线切割加工工艺方法研究

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【摘要】数控电火花线切割机床可加工一般切削方法难以加工或无法加工的形状复杂的工件，应用广泛。快走丝在我国应用的比较多，本文主要以快走丝为例，根据在工作中积累的相关经验，来对线切割加工工艺方法进行研究。

数控电火花线切割机床可加工一般切削方法难以加工或无法加工的形状复杂的工件;同时电极丝材料不需比工件材料硬，所以在军工、电子、模具等行业应用广泛。

按照电极丝走丝速度不同可以把线切割机床分为快走丝和慢走丝两大类。慢走丝国外应用广泛，但成本较高。快走丝在我国应用的比较多。本文主要以快走丝为例，根据在工作中积累的相关经验，来对线切割加工工艺方法进行研究。

一、加工的准备

工件装夹的形式对加工精度有直接影响。电火花线切割加工机床的夹具比较简单，一般是在通用夹具上采用压板螺钉固定工件。为了适应各种形状工件加工的需要，还可使用磁性夹具、旋转夹具或专用夹具。要特别注意的是：线切割不产生较大的推力，装夹量可以适当减小。但一定要保证加工过程中，不能让工件人为的被移动，否则会出现短路急停的故障。线切割机床一般具有两个平行、等高的桥板，可以采用悬臂支撑、双端支撑、桥式支撑（有两块垫铁）、板式支撑、复式支撑以及弱磁力夹具等装夹方法。

二、图形绘制与走丝路线

数控线切割机床采用交互式图形编程，以CAD技术为条件，使用方便。以笔者所在单位购买的苏州宝玛数控有限公司的DK7732机床配置的BMXP软件为例，在编程过程中需要考虑图形画法、走丝路线选择、偏移量确定等问题。

1.机床坐标的确定原则：

刚接触数控线切割机床的学生在进行图形绘制时总是不清楚，引入线画在上下左右哪个方位，画的图形又和工件的摆放有怎样的联系呢？

首先，机床坐标的确定原则是钼丝相对于静止的工件运动;其次，采用右手笛卡尔坐标系。具体为：面对操作者所站的位置，钼丝相对于工件的左右运动（实际为工作台面的纵向运动）为X坐标运动，且运动正方向指向右方;钼丝相对于工件的前后运动（实际为工作台面的横向运动）为Y坐标运动，且运动正方向指向后方。

图1 线切割机床安装的平面布置图

所以，在实际工作台上，钼丝从工件的左边切入，应为Y轴负方向，所以在AUTOCAD软件中画图形时，引入线应向Y轴负方向运动，即由上至下切入。

2.图形的画法

图形绘制好后，添加加工轨迹却无法搜索到所有的加工轮廓，大概有如下几种情况：

（1）在某个交点处存在两条以上的线段，解决办法是将图形局部放大，找出这样的点并将多余的线段剪裁或删除掉。

（2）存在多余线段，即在同一处存在两条及以上线段，需要删掉多余的线段。

（3）加工轮廓不封闭，即某两条线没有相交。解决办法是将图形局部放大，找出不相交的线段并将它们连接。

（4）注意圆的切点，有时容易与直线相交不上。

3.路径的选择

为了幸免或减少工件材料内部组织及内应力对加工变形的影响，必需考虑工件在坯料中的取出位置，合理选择切割路线的走向和起点。

选择原则是尽可能选择内应力变形影响小的路径。尽可能钻穿丝孔引入;若从外部切入，则应从从靠近夹具的位置向远离夹具的方向运动，最后再转向夹具的方向，引出线与引入线重合。

图2 切入路径的选择

4.间隙补偿

加工凸模时，电极丝中心轨迹应在所加工图形的外侧;加工凹模时，电极丝中心轨迹应在所加工图形的内侧。

图3 偏移量与偏移方向

电火花线切割加工时，为了消除电极丝半径和放电间隙对加工尺寸的影响，需在编程时对工件尺寸进行补偿。所加工的图形与电极丝中心轨迹之间的距离即为间隙补偿量。间隙补偿量f=电极丝半径r+放电间隙z。放电间隙一般为0.01mm。

补偿的偏移方向应视电极丝运动方向而定。左偏移和右偏移是指沿加工方向看，轨迹在轮廓的左边还是右边。如加工凸模零件时，内轮廓内偏，加工方向为顺时针，此时轨迹在轮廓的右边，应为右偏移;但如果加工方向为逆时针，此时轨迹在轮廓的左边，应为左偏移。

三、电参数的设置

1.脉冲宽度和脉冲间隔

脉冲宽度增加、脉冲间隔减小、脉冲电压幅值增大（电源电压升高）、峰值电流增大（功放管增多）都能使切割速度提高、但加工的表面粗糙度和精度则会下降。反之则可改善表面粗糙度和提高加工精度。

40厚度以下的钢，一般参数怎么设置都能切，脉宽大了，电流大就能快一些，反之就慢一些而光洁度好一点，是典型的反向互动特性。

40～100之间的钢，就一定有大于20μs的脉宽和大于6倍脉宽的间隔，峰值电流也一定达到12A以上，这是为保证有足够的单个脉冲能量和足够排除蚀物的间隔时间。

100～200之间的钢，就一定有大于40μs的脉宽和大于10倍脉宽的间隔，峰值电流应维持在20A以上。

200以上的钢，就已算做大厚度切割的范围，此时，除丝速，水的介电系数必备条件外，最重要的条件是让单个脉冲能量达到0.15（伏.安.秒），也就是100V，25安，60μs或100V，30A，50μs;125V，30A，40μs;125V，40A，30μs;为不使丝的载流量过大，12倍以上的脉冲间隔已是必备条件了。

2.进给速度

电极丝的进给速度应与工件的蚀除速度一致。太快造成短路;太慢造成极间开路。

四、加工过程中出现的工作液的问题

1.机床工作液不出水怎么办？

不出水的原因是水泵工作前，泵头内和进水管必须充满工作液才能形成真空状态。当叶轮快速转动时，叶片促使工作液快速旋转，旋转的工作液在离心力的作用下从叶轮中心飞往四周，并从出水管排出;工作液被排出后，叶轮的中心部分形成真空状态，并将工作液吸入泵内，如此循环，就可以实现工作液连续输送。所以在水泵启动之前，一定要将泵壳内充满工作液方可启动。

2.线切割加工时冷却液出水有分叉，不沿着钼丝走，可能是什么原因？

原因是钼丝不在水嘴的中心。水在工作区的流量要适当，以水能完全包裹钼丝为准，不可追求过大流量。

总之，数控快走丝电火花线切割加工中需要注意穿丝孔的加工路径、装夹方法选择、程序编制、电参数的合理选择、加工故障诊断及排除等问题，所有因素结合工件具体条件一起影响加工质量。实际生产中应确定最优的工艺方法来获得满足要求的加工质量。

参考文献

[1]陈为国.数控编程加工技术[M].机械工业出版社.

作者简介：邸静妍（1982―），女，辽宁本溪人，大学本科，电气技术教育专业毕业，工学学士，讲师，现供职于江苏联合职业技术学院无锡机电分院。