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电火花线切割机床设计毕业论文 第1章 数控电火花线切割加工的基本介绍 1.1 数控电火花线切割加工 1.1.1 电火花线切割起源 电火花线切割加工WCEDM(Wire Cut EDM)是在上世纪50年代末期由前苏联发展起来的一种特种加工技术，它用直径在0.08～0.3mm的钼丝、钨丝或铜丝做电极，靠脉冲性火花放电蚀除金属，使材料切割成型，故称为电火花线切割。电火花线切割加工是电火花加工的一个分支，是一种直接利用电能和热能进行加工的工艺方法。由于在线切割加工过程中，工件和电极丝的相对运动是由数字信号控制实现的，故又称为数控电火花线切割加工，简称线切割加工。电火花线切割主要用来加工形状复杂的模具、细小精密零件和能够导电的一些高硬度材料。电火花线切割加工具有加工精度高、加工余量小、生产周期短、制造成本低等优点，已在生产中获得广泛的应用。目前线切割机床已占电加工机床的60%以上。 1.1.2 数控电火花线切割加工原理 电火花线切割加工原理如图1－1所示，工具电极（钼丝或铜丝）接直流脉冲电源的负极，工件接直流脉冲电源的正极，当工具电极和工件的距离在一定范围内时，产生脉冲性火花放电，对工件进行切割。火花放电能够切割工件的主要原因是：正负电极在绝缘工作液中靠近时，由于正负电极的微观表面是凹凸不平的，电极间的电场分布并不均匀，离得最近的凸点处的电场强度最高，两极间介质先被击穿，形成放电通道，同时电流迅速上升。在强大的电场力作用下，通道内的负电子以很高的速度奔向阳极（正极），正离子也以高速奔向阴极（负极）。负电子和正离子在高速运动时互相碰撞，阳极和阴极表面分别受到电子流和离子流的强烈轰击，使两电极间隙内的微小通道中瞬时产生高温，通道中心温度达到5000－10000度，瞬时产生的高温由于来不及扩散，使局部金属材料熔化甚至少量金属气化，同时在工件和电极之间的部分绝缘工作液也产生气化，气化后的金属蒸汽和工作液迅速膨胀并产生爆炸，使得熔化和气化后的金属材料从金属表面抛离出来而达到切割的目的。 图1－1 电火花线切割加工原理图 1.1.3 数控电火花线切割正常加工必须具备的条件 （1）工具电极与工件的被加工表面之间必须保持一定量的间隙，间隙的大小由加工电压 、脉冲电流大小，脉冲间隙等电规准来决定，间隙大小一般在几十微米之间。如果间隙小于或大于这个距离，都不能进行火花放电。间隙过小，正负极容易短路，不能产生火花放电；间隙过大，极间电压不易击穿介质，也不能产生火花放电。 （2）在切割工件时，必须在绝缘工作液中进行。常用的绝缘工作液有煤油、皂化液、去离子水等，用的工作液不一样，在相同的电规准下，加工的速度和表面精度也不尽相同。用绝缘性工作液主要有以下几个作用：利于产生脉冲性的火花放电；排除间隙内电蚀产物；起冷却电极的作用。 （3）采用脉冲电源，火花放电必须是脉冲性、间歇性的。 （4）被加工材料必须导电。只有导电材料才能产生火花放电，导电材料一般为金属材料和半导体非金属材料等。 1.1.4 数控电火花线切割加工的特点 ⑴ 接利用线状的电极丝作为电极，不需要像电火花成型加工的成型工具电极，可节约电极设计和制造费用，缩短了生产准备时间。 ⑵ 可以加工用传统切削加工方法难以加工的微细异形孔、窄缝和形状复杂的零件。 ⑶ 利用电蚀原理加工，电极丝与工件不直接接触，两者之间的作用力很小，因而工件的变形很小，电极丝、夹具不需要太高的强度。 ⑷ 传统的车、铣、钻加工中，刀具硬度必须比工件硬度大，而数控电火花线切割机床的电极丝材料不必比工件材料硬，所以可以加工硬度很高或很脆，用一般切削加工方法难以加工或无法加工的材料。在加工中作为刀具的电极丝无须刃磨，可以节省辅助时间和刀具费用。 ⑸ 直接利用电、热能进行加工，可以方便地对影响加工精度的加工参数进行调整，有利于加工精度的提高，便于实现加工过程的自动化控制。 ⑹ 电极丝是不断移动的，单位长度损耗少，特别是慢走丝线切割加工时，电极丝一次性使用，故加工精度高（可达±2.5μm） ⑺ 采用线切割加工冲模时，可实现凸、凹模一次加工成形。 1.1.5 数控电火花线切割的应用范围 电火花线切割加工由于具有诸多优势，主要应用在以下几个方面： （1）广泛应用于冲压模具的加工。 （2）加工微细异形孔、任意曲线窄缝和复杂形状的工件。 （3）加工镶拼型腔模、拉丝模、粉末冶金模、波纹板成型模。 （4）加工样板尺和成型刀具。 （5）加工硬质合金和切割薄片材料。 （6）加工凸轮和特殊齿轮。 （7）加工半导体材料以及稀有、贵重金属材料的割断。 （8）适合于小批量、多品种零件的加工，减少模具制作费用，缩短生产周期。 1.2 数控电火花线切割加工机床的特点 1.2.1数控电火花线切割加工机床的分类 1）．数控电火花线切割加工简述 电火花