电火花线切割机床的原理与分类

四、实习过程本次实习着重在于电火花线切割加工，因此，我们可以看看电火花线切割加工的一些原理、特点、分类应用、以及有关的一些机床。

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-工作液箱图2 电火花线切割加工原理图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。

电火花线切割机床技术原理电火花线切割机床是一种利用放电原理进行切割的加工设备，它是一种高效的加工方式，广泛应用于机械制造、航空航天、汽车制造等领域。

电火花线切割机床是由电源、控制系统、工作台、导电丝、加工介质等部分组成。

工作原理是利用高频电压在导电丝和工件之间形成电火花，使工件局部放电熔化，从而实现切割加工。

其主要特点是：加工精度高、加工效率高、适用范围广。

下面详细介绍电火花线切割机床的技术原理。

1. 放电原理电火花线切割机床利用的是电火花放电原理，即通过直流电源把电流通过导电丝和工件之间的间隙形成电弧电弧。

当电源提供的电压超过放电间隙的击穿电压时，就会形成电弧放电。

此时，电弧的高温高压可以熔化工件表面，从而实现切割加工。

电弧的温度可以达到3000℃以上，因此可实现高精度切割。

2. 工作原理电火花线切割机床的工作流程主要包括：CAD设计文件导入、制作加工程序、机器布置、工件上夹、加工前预处理、开启机器开始加工等步骤。

CAD设计文件导入后，CAD文件将被转换成电火花线切割机床可以读取的加工程序。

在制作加工程序时，需要将跑道路径信息转化为机器能够理解的信号，并优化路径和速度，以最大程度提高加工效率。

机器布置时，需要将导电丝垂直贴附在工件上，并固定。

加工前需要进行一系列的预处理，如工件布置、夹具安装、工件上涂覆加工介质等。

调整好机器设置后，将加工程序输入机器，开启机器开始加工。

在加工过程中，机器将自动控制导电丝的位置和速度，通过控制电火花放电，熔化工件表面，最终实现切割加工。

加工过程中需要注意导电丝的良好接触状态和加工介质的使用，以保证加工效果和机器寿命。

3. 精度控制电火花线切割机床的加工精度受到多种因素的影响，如电源质量、导电丝强度、加工介质选择和工作条件等。

因此，在实际生产操作中需要注意以下几个方面：(1) 选择高品质的电源，以保证电火花放电的稳定性和精度；(2) 选择高强度的导电丝，以保证导电丝不会断裂或弯曲，从而影响加工精度；(3) 选择合适的加工介质，以保证加工过程中形成的电弧能有效熔化工件，并减小切割面粗糙度；(4) 严格控制加工条件，如电主轴速度、步进电机速度、放电电流强度等，以保证加工精度和效率。

电火花线切割机床分类
一、按线切割速度分类
1.低速线切割机床：它是用点焊机或手动电火花机加一台拖动变速齿轮，以实现低速线切割的机床，它具有结构简单、便宜耐用、可靠性高等优点，被许多公司广泛采用。

2.高速线切割机床：它是由定子电机、变速器、燃气点火器等组成的机床，使用它能够获得较高的加工速度，可适应高精度及大批量的加工要求。

二、按线切割电极分类
1.悬挂式线切割机床：它是一种拥有悬挂式电极的线切割机床，它具有结构简单、便宜耐用、可靠性高等特点，可以用来实现快速、精确的线切割。

2.多头式线切割机床：它是一种带有多个火花头的线切割机床，它的优点是可以实现同时多头线切割，大大提高了生产效率。

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电火花线切割的原理及应用1. 原理电火花线切割是一种通过放电形成的强烈热量来切割金属的加工方法。

其基本原理是利用电火花的高温高压作用在工件表面放电，以放电火花的强烈热量瞬间使金属表面部分汽化成金属蒸汽，再利用高速喷射的压缩空气将熔融金属吹去，从而实现切割的目的。

