚀除工件金属，一边使工具电极不断地向工件进给，最后便加工出与工具电极形状相对应得形状来。因此，只要改变工具电极得形状与工具电极与工件之间得相对运动方式，就能加工出各种复杂得型面。 工具电极常用导电性良好、熔点较高、易加工得耐电蚀材料，如铜、石墨、铜钨合金与钼等。在加工过程中，工具电极也有损耗，但小于工件金属得蚀除量，甚至接近于无损耗。 工作液作为放电介质，在加工过程中还起着冷却、排屑等作用。常用得工作液就是粘度较低、闪点较高、性能稳定得介质，如煤油、去离子水与乳化液等。 图1电火花加工基本原理 1-工件；2-脉冲电源；3-自动进给调节装置；4-工具；5-工作液；6-过滤器；7-工作液泵
第1期(总第152期) 2009年2月机械工程与自动化 M ECHA N ICAL EN GI NEER IN G & AU T O M A T IO N N o.1F eb. 文章编号:1672-6413(2009)01-0148-03 单脉冲电火花加工电源的设计 叶明国,杨胜强,曹明让,王燕青,马丽华 (太原理工大学,山西 太原 030024) 摘要:单脉冲放电对电火花放电加工机理的研究具有重要的意义,通过对单脉冲放电凹坑的研究可以定性或是定量地分析蚀除率、表面粗糙度与电参数的关系。适合于课题研究目的的单脉冲放电电源是对单脉冲电火花加工机理深入分析的关键,详细地介绍了一种实验室单脉冲电源的制作方法。关键词:电火花加工;单脉冲电源;单片机中图分类号:T G66 文献标识码:B 收稿日期:2008-06-05;修回日期:2008-09-27 作者简介:叶明国(1979-),男,山东烟台人,在读硕士研究生,研究方向:表面光整加工技术。 0 引言 电火花放电时,电极表面的材料究竟是怎样被蚀除下来的,这一微观过程的物理本质即是所谓电火花加工的机理。在实际加工过程中,电火花小孔加工是在连续脉冲放电条件下进行的。连续脉冲放电加工是一个非常复杂的物理过程,很难确定各个因素对放电的具体影响,而单脉冲放电可以很好地用来分析各个参数对放电过程的影响。 研究单脉冲放电加工是研究电火花放电加工机理的基础,通过对单脉冲放电凹坑的微观因素的研究,我们可以更好地认识在连续脉冲下电火花的加工机理[1] 。但是进行单脉冲放电的研究必须要有满足实验目的的单脉冲放电电源。此文将详细介绍一种用于放电加工机理研究的单脉冲电源制作方法。1 单脉冲电火花加工电源的电路设计1.1 单脉冲电火花加工电源的设计方案 晶体管脉冲电源自发明以来,因电极损耗低、生产率高、工作稳定性好和加工质量高等优点而一直被广泛应用。它是利用功率晶体管作为开关元件而获得的单向脉冲,并且具有脉冲频率高、脉冲参数容易调节、脉冲波形好以及自适应控制等优点[2]。在脉冲波形上人们也相继应用了矩形波、阶梯波、三角波以及梯形波等,各种波型虽然各有优点,但矩形波脉冲电源因其波形稳定、易控、易实现且生产率较高而被广泛采用。 在电火花加工中,脉冲参数与单脉冲放电能量有密切的关系。单个脉冲的能量若达到10-6J 就可加工出直径 0.001mm 的超微孔。脉冲参数的精确控制和脉冲放电能量的利用效率对单脉冲放电实验的工艺指标有直接的影响。所以单脉冲电源设计需要满足以下 要求: 脉冲电压的上升沿和下降沿波形要陡; 脉冲的主要参数在很大范围内可调且控制精度高; 脉冲电源要工作稳定可靠,元器件性价比要高,制作简单,体积要小。基于上述原因确定的单脉冲电源的设计方案见图1。 图1 单脉冲电源的设计方案 1.2 控制脉冲信号电路及抗干扰设计 采用以PIC16F877单片机为核心的电路来产生脉冲信号。PIC16F877内采用了哈佛总线结构,即在芯片内部将数据总线和指令总线分离,能使脉冲参数在很大的 s 范围内变化。它的指令具有单字节、单周期的特点,有利于提高CPU 执行指令的速度,且内置高速振荡电路,使得晶振最高可达20MHz ,是典型的供实验使用的芯片。 PIC16F877及光耦电路见图2。其工作原理如下:在各个电子元件处于正常工作状态且外接火花放电电压时,若PIC 处于复位状态,按一下SW1开关,单脉冲电源就会输出一个放电脉冲。若要输出下一个,则需按SW 1使PIC 复位后,再按SW1即可。本设计可以产生多种不同的脉宽,它是通过拨码开关来选择的,最多可达32种。
