第3章电火花线切割

间隙↑易排削。但丝损大。 – 放电峰值电流：峰值电流提高，切割速度快，
粗糙度差，易断丝。 – 脉冲电压波形：在相同的工艺条件下，高频分组脉冲可获
得好的加工效果。
3.4 影响线切割工艺指标的因素
电极丝及其移动速度
– 电参数 – 电极丝及其移动速度 – 工件厚度及材料 – 预置进给速度
3.4 影响线切割工艺指标的因素
电参数
– 脉宽ti：ti 加大，加工速度提高，Ra降低
(2～60s)。
– 脉间t0：t0减小，平均电流增大，切割速度加快。但t0过小，
引起电弧和断丝（4～8s）
– 开路电压：对放电峰值电流和电加工间隙有影响，u↑加工
对工作液的要求 – 绝缘性能 – 洗涤性能 – 冷却性能 – 环保
工作液循环系统的组成 －工作液泵、液箱、过滤器、管道和流量控制阀等 组成
3.4 影响线切割工艺指标的因素
主要工艺指标（1）
– 线切割速度（mm2/min）
在保持一定表面粗糙度的切割过程中，单位时间 内电极丝中心在工件切过的面积总和。
– 电极丝的损耗量
• 切割一定面积后，电极丝直径的减少量 • 对高速走丝机床，切割10000 mm2面积后
电极丝直径的减少量。此时钼丝直径减小不 应大于0.01mm。
– 加工精度：尺寸、形状精度和位置精度
• 高速：0.01～0.02 mm；低速： 0.005～ 0.002 mm
3.4 影响线切割工艺指标的因素
– 坐标工作台 – 走丝机构 – 丝架 – 床身
快走丝线切割加工设备组成
快走丝线切割加工设备
快走丝线切割加工设备
苏州兰博高科技企业集团（DK7725）
慢走丝线切割加工设备组成
慢走丝线切割加工设备
慢走丝线切割加工设备
两种切割机床的区别
项目 走丝速度 (m/min)
走丝方向
快走丝线切割机 慢走丝线切割机
3. 电火花线切割加工
（Wire Cut Electrical Discharge Machining)
线切割加工的基本原理 线切割加工的机理 线切割加工的分类、设备 影响线切割加工艺指标的因素 线切割加工工艺及应用 线切割控制系统和编程技术 线切割加工新技术
3.1 电火花线切割加工原理
电
X
源
Y
❖ 电极丝与工件之间脉冲放电（正极性加工） ❖ 电极丝沿其轴向作走丝运动（金属丝φ0.006~0.2mm） ❖ 工件相对于电极丝在X、Y平面内作数控运动 ❖ 快走丝：走丝速度 8～10m/s，往复运动（我国独创） ❖ 慢走丝：走丝速度＜ 0.2 m/s，单向运动
– 按电极丝的运行速度： • 高速走丝电火花线切割机床（8～10m/s） • 低速走丝电火花线切割机床（＜ 0.2 m/s）
– 按机床控制方式： • 靠模仿型控制 • 光电跟踪控制 • 数字程序控制（95%以上）
– 按加工尺寸范围： • 大、中、小型
3.3.2 线切割加工设备的组成
❖脉冲电源 ❖控制系统 ❖工作液循环系统 ❖机床本体
电火花线切割加工原理
3.2 线切割加工机理
放电间隙的构成
一次放电的微观过程
第一步：形成放电通道
一次放电的微观过程
第二步：电弧成长、金属熔解、气化
一次放电的微观过程
第三步：爆炸、电极材料抛出
一次放电的微观过程
第四步：冷却、排屑、极间消电离
3.3 线切割加工的分类、设备
3.3.1 线切割加工的分类：
360 ~ 660
1 ~ 15
往复
单向
电极丝
工作液 放电间隙
(mm)
钼丝、钼钨丝 乳化液、 水基工作液
0.01
黄铜、铜丝、钨丝 去离子水 0.02 ~ 0.05
两种切割机床加工工艺水平比较
项 目 快走丝线切割机
切割速度 (mm2/min)
20 ~ 160
表面粗糙度Ra (μ m)
3.2 ~ 1.0
– 最大切割速度
不计切割方向和表面粗糙度的条件下，能达到的 切割速度。高速走丝40 ～80 mm2/min。
– 切割效率
每安培电流的切割速度，一般为20 mm2/（min A）。
3.4 影响线切割工艺指标的因素
主要工艺指标（2）
– 表面粗糙度Ra
• 高速： Ra5～2.5 m；低速： Ra1.25～ 0.2 m
并联电容脉冲电源
是实现短放电时间高峰值电流的一种方法，常用 于低速走丝线切割机床。
并联电容脉冲电源
利用晶体管开通时间ti和截止时间t0的不同组合，可以
改变充电电压波形的前沿。而且一旦放电电流发生， 可使晶体管变为截止状态，阻止电源供给电流。每次 放电的能量是由直流电压及电容器的容量决定的。
并联电容型电路的电压、电流波形
低损耗电源
减小放电电流的上升率可降低电极丝的损耗，还可以 提高加工精度及重复使用的电极丝寿命。 前阶梯波脉冲电源可满足电流上升率小的要求，它是 由矩形波组合而成，可由几路起始脉冲放电时间顺序 延迟的矩形波叠加而成。
前阶梯波放电电流波形
工作液循环系统
工作液： – 慢走丝：去离子水，浸泡式 – 快走丝：乳化液，浇注式
慢走丝切割机床运丝机构
快走丝切割机床锥度切割装置
快走丝切割机床锥度切割装置
偏移式丝架 最大切割锥度5度。
慢走丝切割机床锥度切割装置
线切割用脉冲电源
为什么采用正极性加工？
– 电极丝细，WM不能过大，即：电流小（1～ 5A），窄脉冲（2～60s）
– 短脉冲加工中，正极性加工保护工具电极
线切割用脉冲电源
加工精度 （mm)
±0.01 ~ ±0.02
重复精度 (mm)
±0.01
电极丝损耗 加工(3~10)×104
(mm)
mm2时，损耗0.01
慢走丝线切割机 20 ~ 240 1.6 ~ 0.2
±0.002 ~ ±0.005 ±0.002 忽略不计
快走丝切割机床运丝机构
一定长度的电 极丝平整地卷 绕在储丝筒上， 丝张力与排绕 时的拉紧力有 关，走丝速度 等于储丝筒周 边的线速度， 通常为8～ 10m/s。
u
线切割用脉冲电源
晶体管矩形波脉冲电源
t
高频分组脉冲电源
低损耗电源
u
பைடு நூலகம்
电流上升率小（di/dt），
电极散热好，损耗低
t
u
t
晶体管矩形波脉冲电源
控制功率管的VT基极以形成电压脉宽ti、电流脉宽te 和脉冲间隔t0，限流电阻R1、 R2决定峰值电流îe。
用于高速走丝线切割机床。
高频分组脉冲电源
把较高频率的 小脉宽和小脉 间的矩形波脉 冲分组成为大 脉宽和大脉间 输出。