电火花线切割的基本原理包括以下几个关键步骤：1.放电发生：通过电极之间施加高压电源，形成放电通道。

通常使用的电极材料是铜或铜合金。

2.电火花放电：高压下，形成电极间的放电通道会使放电区间的空气瞬间电离，并产生大量的高温高压等离子体。

该等离子体中的温度可达数万度以上。

3.金属表面气化：放电通道中的等离子体会使金属表面部分汽化成金属蒸汽，并产生高温高压的冲击波。

4.金属蒸汽喷射：利用高速喷射的压缩空气将熔融金属吹去，形成切割槽。

5.重复放电：通过馈线系统，不断地重复以上步骤，沿着所需切割轨迹运行，实现连续切割。

2. 应用电火花线切割技术具有精度高、效率高、适用于复杂工件切割等优点，在许多行业中得到广泛应用。

2.1 工业制造电火花线切割在工业制造中主要用于以下方面：•模具制造：电火花线切割技术可以用于制造各种金属模具，如注塑模具、压铸模具、模锻模具等。

它能够精确地切割不同形状的工件，并且不会对工件造成热变形。

•复杂零件加工：电火花线切割技术可以用于加工各种形状复杂的零件，比如汽车零件、飞机零件等。

通过电火花线切割，可以精确地切割各种形状的孔、形状和轮廓。

2.2 航空航天电火花线切割在航空航天领域有着广泛的应用：•涡轮发动机制造：电火花线切割技术可以用于制造涡轮发动机的叶片和导向叶片等零件。

利用该技术可以切割出各种形状的叶片，保证叶片的精度和表面质量。

•航空航天零件修复：电火花线切割技术可用于航空航天器零件的修复。

对于受损的金属零件，可以通过电火花线切割去除损坏部分，然后再进行修复焊接。

2.3 汽车制造电火花线切割在汽车制造中的应用主要包括以下方面：•模具制造：电火花线切割技术可以用于汽车模具的制造，如汽车车身件模具、车灯模具等。

电火花线切割加工的原理电火花线切割加工是一种特殊的加工方法，常用于金属材料的切割、模具加工等领域。

其原理是利用电火花放电的高能量，将金属材料上的一小点加热到熔化或汽化的温度，从而实现对材料的切割。

下面将详细介绍电火花线切割加工的原理。

第一，电火花放电原理电火花线切割加工的基础是电火花放电原理。

电火花是在两个电极之间产生高电压放电泄放的现象。

在电火花线切割中，电极是一根线状电极，被称为丝线。

当丝线和工件之间形成一定的电荷差时，电流会通过工件而不是丝线。

这是因为工件是电导体而丝线是绝缘体。

当电流通过工件时，由于局部放电产生的电弧在微观层面掏蚀金属，形成小孔或小坑。

在这个过程中，电弧的温度非常高，可以达到几千摄氏度。

当放电一段时间后，电极的形状将被改变，与工件相隔较近的位置形成突起。

因此，电火花线切割是一种非接触式加工，不会产生切割力或机械剪切。

第二，切割过程在电火花线切割过程中，需要使用一台特殊的设备，称为电火花线切割机。

这台机器包括一个电源、一个丝线电极、一个工作台和一个冷却系统。

首先，需要将待加工的工件固定在工作台上。

然后，在丝线电极上施加高电压的脉冲，使其与工件之间产生电荷差。

当电流通过工件时，局部放电产生的电弧便开始加热工件的表面。

随着放电过程的进行，电弧将形成一个直径很小的孔洞。

此时，需要控制丝线电极和工件之间的间隙，并进行电弧移动。

因为电弧是非接触式的，只需保证电极与工件之间的电荷差，就能在整个切割过程中保持稳定的切割能量。

而电弧的移动路径由机器控制，可以按照预定的路径进行。

为了确保切割过程的良好进行，还需要保持适当的冷却。

电火花线切割机可以通过喷水或其他冷却方式来保持丝线电极和工件的温度在一定范围内。

这是因为电火花放电的高温容易引起电极和工件的烧损，而适当的冷却可以有效降低温度并延长电极使用寿命。

第三，加工特点电火花线切割加工具有以下几个特点：1. 加工速度快：电火花线切割加工不受材料硬度的限制，可以切割硬度很高的金属。