电火花线切割加工概述 电火花线切割机（Wire cut Electrical Discharge Machining简称WEDM），属电加工范畴，是由前苏联拉扎林科夫妇研究开关触点受火花放电腐蚀损坏的现象和原因时，发现电火花的瞬时高温可以使局部的金属熔化、氧化而被腐蚀掉，从而开创和发明了电火花加工方法。线切割机也于1960年发明于前苏联，我国是第一个用于工业生产的国家 1、电火花线切割加工原理 在电火花线切割加工中，利于移动的细金属导线（铜丝或钼丝）作一个电极，工件作另一个电极，并按照预定的轨迹运动，通过不断的火花放电对工件进行放电蚀除，以切割出成型的各种二维、三维表面。及也就是自由正离子和电子在场中积累，很快形成一个被电离的导电通道。在这个阶段，两板间形成电流。导致粒子间发生无数次碰撞，形成一个等离子区，并很快升高到8000到12000度的高温，在两导体表面瞬间熔化一些材料，同时，由于电极和电介液的汽化，形成一个气泡，并且它的压力规则上升直到非常高。然后电流中断，温度突然降低，引起气泡内向爆炸，产生的动力把溶化的物质抛出弹坑，然后被腐蚀的材料在电介液中重新凝结成小的球体，并被电介液排走。然后通过NC控制的监测和管控，伺服机构执行，使这种放电现象均匀一致，从而达到加工物被加工，使之成为合乎要求之尺寸大小及形状精度的产品。 图1电火花线切割加工示意图 1-贮丝筒2-电极丝3-丝架4-导轮5-脉冲电源6-工作台7-工作液箱 2、电火花线切割加工的特点 电火花线切割加工的过程的工艺和机理与电火花穿孔成型加工既有共同性，又有特殊性。 ★电火花线切割加工与电火花穿孔成型加工的共同点 两者在加工原理、工作机理、工艺、适应材料等方面相同，具体表现为：（1）线切割加工的电压、电流波形与电火花加工的基本相似。单个脉冲也有多种形式的放电形态，如开路、短路、正常火花放电等。 （2）线切割加工的加工机理、生产率、表面粗糙度等工艺规律，材料的可加工性等也都与电火花加工的基本相似，可以加工硬质合金等一切导电材料。 ★电火花线切割加工与电火花穿孔成型加工的不同点 两者在加工极性、工作液、放电状态、接触方式、电极形式、电极丝的加工特点、工具损耗等方面有不同处，具体表现为：
电火花加工基础知识 电火花加工是直接利用电能对零件进行加工的一种方法。 加工原理：当工具电极与工件电极在绝缘体中靠近达到一定距离时，形成脉冲放电，在放电通道中瞬时产生大量热能，使工件局部金属熔化甚至气化，并在放电爆炸力的作用下，把熔化的金属抛出，达到蚀除金属的目的。 电火花加工设备应由以下部分组成： 1.脉冲电源。脉冲电源是放电蚀除的供能装置，它产生具有足够大能量密度的电脉冲，加在工件与工具电极上，产生脉冲放电。 2.间隙自动调节器。为使工件与工具电极间的脉冲放电正常进行，就必须使其保持一定间隙。间隙过大，工作电压击不穿液体介质；间隙过小，则形成短路，也无法放电。因此，必须用间隙自动调节器，自动调节极间距离，使工具电极的进给速度与电蚀速度相适应。 3.机床本体。用来实现工件和工具电极的装夹、固定及调整其相对位置精度等的机械系统。 4.工作液及其循环过滤系统。火花放电必须在绝缘液体介质中进行，否则，不能击穿液体介质，形成放电通道，也不能排除悬浮的金属微粒和冷却表面。 电火花加工方式很多，常见的有成型加工、穿孔加工、电火花切割加工、电火花磨削以及电火花雕刻花纹等。 （一）电火花成型加工机床 主要由脉冲电源箱、工作液箱和机床本体组成。 机床本体由主轴头、工作台、床身和立柱组成。其中，主轴头是电火花成型加工机床的关键部件，它和间隙自动调节装置组成一体。主轴头的性能直接影响电火花成形加工的加工精度和表面质量。 工作台的作用是支承和装夹工件。 （二）电火花切割加工机床 电火花切割加工机床是利用一根运动着的金属丝（钼丝或硬性黄铜丝），作为工具电极，在工具电极和工件电极之间通以脉冲电流，使之产生电腐蚀，工件被切割成所需要的形状。 数控电火花切割机床由机床本体、数控装置、脉冲电源和工作液循环系统四大部分组成。其中，坐标工作台由上、下两层拖板构成，两层拖板的长丝杠分别由两个步进电动机驱动，工作台上装有工件安放架。
本科课程论文 题目电火花线切割的优缺点及应用 学院工程技术学院 专业机械设计制造及其自动化 年级_____2008级_____ 学号_222008322222107 姓名__陈________玺__ 指导教师 _邱______ 兵__ 成绩 _______________
目录 摘要................................................................................................1前言 (3) 2正文 (3) 2.1电火花线切割的原理 (3) 2.1.1工作原理 (3) 2.1.2机床种类 (3) 2.2电火花线切割的特点 (4) 2.2.1优点 (4) 2.2.2使用中易出现的问题 (4) 2.3电火花线切割的应用及发展 (4) 2.3.1加工范围 (4) 2.3.2未来发展的展望 (5) 2.4总结 (6) 参考文献 (6)
电火花线切割的优缺点及应用 陈玺 邱兵 西南大学工程技术学院 2008级机械设计制造及其自动化2班 摘要：本文通过对电火花线切割的优缺点及应用的概述，阐述了电火花线切割在未来的发展方向，以及电火花线切割将应用更广。 关键词：电火花线切割线切割走丝 1. 前言 电火花加工作为一种现代的特种加工方式，具有许多传统加工所不具有的优点以及良好的发展前景。 2. 正文 2.1电火花线切割的原理 2.1.1工作原理 电火花线切割机（Wire cut Electrical Discharge Machining简称WEDM），属电加工范畴，是由前苏联拉扎林科夫妇研究开关触点受火花放电腐蚀损坏的现象和原因时，发现电火花的瞬时高温可以使局部的金属熔化、氧化而被腐蚀掉，从而开创和发明了电火花加工方法。工作原理是自由正离子和电子在场中积累，很快形成一个被电离的导电通道。在这个阶段，两板间形成电流。导致粒子间发生无数次碰撞，形成一个等离子区，并很快升高到8000到12000度的高温，在两导体表面瞬间熔化一些材料，同时，由于电极和电介液的汽化，形成一个气泡，并且它的压力规则上升直到非常高。然后电流中断，温度突然降低，引起气泡内向爆炸，产生的动力把溶化的物质抛出弹坑，然后被腐蚀的材料在电介液中重新凝结成小的球体，并被电介液排走。然后通过NC控制的监测和管控，伺服机构执行，使这种放电现象均匀一致，从而达到加工物被加工，使之成为合乎要求之尺寸大小及形状精度的产品。 2.1.2机床种类 电火花线切割机按走丝速度可分为高速往复走丝电火花线切（Reciprocating type High Speed Wire cut Electrical Discharge Machining俗称“快走丝”）、低速单向走丝电火花线切割机（Low Speed one-way walk Wire cut Electrical Discharge
