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阿尼拉为您详解数控电火花线切割加工工艺
2018-09-06
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阿尼拉为您详解数控电火花线切割加工工艺

  电火花数控线切割加工在对一些难切削的材料、特殊及复杂形状的零件的加工上较传统的切削加工方法具有明显的优势,因此被广泛应用于模具、工具、航空航天等制造加工领域。

  数控电火花线切割的加工工艺:

 

  1.工件材料的选择

  为了加工出尺寸精度高、表面质量好的线切割产品,必须对所用工件材料进行细致考虑:

  (1) 由于工件材料不同,熔点、气化点、导热系数等都不一样,因而即使按同样方式加工,所获得的工件表面质量也不相同,因此必须根据实际需要的表面质量对工件材料作相应的选择。例如要达到高精度,就必须选择硬质合金类材料,而不应该选不锈钢或未淬火的高碳钢等,否则很难达到所需要求。

  (2) 由于工件材料内部残余应力对加工的影响较大,在对热处理后的材料进行加工时,由于大面积去除金属和切断加工会使材料内部残余应力的相对平衡受到破坏,从而可能影响零件的加工精度和表面质量。为了避免这些情况,应选择锻造性好、淬透性好、热处理变形小的材料。

  2.切割路线的选择(多次切割)

  为了获得较高的加工精度,可以考虑在快走丝线切割机床采用多次切割工艺。

  采用多次切割工艺时,第一次切割主要进行高速稳定切割,因此可选用高峰值电流;第二次切割的主要任务是修光。应选择较小的脉冲电流和脉冲宽度。

  3.穿丝孔和电极丝切入位置的选择

  对于不同的工件,加工穿丝孔的位置不同。在切割中、小孔形凹形类工件时,穿丝孔应位于凹形的中心位置,既便于穿丝孔加工位置准确,又便于控制坐标轨迹的计算;在切割凸形或大孔形凹形类工件时,穿丝孔应设置在加工起点附近,以缩短无用切割行程,同时应便于简化有关轨迹控制的计算。穿孔丝也可选在距离型孔边缘2-5mm处,如图所示。加工凸模时,为减小变形,电极丝切割时的运动轨迹与运动边缘的距离应大于5mm.

  4.电参数的选择

  对加工质量具有明显影响的电参数主要包括脉冲电流、脉冲宽度、脉冲间隔、运丝速度等,通常需要在保证表面质量、尺寸精度的前提下,尽量提高加工效率。

  脉冲电源是影响加工表面质量的重要因素。减小单个脉冲能量可以改善表面粗糙度。决定单个脉冲能量的因素主要是脉冲宽度和脉冲电流。因此采用小的脉冲宽度和脉冲电流可获得良好的表面粗糙度。但是单个脉冲能量越小, 切割速度越慢, 如果脉冲电流太小,将不能产生放电火化, 不能正常切割。一般来讲,精加工时,脉冲宽度可在20μs内选择;中加工时,可在20μs~60μs内选择。

  脉冲间隔对切割速度影响较大,而对表面粗糙度影响较小。脉冲间隔越小,单位时间放电加工的次数越多,因而切割速度也越高。实际上,脉冲间隔不能太小,否则放电产物来不及被冲刷掉,放电间隙不能充分消电离,加工不稳定,容易烧伤工件或断丝。对于厚度较大的工件,应适当加大脉冲间隔,以充分消除放电产物,形成稳定切割。一般脉冲间隔在10μs~250μs范围内基本上能适应各种加工条件,进行稳定加工。

  走丝速度对加工速度具有一定影响,随着走丝速度的提高,加工速度将明显增大。但是,高速度会引起电极丝较大的振动而使工件表面的直线度和粗糙度恶化。因此,应在保证加工质量的前提下,选择一个具有适当加工速度的合理走丝速度。

  5.其它非电参数的选择

  (1)电极丝及其走丝速度的选择

  一般采用¢0.06-0.20mm的钼丝。提高走丝速度有利于电极丝把工作液带入较大厚度的工件放电间隙中,有利于电蚀产物排放和放电加工的稳定。

  (2)工作液的选择及使用

  煤油介电强度高,间隙消耗放电能量多,分配到两极的能量少,排屑困难,故切割速度低。但煤油受冷热变化影响不明显,且润滑性能好,因此不容易断丝。皂化液洗涤性能好,有利于排屑,切割速度较高。

  乳化型工作液的节电强度比水高,比煤油低,冷却能力比水弱,比煤油好,洗涤性比水和煤油都好,较非乳化型工作液的切割速度高,是普遍使用的工作液。

  纯净的工作液*初使用时并不能获得*好加工效果,而在使用1~2个工作日后,金属屑进入工作液中形成一定脏度的混合液,这种混合液在切割中具有良好的效果。因此,定期更换工作液时往往不需要将工作液箱清洗非常干净,以获得具有一定脏度的混合液。 

