任课教师

授课班级

授课时间

课次

24

课 题

4.1? 电火花线切割加工概述

课型

理论课

教学方法

课件讲授

教学目的

1、   掌握电火花加工的原理；

2、   了解电火花线切割加工的特点和应用；

3、   了解电火花线切割机床的分类及应用。

教学重点

电火花加工的原理、加工的特点和应用

教学难点

课后作业

4-1? 4-2

课堂反馈

课 次 教 学 内 容

教?????? 学???? 内???? 容

备? 注

电火花加工又称放电加工(Electrical Discharge Machinin9，简称EDM)，也有称为电脉冲加工的，它是一种直接利用热能和电能进行加工的新工艺。电火花加工与金属切削加工的原理完全不同，在加工过程中，工具和工件不接触，而是靠工具和工件之间不断的脉冲性火花放电，产生局部、瞬时的高温把金属材料逐步蚀除掉。由于放电过程可见到火花，所以称为电火花加工。

数控电火花加工主要分为电火花线切割和电火花成型加工两大类。

4.1? 电火花线切割加工概述

所谓电火花线切割，就是以移动着的细丝(直径约在0．5mm以内)做电极，在电极丝与工件之间产生火花放电，并同时按所要求的形状驱动工件进行加工。

4.1.1? 电火花线切割加工的特点

??? 电火花线切割加工归纳起来有以下一些特点：

??? (1)它以0．03～0．35mm的金属线为电极工具，不需要制造特定形状的电极。

??? (2)虽然加工的对象主要是平面形状，但是除了有金属丝直径决定的内侧脚步的最小直径R(金属线半径+放电间隙)这样的限制外，任何复杂的形状都可以加工。

??? (3)轮廓加工所需加工的余量少，能有效地节约贵重的材料。

??? (4)可无视电极丝损耗(高速走丝线切割采用低损耗脉冲电源；慢速走丝线切割采用单向连续供丝，在加工区总是保持新电极丝加工)，加工精度高。

??? (5)依靠微型计算机控制电极丝轨迹和间隙补偿功能，同时加工凹凸两种模具时，间隙可任意调节。

??? (6)采用乳化液或去离子水的工作液，不必担心发生火灾，可以昼夜无人连续加工。

??? (7)无论被加工工件的硬度如何，只要是导体或半导体的材料都能实现加工。

??? (8)任何复杂形状的零件，只要能编制加工程序就可以进行加工，因而很适合小批量零件和试制品的生产加工，加工周期短，应用灵活。

??? (9)采用四轴联砒可加工上、下面异形体，形状扭曲曲面体，变锥度和球形体等零件。

4.1.2电火花线切割加工的应用

??? 1．试制新产品

??? 在新产品开发过程中需要单件的样品，使用线切割直接切割出零件，无需模具，这样可以大大缩短新产品开发周期并降低试制成本。如在冲压生产时，未开出落料模时，先用线切割加工的样板进行成形等后续加工，得到验证后再制造落料模。

?? 2．加工特殊材料

??? 切割某些高硬度、高熔点的金属时，使用机加工的方法几乎是不可能的，而采用线切割加工既经济又能保证精度。

? ? 3．加工模具零件?

电火花线切割加工主要应用于冲模、挤压模、塑料模、电火花型腔模的电极加工等。由于电火花线切割加工机床加工速度和精度的迅速提高，目前已达到可与坐标磨床相竞争的程度。例如，中小型冲模，材料为模具钢，过去用分开模和曲线磨削的方法加工，现在改用电火花线切割整体加工的方法。制造周期可缩短3／4～5／4，成本降低2／3～3／4，配合精度高，不需要熟练的操作工人。因此，一些工业发达国家的精密冲模的磨削等工序，已被电火花和电火花线切割加工所代替。表4—1表示电火花线切割加工的应用领域。