电火花线切割加工的步骤及要求 电火花线切割加工是实现工件尺寸加工的一种技术。在一定设备条件下,合理的制定加工工艺路线是保证工件加工质量的重要环节。 电火花线切割加工模具或零件的过程,一般可分以下几个步骤。 1. 对图样进行分析和审核 分析图样对保证工件加工质量和工件的综合技术指标是有决定意义的第一步。以冲 裁模为例,在消化图样时首先要挑出不能或不易用电火花线切割加工的工件图样,大致有如下几种: ⑴表面粗糙度和尺寸精度要求很高,切割后无法进行手工研磨的工件; ⑵窄缝小于电极丝直径加放电间隙的工件,或图形内拐角处不允许带有电极死板井架放电间隙所形成的圆角的工件; ⑶非导电材料; ⑷厚度超过丝架跨距的零件 ⑸加工长度超过x,y拖板的有效行程长度,且精度要求较高的工件。 在符合线切割加工工艺的条件下,应着重在表面粗糙度、尺寸精度、工件厚度、工件材料、尺寸大小、配合间隙和冲制件厚度等方面仔细考虑。 编程注意事项 1. 冲模间隙和过渡圆半径的确定
⑴合理确定冲模间隙。冲模间隙的合理选用,是关系到模具的寿命及冲制件毛刺大小 的关键因素之一。不同材料的冲模间隙一般选择在如下范围: 软的冲裁材料,如紫铜、软铝、半硬铝、胶木板、红纸板、云母片等,凸凹模间隙可选为冲材厚度的10%—15%。 硬质冲裁材料,如铁皮、钢片、硅钢片等,凸凹模间隙可选为冲裁厚度的15%—20%。 这是一些线切割加工冲裁模的实际经验数据,比国际上流行的大间隙冲模要小一些。因为线切割加工的工件表面有一层组织脆松的熔化层,加工电参数越大,工件表面粗糙度越差,熔化层越厚。随着模具冲次的增加,这层脆松的表面会渐渐磨去,是模具间隙逐渐增大。 合理确定过渡圆半径。为了提高一般冷冲模具的使用寿命,在线线、线圆、远远相交处,特别是小角度的拐角上都应加过渡圆。过渡圆的大小可根据冲裁材料厚度、模具形状和要求寿命及冲制件的技术条件考虑,随着冲制件的曾厚,过渡圆亦可相应增大。一般可在0.1—0.5㎜范围内选用。 对于冲件材料较薄、模具配合间隙较小、冲件又不允许加大的过渡圆,为了得到良好的凸凹模配合间隙,一般在图形拐角处也要加一个过渡圆。因为电极丝加工轨迹会在内拐角处自然加工出半径等于电极丝半径加单面放电间隙的过渡圆。 2. 计算和编写加工程序 编程时,要根据配料的情况,选择一个合理的装夹位置,同时确定一个合理的起割点和切割路线。 起割点应取在图形的拐角处,或在容易将凸尖修去的部位。 切割路线主要以防止或减少模具变形为原则,一般应考虑使靠近装夹着一边的图形最后切割为易。
1．电火花线切割加工原理，应用？ 答：1，加工原理：用连续移动金属丝（电极丝）作为工具电极对工件进行脉冲火花放电并切割成行。 2应用：a模具零件加工b难加工零件c贵金属下料d新产品试制 2.电火花加工原理，特点应用？ 答：1基于电极和工件（正负极）之间脉冲性火花放电的电腐蚀现象来腐蚀，除多余的金属，以达到对零件的尺寸，形状及表面，以预定的加工要求 2a非接触加工（0.01~0.05mm）b加工过程没有宏观切割力 c工具电极一般比工件的软d工件与工具电机正负为导电材料 3a任何难加工的金属和导电材料b加工形状复杂的表面 c加工薄壁，弹性、刚度微侧的异性小孔，深孔等有特殊要求的零件 3.电火花加工应具备的条件。 答：a脉冲电源b绝缘液中c工具电极与工件之间有一定的间隙 4.电火花工作液使用要求，使用要点？ 答：1低粘度，高闪火点，高沸点，绝缘性好，安全，对加工工件不污染，不腐蚀，氧化安全性要好，寿命长，价格便宜。2a闪点尽量高的前提下，粘度要低，电极与工件之间不易产生金属或石墨颗粒对工作表面的第二次放电，一方面提高表面粗糙度，又能防止电极积碳率。b为提高放电的均匀性，稳定性，以及加工精度，可采用工作液混粉的工艺方法。C按照工作液的使用寿命定期要换，d严格控制工作液高度 5.WEFM(数控电火花) 数控电火花线切割（EDM） 6.脉冲电流：a、脉冲宽度;单个脉冲的放电时间单位。