第五章 数控电火花线切割加工工艺PPT课件

第5章 电火花成型加工
1、碳素层的生成条件
（1）要有足够的温度 。
（2）要有足够多的电蚀产物，尤其是介质的热解产物---碳 粒子。 （3）要有足够的时间，以便在表面上形成一定厚度的碳素 层。 （ 4）采用负极性加工，因为碳素层宜在阳极表面生成。 （5）必须在油类介质中加工。
模具数控加工技术
第5章 电火花成型加工
5.3.1NH7145型数控电火花成型机用途和特点
主轴头
平动头
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第5章 电火花成型加工
模具数控加工技术
第5章 电火花成型加工
镀覆现象：
在具有一定离子导电的水介质中采用正极性加工时，会在 阴极表面撒还能够形成一层致密的电镀层的现象。
3、覆盖效应的优缺点：
在某种特定条件下由于覆盖层效应的作用，弥补了电极损 耗。如果处理不当，出现覆盖现象，将会使电极尺寸在加工 中超过了加工前的尺寸，反而破坏可加工精度。合理利用覆 盖层，有利于电极损耗。 电极低损耗加工、电极无损耗加工： 电极损耗 《 1％以下
1.为什么工具电极和工件之间必须保持合理的距离 （间隙）？【加工间隙、放电间隙】 若二电极距离过大，则脉冲电压不能击穿介质， 不能产生火花放电； 若二电极短路，则在二电极间没有脉冲能量的消 耗，也不可能实现电腐蚀加工；
两电极间的合理距离必须较小，但又不可短路；
若间隙过小（小于合理间隙），则会导致积炭， 甚至发生电弧。
一. 加工速度：
对电火花成型机：
是指在单位时间内，工件被蚀除的体积或重量。 （一般用体积）
vw=V/ t (mm3/min)
对电火花线切割机： 是指在单位时间内，工件被切面积。 (mm2/min)
一般情况下，生产厂家给出的是最大加工电流。

缺点分析
- 成本高（大型电火花加工机 价格高昂，易磨损，加工效 率较低）
- 微细线切割（影响加工效率）
对比传统切割方式
- 与传统机械加工和光学加工 相比，电火花线切割的切割 精度更高，而且可以切割更 硬的金属。
小结
1 电火花线切割的优点
高制造精度，缩短制造周期，可加工各种材质。
2 应用场景和前景
用于制备微细加工的高精密度零件和模具等。
3
应用领域有哪些？
广泛应用于汽车、航空、机械等制造领域，用于制备高精密度零件和模具等。
设备和工具
设备概述
电火花线切割设备包括放电加工机、抽屉成型机、电火花线切割刀头、导电用导电液等。
电极丝材料
通用的电极丝主要有铜丝、钨丝、铜钨丝等，要求导电、稳定、高温耐烧蚀、精细度高。
工具清单
鉗子、老虎鉗、剝線鉗、修長鉗、過濾網、高压管、扳手等。
加工参数
加工速度
很大程度上决定了电火花线切割切割工件的精 度和加工效率。
放电电流
应根据已有的电火花线切割技术和工艺数据等 使用合适的放电电流值。
脉冲数和宽度
控制放电的能量大小和行程长度，实现高质量 的加工效果。
导电液
在电火花线切割加工过程中，主要起到清洁和 散热的作用。
加工技术
1
加工前准备
确定要加工的工件零件、将工件粘在CNC工作台上、确定好刀具参数和投刀坐 标等。
3 注意事项和后续发展
成本高于其他方式，技术难度较大，但拥有大量的应用领域和开发前景。
2
安全注意事项
注意防止因误操作或过度频繁使用而导致机器故障和人身伤害的发生。
3
加工流程演示
在CNC编程技术和操作经验上有所提高后，可进行一些实际加工的演示操作。