 


如何区分中走丝、慢走丝、中走丝  在日常生活中,我们常常听说中走丝、慢走丝、中走丝,对于业内人来说,可能是非常的简单,但是对于业外人来说,不知道三者之间到底应如何区分?  首先,中走丝、慢走丝、中走丝都是指的电火花中走丝线切割机床。电火花中走丝线切割(WirecutElectricalDischargeMachining简称WEDM).  1.什么是中走丝中走丝线切割,中走丝电火花中走丝线切割机(Medium-speedWirecutElectricalDischargeMachining简写MS-WEDM),属往复高速走丝电火花中走丝线切割机床范畴,是在高速往复走丝电火花中走丝线切割机上实现多次切割功能,被俗称为“中走丝中走丝线切割”。中走丝技术在这里指出,所谓“中走丝”并非指走丝速度介于高速与低速之间,而是复合走丝中走丝线切割机床,即走丝原理是在粗加工时采用高速(8-12m/s)走丝,精加工时采用低速(1-3m/s)走丝,这样工作相对平稳、抖动小,并通过多次切割减少材料变形及钼丝损耗带来的误差,使加工质量也相对提高,加工质量可介于高速走丝机与低速走丝机之间。因而可以说,用户所说的“中走丝”,实际上是往复走丝电火花中走丝线切割机借鉴了一些低速走丝机的加工工艺技术,并实现了无条纹切割和多次切割。  中走丝技术在实践中得出,在多次切割中第一次切割任务主要是高速稳定切割,可选用高峰值电流,较长脉宽的规准进行大电流切割,以获得较高的切割速度。第二次切割的任务是精修,保证加工尺寸精度。可选用中等规准,使第二次切割后的粗糙度Ra在1.4~1.7μm之间。为了达到精修的目的,通常采用低速走丝方式,走丝速度为1~3m/s,并对跟踪进给速度限止在一定范围内,以消除往返切割条纹,并获得所需的加工尺寸精度。第三次、第四次或更多次切割(目前中走丝控制软件*多可以实现七次切割)的任务是抛磨修光,可用*小脉宽(目前*小可以分频到1μs)进行修光,而峰值电流随加工表面质量要求而异,实际上精修过程是一种电火花磨削,加工量甚微,不会改变工件的尺寸大小。走丝方式则像第二次切割那样采用低速走丝限速进给即可。中走丝技术在加工过程中,多次切割还需注意变形处理,因为工件在中走丝线切割加工时,随着原有内应力的作用及火花放电所产生的加工热应力的影响,将产生不定向、无规则的变形,使后面的切割吃刀量厚薄不均,影响了加工质量和加工精度。因此需根据不同材料预留不同加工余量,以使工件充分释放内应力及完全扭转变形,在后面多次切割中能够有足够余量进行精割加工,这样可使工件*后尺寸得到保证。  2.中走丝是电火花中走丝线切割的一种,也叫高速走丝电火花中走丝线切割机床(WEDM-HS),其电极丝(一般采用钼丝)作高速往复运动,走丝速度为8~10m/s,电极丝可重复使用,加工速度较高,走丝容易造成电极丝抖动和反向时停顿,使加工质量下降,是我国生产和使用的主要机种,是我国**的电火花中走丝线切割加工模式。1960年,苏联首先研制出靠模中走丝线切割机床。中国于1961年也研制出类似的机床。早期的中走丝线切割机床采用电气靠模控制切割轨迹。当时由于切割速度低,制造靠模比较困难,仅用于在电子工业中加工其他加工方法难以解决的窄缝等。1966年,中国研制成功采用乳化液和中速走丝机构的高速走丝中走丝线切割机床,并相继采用了数字控制和光电跟踪控制技术。此后,随着脉冲电源和数字控制技术的不断发展以及多次切割工艺的应用,大大提高了切割速度和加工精度。  2.低速走丝中走丝线切割机电极丝以铜线作为工具电极,一般以低于0.2m/s的速度作单向运动,在铜线与铜、钢或超硬合金等被加工物材料之间施加60~300V的脉冲电压,并保持5~50um间隙,间隙中充满脱离子水(接近蒸馏水)等绝缘介质,使电极与被加工物之间发生火花放电,并彼此被消耗、腐蚀,在工件表面上电蚀出无数的小坑,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。目前精度可达0.001mm级,表面质量也接近磨削水平。电极丝放电后不再使用,而且采用无电阻防电解电源,一般均带有自动穿丝和恒张力装置。工作平稳、均匀、抖动小、加工精度高、表面质量好,但不宜加工大厚度工件。由于机床结构精密,技术含量高,机床价格高,因此使用成本也高。单向走丝电火花中走丝线切割机床早期只有国外公司的独有机种。