微机(us) b、脉冲间隔;两个单脉冲的间隔时间，单位（us） 7.电极丝：具有良好的导电性，抗拉强度，常用的有：钨丝、钼丝、黄铜丝等。快走丝使用钼丝，其直径在0.08~0.2mm 找正方法：目测法、火花法、接触感知法、电阻法 8.工具电极：导电性良好，电离腐蚀困难，电极损耗小，具有足够的机械强度 加工稳定，效率高，材料价格便宜，有铜和石墨 a精加工时电极比石墨小b采用微粒加工时加工表面的长度Ra小于等于0.1um c用过的电极经改制，（如断打）后可再次使用 A 密度小，使用于大型零件的工具电极整体m小b机械加工性好，易于修 正整c电加工性能好，不定式加工易发生烧伤。 DK7732 D机械类别。代号（电加工机床）\ K机床特性代号（数控） 7型别代号（7快走丝，6慢走丝） 7组别代号(电火花) 32基本参数代号（横向行程）
电火花线切割机工作原理及加工工艺制定 第一节概述 电火花加工又称电蚀加工或放电加工，它采用金属丝导线作为工具电极切割工件，利用工件与工具电极之间的间隙脉冲放电所产生的局部瞬时高温，对金属材料进行蚀除的一种加工方法。 一、电火花线切割机工作原理 电火花线切割机床的工作原理如图6-1所示。卷绕在丝筒上的电极丝(一般快走丝线切割机用钼丝，慢走丝线切割机用黄铜丝)与高频脉冲电源的负极相接，连续地沿其自身轴线行进，并在紧状态下由上、下导丝轮支承着通过加工区。安装在坐标工作台上的工件接脉冲电源的正极。工作液由喷嘴以一定的压力喷向加工区。当脉冲电压击穿电极丝和工件之间的极间间隙时，两者之间随即产生火花放电而蚀除工件。 二、电火花加工的极性效应 在电火花加工过程中，两极都会受到电腐蚀，但由于所接电源的极性不同，两极的蚀除量不同，这种现象称为极性效应。习惯上通常把工件接正极时的电火花加工称为正极性加工，
把工件接负极时的电火花加工称为负极性加工。从提高生产率和减少工具电极损耗的角度来看，极性效应愈显著愈好，采用短脉冲精加工时，应选用正极性加工；采用长脉冲粗加工时，应选用负极性加工。在实际生产中，极性的选择主要依靠机床参数表或通过试验确定。 三、电火花线切割机的主要加工对象 1．加工模具 电火花线切割机广泛用于加工硬质合金、淬火钢模具零件，调整不同间隙补偿量，只需一次编程就可以切割凸模、凸模固定板、凹模卸料板；挤压模、粉末冶金模、弯曲模、塑料模等带锥度的模具。以及形状复杂、带有尖角的窄缝形小型凹模，可采用整体结构淬火后线切割加工，既能保证模具精度，又可简化模具设计和制造。 2．加工点火化成形加工用的电极 带锥度型腔加工的电极，一般穿孔加工的电极，对于用银钨、铜钨合金材料等，用线切割加工特别经济。 3．加工零件 可用于加工品种多、数量少的零件，特殊难加材料的零件。试验样件、样板，各种型孔、齿轮、样板、成形刀具以及细微型孔和已型槽孔加工。尤其是薄壁件加工，可多片叠在一起加工。 四、电火花线切割加工的特点 1．以金属丝为电极，降低了成形工具电极的设计制造费用。 2．加工时工具与工件不直接接触(有些特种加工方法不需要工具)，不承受较大的作用力。 3．工具的硬度可以比工件低，只要是导电或半导电材料都可以加工。 4．电极丝直径较细，介于0.003—0.3mm之间切缝很窄，可实现套料加工。 5．采用移动的长电极丝加工，电极丝损耗少，加工进度高。 6．不能加工盲孔或纵向阶梯表面。 第二节数控线切割加工工艺制订 数控电火花线切割加工一般是零件加工的最后一道工序，如图6-2所示，为线切割加工的工艺过程。与通用机械加工工艺有很大差别，因此数控电火花线切割编程与其它数控机床相比，有着自己的特点。编程前应细致分析零件的加工要求和特点，充分考虑零件的线切割加工工艺，做好编程前的工艺处理。