要使放电腐蚀原理用于导电材料的尺 寸加工，必须具备以下几个基本条件：
1.必须保持一定的放电间隙 2.必须采用一定频率功率脉冲电源 3.必须在一定绝缘性能的介质中进行放电
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放电加工的微观过程
放电加工时，金属材料蚀除的微观过 程可分为以下四个连续的阶段：
1.极间介质的击穿与放电
2.能量的转换、分布与传递
3.电极材料的抛出
4.极间介质的消电离
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加工特点
电火花线切割加工属于特种加工。它 与传统的机械加工相比，有如下优点：
1. 非接触式，适合高硬度难切削材料的加工 2.十分适合复杂形孔及外形的加工 3.切缝细，节省宝贵的金属材料 4.加工的尺寸精度高，表面粗糙度好 5.易于实现数字控制 6.加工的残余应力较小
电火花线切割加工
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课程内容
1 概述
2 加工原理、特点及应用
3 线切割机床简介
4 线切割程序编制
5 加工操作演示
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概述
电火花线切割加工（Wire Cut Electrical Discharge Machining ，简称WEDM）是在电火花加工基础上，于20 世纪50年代末最早在前苏联发展起来的一种新的工艺形式， 它是利用丝状电极（钼丝或铜丝）靠火花放电对工件进行 切割，简称线切割。
图1 线切割机床
图2 切割用钼丝
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线切割加工视频
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4
加工原理
电火花线切割加工的基本原理是利用快速移 动的电极丝，对工件进行脉冲火花放电，腐蚀工 件表面，使工件材料局部熔化和气化，从而达到 切割工件，去除材料的目的。

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5．纸带格式
• 我国线切割机床采用五单位标准纸 带，格式见图3-17； • 有黑圈的表示打穿成孔，共有六排 孔，其中有一排小孔为同步孔，记 为I0，其余五排大孔分别记为I1、I2、 I3、I4、I5，五排大孔的有无，按二 进制编码，代表不同的数码和信号， 称为纸带编码；
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• 上述编码中，除停机码D和废码φ以外， 所有代码的孔数都用I5凑成偶数个，以便 当纸带破损或光电管损坏后，奇偶校验 机构能立即报警，防止加工出废品； • 纸带输入一段程序后，机床即按此切割 加工，每加工完一段程序，纸带能继续 输入下一段程序；每两段程序之间，穿 孔时可适当留些空格； • 打穿孔纸带出错需修改时，可将该行打 成废码（五个大孔），在下一行再打上 正确的编码； • 整个工件切割程序结束后，应在纸带上 打一停机码D，使之自动停机。
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• 计数方向的选取原则，应取此程序最后一 步的轴向为计数方向；不能预知时，一般 选取与终点处的走向较平行的轴向作为计 数方向；对直线而言，取x、y中较大的绝 对值和轴向作为计数长度J和计数方向； • 加工指令按直线走向和终点所在象限不同 而分为L1、L2、L3、L4，其中与+ x轴重合 的直线作为L1，与+ y轴重合的直线作为L2， 与 -x轴重合的直线作为L3，与 -y轴重合的 直线作为L4；与x、y轴重合的直线，编程 时x、y均可作0，且在B后可不写。
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第三节 数控线切割编程
一 线切割控制系统
• 线切割控制系统的作用 是进行电火花线切割加工的重要环节。 其稳定性、可靠性、控制精度及自动化 程度都直接影响到加工工艺指标和工人 的劳动强度。 主要作用是在电火花线切割加工过程中， 按加工要求自动控制工具电极丝相对工 件的运动轨迹和进给速度，来实现对工 件的形状和尺寸加工。

加工
图5-1 线切割加工的步骤
检验 加工时间 加工精度 表 面粗 糙 度
目前生产的线切割加工机床都有计算机自动编程功能， 即可以将线切割加工的轨迹图形自动生成机床能够识别的 程序。
线切割程序与其它数控机床的程序相比，有如下特点： (1) 线切割程序普遍较短，很容易读懂。 (2) 国内线切割程序常用格式有3B(个别扩充为4B或
由上可见，圆弧计数方向由圆弧终点的坐标绝对值大小 决定，其确定方法与直线刚好相反，即取与圆弧终点处走 向较平行的轴作为计数方向。
3) J的确定
圆弧编程中J的取值方法为：由计数方向G确定投影 方向，若G=Gx，则将圆弧向X轴投影；若G=Gy，则将圆弧 向Y轴投影。J值为各个象限圆弧投影长度绝对值的和。
100
B
40000
GY
SR
1
F′G′ B 20200 B
0
B 20200 G X
L
3
G′H′ B
0
B 40200 B 40200 G Y
L
4
H′B′ B 40100 B
0
B 40100 G X
L
1
B′A′ B
0
B 2900 B
2900
GY
L
4
例5.3 用3B代码编制加工图5-9所示的凸模线切割加工 程序，已知电极丝直径为0.18 mm，单边放电间隙为 0.01 mm，图中O为穿丝孔拟采用的加工路线O－E－D－ C－B－A－E－O。
(4) 在用火花法校正电极丝垂直度时，电极丝要 运转，以免电极丝断丝。
2．用校正器进行校正
校正器是一个触点与指示灯构成的光电校正装置，电 极丝与触点接触时指示灯亮。它的灵敏度较高，使用方便 且直观。底座用耐磨不变形的大理石或花岗岩制成(如图522、图5-23所示)。