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。

电火花线切割工作原理
电火花线切割是一种利用高频电火花放电的方式进行金属材料切割的加工方法。

它利用金属材料导电性能较好的特点，通过在工件表面产生高频脉冲电压，使电极与工件之间产生电火花放电。

具体工作原理如下：首先，将待切割的金属工件固定在工作台上，然后选择一根细且可导电的金属丝作为电极线，将其接入电火花线切割机的电源。

电火花线切割机会产生高频脉冲电压，并通过电极线传输到工件表面。

工件表面与电极线之间的距离由电火花线切割机自动控制。

当高频脉冲电压传输到工件表面时，由于工件材料具有一定的导电性，电流会沿着电极线通过工件表面流动。

由于电极线与工件表面之间的距离非常小，电流通过的路径较短，电阻较小，因此电流密度非常大。

这会导致局部区域的温度升高，形成电火花放电。

电火花放电时，会产生高温等离子体。

高温等离子体能够瞬间将金属材料局部加热到融点甚至高于融点的温度，使工件表面产生剧烈的蒸发和溶解。

同时，高温等离子体还会引起工件表面物质的氧化燃烧，形成气体。

这些蒸汽和气体会带走被剥离的金属颗粒，从而实现切割效果。

通过控制电火花线切割机的参数，如电压、电流、脉冲频率等，可以控制切割速度和切割质量。

而通过移动工作台和电极线，可以实现复杂形状的切割需求。

总之，电火花线切割利用高频电火花放电的原理，通过产生高温等离子体和气体，将金属工件剥离，从而实现对金属材料的切割。

3 电火花线切割加工电火花线切割加工（Wire Cut Electrical Discharge Machining, Wire Cut EDM, 简称WEDM）是在电火花加工基础上于20世纪50年代末发展起来的一种新工艺，是用线状电极（钼丝或铜丝）靠火花放电对工件进行切割，故称电火花线切割，有时简称线切割。

它已获得广泛的应用，目前国内外的线切割机床已占电加工机床的60%以上[1,2,3]。

3.1 电火花线切割加工原理、特点、分类及应用一、线切割加工的原理电火花线切割加工的基本原理是利用移动的细金属丝（钼丝或铜丝）作电极对工件进行脉冲火花放电、切割成形。

如图3-1为高速走丝电火花线切割原理示意图。

利用细钼丝或铜丝6作工具电极进行切割，贮丝筒9使钼丝做正反向交替移动，加工能源由脉冲电源4供给。

在电极丝和工件3之间浇注工作液介质，工作台在水平面两个坐标方向按预定的控制程序，根据火花间隙放电状态作伺服进给移动，从而合成各种曲线轨迹，把工件切割成型。

图3-1 电火花线切割加工原理示意图1—坐标工作台2—夹具3—工件4—脉冲电源5—导轮6电极丝7—丝架8—工作液箱9—贮丝筒二、线切割加工的主要特点分析电火花线切割加工与电火花成型加工，其加工机理、生产效率、表面粗糙度等工艺规律基本相同。

但与电火花线成型加工相比，电火花线切割加工具有以下特点：1. 不需要制造复杂的成型电极，大大降低了成型工具的设计和制造费用，缩短了生产准备时间，加工周期短，成本低；2. 由于采用移动的长电极丝进行加工，单位长度电极丝的损耗较少，从而电极损耗对加工精度影响较小；3. 采用水或水基工作液，不会引燃起火，容易实现安全无人运转；4. 由于电极丝与工件之间始终有相对运动，线切割加工中一般没有稳定电弧放电状态；5. 由于电极丝比较细，能够方便快捷地加工异型孔、窄槽、薄壁等复杂形状零件，还可以进行套料加工，节省工件材料；6. 一般采用精规准一次成形加工，加工过程中一般不需要加工规准转换；7. 自动化程度高，操作方便，劳动强度低；三、电火花线切割的分类[4,5]电火花线切割机床按控制方式分有：靠模仿形控制、光电跟踪控制、数字程序控制和微机控制等，其中前两种方法现已很少采用。