电火花线切割试题 一、填空题 1、是直接利用电能、光能、声能、热能、化学能、电化学能及特殊机械能等多种形式的能量实现的工艺方法来完成对零件的加工成型。 2、电火花线切割加工的基本原理是用移动的作电极，对工件进行，切割成形。 3、数控电火花线切割机床能加工各种高硬度﹑高强度﹑高韧度和高熔点的。 4、第一台实用的电火花加工装置的是1960年，的拉扎林科夫妇发明的。 5、电火花线切割加工中被切割的工件作为，电极丝作为。 6、根据走丝速度，电火花线切割机通常分为两大类：一类是另一类 是。 7、高速走丝线切割机主要由、、三大部分组成。 8、高速走丝电火花线切割机的导电器有两种：一种是的，电极丝与导电器的圆柱面接触导电，可以轴向移动和圆周转动以满足多次使用的要求；另一种是的薄片，电极丝与导电器的大面积接触导电，方形薄片的移动和圆形薄片的转动可满足多次使用的要求。 9、线切割加工中常用的电极丝有、、和。 10、线切割加工时，工件的装夹方式一般采用。 11、电火花线切割加工常用的夹具主要有和。 12、导电器的材料都采用硬质合金，即。 13、脉冲电源波形及三个重要参数、、。 14、电加工的工作液循环系统由循环导管、工作液箱和等组成。 15、张力调节器的作用就是也称恒张力机构。 16、数控电火花线切割机床的编程，主要采用ISO编程、、自动编程三种格式编写。 17、数控线切割机床U、V移动工作台，是具有加工功能的电火花线切割机床的一个组成部分。 18、电火花线切割3B编程格式中，B表示。 19、线切割3B格式编程中计数长度是在计数方向的基础上确定的, 是被加工的直线或圆弧在计数方向的坐标轴上投影的,单位为μm。 20、线切割3B格式编程中加工直线时有四种加工指令：。 21、线切割3B格式编程中加工顺圆弧时由四种加工指令: 。22、线切割3B格式编程中加工逆圆弧时也有四种加工指令：NR1,NR2, ,NR4 。 23、线切割的加工工艺主要是和机械参数的合理选择。 24、电火花线切割加工工艺指标、和表面粗糙度。 25、穿丝孔是电极丝相对工件运动的起点，同时也是程序执行的起点，一般选在工件上的基准点处，穿丝孔常用直径一般为 mm。 26、电极丝定位调整的常用方法有自动找端面、和目测法。 27、电极丝垂直度找正的常见方法有和用校正器进行校正两种。 28、电火花线切割中自动找端面是靠检测电极丝与工件之间的信号来进行的。 29、电火花线切割3B编程格式中J表示。 30、电火花线切割3B编程格式中G表示。Z表示加工指令。 31、数控电火花成形加工机床主要由、工作液箱和数控电源柜等部分组成。 32、数控电火花成形加工机床主轴头作用。 33、数控电火花成形加工工作液循环过滤系统的工作方式有和喷入式两种。 34、数控电火花成形加工工作液循环过滤装置的过滤对象主要是和粉末状电蚀产物。 35、电火花成形加工的主要工艺指标有，，表面粗糙度和电极损耗等。 36、电火花成型加工中常用的电极材料有、、银钨合金、铜钨合金、钢等。 37、电火花成型加工中常用的电极结构可分为、和镶拼式电极等三种。 38、电极丝接脉冲电源的，工件接脉冲电源的。 39、电火花线切割机或往复走丝电火花线切割机，这类机床的电极作高速往复运动，一般走丝速度为m/s，用于加工中、低精度的模具和零件。 40、电火花线切割机或单向走丝电火花线切割机，一般走丝速度低于 m/s，用于加工高精度的模具和零件。 41、线切割加工中中钨丝和应用快速走丝线切割中，而应用慢速走丝线切割。 42、电加工的工作液起排屑、、等作用。 43、电加工参数包括峰值电流、、脉冲间隔等。 44、电火花加工机械参数包括走丝速度和等。 45、电火花线切割3B编程格式中Z表示。 46、一般精密、小电极用来加工，而大的电极用。 47、电火花线切割3B编程格式中，Y表示。 48、电火花线切割3B编程格式中，X表示。 49、快走丝数控线切割机床目前能达到的加工精度为 um，表面粗糙度Ra