实践经验
在实际加工过程中，积累实践经验，不断尝试和改进工艺参数，是提高电火花线 切割加工效果的关键。
电火花线切割的应用实例
• 电火花线切割是一种利用电火花腐蚀原理进行切 割的加工技术，具有高精度、高效率、高柔性的 特点。
电火花线切割的发展历程
应用领域
广泛应用于航空、航天、机械、模具 等领域的精密零件加工，如涡轮叶片、 精密齿轮、异形孔等复杂形状的切割。
电火花线切割设备与工具
工艺流程与参数
工艺流程 参数选择
加工精度与表面质量
加工精度
表面质量
工艺优化与实践
工艺优化
针对不同材料和加工要求，需要对电火花线切割工艺进行优化，包括电极丝选择、 工作液配制、脉冲参数调整等。
• 电火花线切割技术概述 • 电火花线切割设备与工具 • 电火花线切割加工工艺 • 电火花线切割的应用实例 • 电火花线切割的挑战与前景 • 电火花线切割安全操作规范
技术定义与原理
技术定义 技术原理
技术特点与优势
01
加工精度高
02
适用范围广
03
加工效率高
04
自动化程度高
技术发展历程和应用领域

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间隙补偿方法
Δ δ
r
Δ
δ r
凸体的加工
凹体的加工
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二、线切割数控编程要点
编程方法
手工编程： 自动编程：根据图纸要求由计算机自动完成
程序代码形式
G指令（ISO标准代码） 3B指令
G指令编程方法 3B指令编程方法
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零件
具有微细结构、窄缝、复杂型面和曲线的零件
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线切割图案
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立体蝴蝶
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镂空
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样件
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实例
(3)加工零件 试制新产品时，用线切割在板料上直接割出 零件，例如切割特殊微电机硅钢片定转子铁心。由于不需另行 制造模具，可大大缩短制造周期、降低成本。另外修改设计、 变更加工程序比较方便，加工簿件时还可多片叠在一起加工。 在零件制造方面，可用于加工品种多，数量少的零件，特殊难 加工材料的零件，材料试验样件，各种型孔、凸轮、样板、成 型刀具。同时还可进行微细加工，异形槽和的加工等。
线切割加工主要应用于以下几个方面： (1)加工模具 适用于各种形状的冲模，还可加工挤压模、
粉末冶金模、弯曲模、塑压模等通常带锥度的模具。 (2)加工电火花成型加工用的电极 一般穿孔加工的电极以
及带锥度型腔加工的电极。对于铜钨、银钨合金之类的材料， 用线切割加工特别经济，也适用于加工微细复杂形状的电极。

1、3B程序格式
N B X B Y B J G Z
序 号
间 隔 符
X 轴 坐 标 值
间 隔 符
Y 轴 坐 标 值
间 隔 符
计 数 长 度
计 数 方 向
加 工 指 令
（1）平面坐标系和坐标值x、y(BxByBJGZ)


线切割加工所采用的坐标系为相对坐标系， 平面坐标系是这样规定的：面对机床工作台， 工作台平面为坐标平面，左右方向为X轴，且向右为 正；前后方向为Y轴，且向前为正。 加工直线时，坐标原点移至加工起点，X、Y是 终点相对于起点的绝对值。 加工圆弧时，坐标原点移至圆心，X、Y是圆弧 起点相对于圆心的绝对值。 注意：此处的坐标值无负值，且单位为微米
3、编程中的补偿法
1）有公差尺寸的编程计算法 对于有公差尺寸的编程，一般采用中差尺 寸编程。从大量统计表明，加工后的实际尺寸 大部分是在公差带的中值附近，因此对标注有 公差的尺寸，应采用中差尺寸编程。计算公式 如下： 中差尺寸=基本尺寸+（上偏差+下偏差）/2
2）间隙补偿问题
在数控线切割机床上，电极丝的中心轨迹 和图纸上工件轮廓差别的补偿称为间隙补偿。 它可以分为编程补偿和自动补偿。 编程补偿：按钼丝轨迹进行编程，把间隙 补偿考虑进去。 自动补偿：按零件实际轮廓轨迹进行编程， 然后把需要补偿的量告诉数控系统，进行自动 补偿。
特例
NR2 SR2
Y
NR1 SR1 O SR3 X SR4 NR4
NR3
2、举例
E
D C
R 10
F
15°
B A
30
O
2
40
程序为： B0B2000B2000GYL2; (引入、引出线 OA) BOB10000B10000GYL2; (AB) B0B10000B20000GXNR4; (弧BC) BOB10000B10000GYL2; (CD) B30000B8040B30000GXL3; (DE) BOB23920B23920GYL4; (EF) B30000B8040B30000GXL4; (FA) B0B2000B2000GYL4; (OA) MJ; (结束符)