台湾的低速走丝电火花中走丝线切割机起步虽然较晚,但这几年来发展迅速。其关键的一个举措就是由若干家电加工机床制造企业共同出资,在有关部门一定限度的支持下,由台湾工业技术研究院投入大量的人力、物力做关键技术的开发。经过10多年的攻关,在控制系统及电源等关键技术上取得了突破。台湾各企业制造的低速走丝电火花中走丝线切割机目前应属中档机的范围,近3年每年达到20%~30%的增长率,估计未来5年,台湾低速走丝电火花中走丝线切割机的年产量能达2000台,可占世界市场的25%以上。低速走丝电火花中走丝线切割机的技术含量高、市场前景好,可以获得较高的回报,是电加工行业各个厂家的“必争之地”、“战略高地”。也可以说,谁掌握了低速走丝电火花中走丝线切割机的技术,谁就获得了下一步企业发展壮大的机遇。为了抢占中国市场,日本、瑞士、台湾的电加工机床制造企业在中国大陆设厂生产这类机床。我国的科技工作者在科技部专项基金的支持下,投入了较大的研发力量,已完成新一代低速走丝电火花中走丝线切割机的研发,取得了重大突破,目前已拥有了具有自主知识产权的产品,并占领了一定的市场份额,其性能指标可达中档机水平。目前还有一些国内企业则希望通过与台湾相关企业的合作,来发展低速走丝电火花中走丝线切割加工技术。  与单向低速走丝电火花中走丝线切割机床相比,往复高速走丝电火花中走丝线切割机床在平均生产率、切割精度及表面粗糙度等关键技术指标上还存在较大差距。针对这些差距,本世纪初,国内有数家高速往复走丝电火花中走丝线切割机生产企业实现了在高速走丝机上的多次切割加工(该类机床被俗称为“中走丝”MediumSpeedWirecutElectricalDischargeMachining)。所谓“中走丝”并非指走丝速度介于高速与低速之间,而是复合走丝中走丝线切割机床,其走丝原理是在粗加工时采用8-12m/s高速走丝,精加工时采用1-3m/s低速走丝,这样工作相对平稳、抖动小,并通过多次切割减少材料变形及钼丝损耗带来的误差,使加工质量也相对提高,加工质量可介于高速走丝机与低速走丝机之间。因而可以说,用户所说的“中走丝”,实际上是往复走丝电火花中走丝线切割机借鉴了一些低速走丝机的加工工艺技术,并实现了无条纹切割和多次切割。经过几年的发展,国内几乎所有生产高速走丝电火花中走丝线切割机床的厂家都在生产及销售中走丝,但*终表明不是所有的往复走丝电火花中走丝线切割机都能进行多次切割,或者说不是所有的往复走丝电火花中走丝线切割机采用多次切割技术后都能获得好的工艺效果。多次切割是一项综合性的技术,它涉及到机床的数控精度、脉冲电源、工艺数据库、走丝系统、工作液及大量的工艺问题,并不是简单地在高速走丝机上加上一套运丝变频调速系统即可实现的,只有那些制造精度高,并在诸方面创造了多次切割条件的往复走丝电火花中走丝线切割机才能进行多次切割和无条纹切割,并获得显著的工艺效果。因此我们的生产企业必须充分注意到这个问题,一定要按系统工程来做,真正把这一技术用好,把这一产品做好。如目前已有一些企业为进一步提高机床本体精度,X、Y坐标工作台采用了直流或交流伺服电机作驱动单元直接驱动滚珠丝杠,同时采用了带螺距补偿功能的全闭环控制,可以利用数控系统对机床的定位精度误差进行补偿和修正。在保证精度的前提下,减小因长期使用而导致的加工精度下降,延长机床的使用寿命。运丝系统方面采用特殊(大多数采用金刚石)电极丝保持器,保持电极丝的相对稳定,减小加工过程中电极丝的张力变化。冷却系统方面改变常用的粗放冷却方式,采取多级过滤并对介电常数等关键参数加以控制,确保精加工的顺利进行。控制软件方面提供开放的加工参数数据库,可以根据材料的质地、厚度、粗糙度等条件选择对应的加工参数。相信经过我们的努力,多次切割技术将会更加完善,往复走丝电火花中走丝线切割加工技术也将得到更好的应用和发展。往复走丝电火花中走丝线切割机采用多次切割技术后,虽加工质量有明显提高,但它仍然属于高速走丝电火花中走丝线切割机的范畴,切割精度和光洁度仍与低速走丝机存在较大差距,且精度和光洁度的保持性也需要进一步提高。“中走丝机”具有结构简单、造价低以及使用消耗少等特点,因此也有其生存的空间,目前执行的标准仍然是高速走丝机的相关标准,因此生产企业在对用户的宣传上要注意,一定要实事求是。 推荐文章(来源百度

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