表4-1? 电火花线切割加工的应用领域

4.1.3 电火花线切割加工放电基本原理

图4-1? 高速走丝线切割机床走丝系统

??? 电火花线切割加工时，在电极丝与工件之间进行脉冲放嘲丝接在脉冲电源的负极，而工件接在脉冲电源的正极，当来一脉冲时，在电极丝与工件之间产生一次火花放电，在放电通道围生瞬间高温，高温使工件金属熔化，甚至少量气化；高温也使与工件之间的工作液部分气化，这些气化的工作液和金属蒸汽瞬间迅速膨胀，并具有爆炸的特性。这种热膨胀和局部微爆炸，抛出气化了的金属材料而实现对工件材料进行电蚀切割加工。通常与工件之间的放电间隙为0．Olmm左右，电脉冲的电压较高时，放电间隙会稍大点。

4.1.4 电火花线切割加工机床及类型

数控电火花线切割加工机床，根据电极丝运动的方式可以分成高速走丝数控电火花线切割机床和低速走丝数控电火花线切割机床两大类别。

前者为我国首创，加工精度相对后者较低，采用3B格式编程，现逐渐向国际标准靠拢；后者属于精密加工范畴。

1. 机床型号编制

根据GB／Tl5375--1994《金属切削机床型号编制方法》之规定，线切割机床型号是以DK77开头的，如DK7732的含义如F：

?? D为机床类别代号，表示电加工机床；

??? K为机床特性代号，表示数控；

??? 7为组别代号，表示电火花加工机床；

??? 7为型别代号，表示线切割机床；

??? 32为基本参数代号，表示工作台横向行程为320mm。

??? 电火花线切割机床的主要技术参数包括：工作台行程(纵向行程×横向行程)、最大切割厚度、加工表面粗糙度、加工精度、切割速度以及数控系统的控制功能等。

电火花线切割加工机床的种类不同，其设备内容也不一样，但必须包括三个主要部分：线切割机床、控制器、脉冲电源。

2. 高速走丝数控电火花线切割机床

?? 高速走丝数控电火花线切割机床也称为快走丝线切割机床，这类机床的电极丝运行速度快(300～700m／min)，而且是双向往返循环地运行，即成千上万次的反复通过加工，一直使用到断丝为止。电极丝主要是钼丝(如φ0.l～0.2mm)，工作液通常采用乳化液，也可采用矿物油(切割速度低，易产生火灾)、去离子水等。由于电极丝的快速运动能将工作液带进狭窄的加工间隙，以保持加工间隙的“清洁”状态，有利于切割速度的提高。

相对来说高速走丝电火花线切割机床结构比较简单，价格较低速走丝机床便宜。但是由于它的运丝速度快、机床的振动较大，电极丝的振动也大，导丝导轮损耗也大，给提高加工精度带来较大的困难。另外电极丝在加工反复运行中的放电损耗也是不能忽视的，因而要得到高精度的加工和维持加工精度也是相当困难的。目前能达到的精度为0.01mm，表面粗糙度Ra 0.63～1.25μm，但一般的加工精度为±0.015～0.02mm，表面粗糙度为Ra0.25～2.5／μm，可满足一般模具的要求。目前我国国内制造和使用的电火花线切割机床大多为高速走丝电火花线切割机床。

?????? ? ? 图4-2高速走丝数控电火花线切割机床

3. 低速走丝电火花线切割加工机床

??? 低速走丝数控电火花线切割机床也称为慢走丝线切割机床，这类机床的运丝速度为3m／min左右，最高为l5m／min。可使用纯铜、黄铜、钨、钼和各种合金以及金属涂覆线作为电极丝，其直径为0．03～0．35mm。这种机床电极丝只是单方向通过加工间隙，不重复使用，可避免龟极丝损耗给加工精度带来的影响。工作液主要是去离子水和煤油。使用去离子水工作效率高，没有引起火灾的危险。这类机床的切割速度目前已达到350mm2／min，精度±0．001mm，表面粗糙度可达到Ra0.3μm 。

低速走丝电火花线切割加工机床由于解决了能自动卸除加工废料、自动搬运工件、自动穿电极丝和自适应控制技术的应用，因而已能实现无人操作的加工。但低速走丝电火花线切割加工机床在目前造价，以及加工成本均要比高速走丝数控电火花线切割机床高得多。