• 6.加工预演
• 点选F7键，用于对已调入的加工程序进行模拟 加工，系统不输出任何控制信号。按F7键，屏 幕显示画面及其图形加工预演过程，待加工完 毕后出现信息提示窗。
• 1、本齿轮参数如下：m＝1，z＝45，a（压力角） =20,齿顶高系数：1,齿顶隙系数：c*=0.25。
• 2、渐开线标注齿轮的标准：
• 图10-2
• 工件划线确定穿丝孔位置，使用台钻加工穿丝 孔。
• 二、工艺分析
• 1、加工材料为不锈钢板，毛坯尺寸为 500x500x4mm。事先加工出穿丝孔，尽量做淬 火处理。
• 项目十 数控电火花线切割 齿轮的加工
• 图10-1
• 1、加工材料为不锈钢板，毛坯尺寸为 500x500x4mm。
• 2、加工样件如图所示。 • 3、加工数量20件，总计工时50小时。
• 根据要求，完成本批工件的加工任务，编制出 工件任务单。
数控电火花线切割齿轮（内外模） 的加工分析
• 一、使用CAXA线切割XP软件进行CAD图形设 计要求。
• 2、线切割加工中，加之齿轮轮齿为渐开线，应 选择电极丝损耗小的电参数，工作液浓度稍低 些，工作台进给速度应慢些。
数控电火花线切割齿轮（内外模） 的CAM程序设计
• 一、轨迹生成 • 1、线切割轨迹生成参数表定义 • （1）单击主菜单[线切割]>[轨迹生成]，弹出线
切割轨迹生成参数表。 • （2）依次完成[切割参数]与[偏移量/补偿值]的
定义，
• 图10-3
轨迹仿真
• 1、外轮廓轨迹仿真 • （1）单击主菜单[线切割]>[轨迹仿真]，根据系
统提示设置步长值，如图10-11所示。 • （2）系统提示，拾取加工轨迹，点选外轮廓加

在用慢走丝电火花线切割机床进行特殊精加工时，也 可采用绝缘性能较高的煤油作工 作液。
加工前必须观察电阻率表的显示，特别是机床刚启动 时，应让机床先运转一段时间达到所要的电阻率时才开始 正式加工。
数控线切割机床的加工工艺
（4）工件装夹及常用夹具。工件装夹的一般要求：
① 工件的基准面应清洁无毛刺。
数控线切割机床的加工工艺
1-X轴伺服电机；2-Y轴伺服电机 3-数控柜；4-穿孔纸带；
5-V轴伺服电机；6-U轴伺服电机 7-上导向器；8-工件；9-下导向器
图7-21 四轴同时控制
数控线切割机床的加工工艺
b. 丝电极驱动装置。它又称为走丝系统。丝电极驱动 装置，如图7-22所示。
1-工作台；2-夹具；3-工件；4-脉冲电源； 5-电极丝；6-导轮；7-丝架8-工作液箱9-储丝筒
数控加工工艺
数控线切割机床的加工工艺
数控线切割机床的加工工艺
一、数控电火花线切割加工简介
1. 数控电火花线切割加工原理 数控电火花线切割加工的过程中主要包含下列3部分内 容(图7-18)。
图7-18 电火花线切割加工原理图
数控线切割机床的加工工艺
① 电火花线切割加工时电极丝和工件之间的脉冲放电。 在正负极之间加上脉冲电源，当来一个电脉冲时，在电极 丝和工件之间产生一次火花放电，在放电通道的中心温度 瞬时可高达10000°C以上，高温使工件金属熔化，甚至 有少量气化，高温也使电极丝和工件之间的工作液部分汽 化，这些汽化后的工作液和金属蒸气瞬间迅速热膨胀，并 具有爆炸的特性。这种热膨胀和局部微爆炸，将熔化和汽 化的金属材料抛出而实现对工件材料进行电蚀切割加工。
图7-22丝电极驱动装置示意图
数控线切割机床的加工工艺