数控电火花线切割的加工工艺与工装

唐彩霞

一、数控电火花线切割的加工工艺
线切割的加工工艺主要是电加工参数和机械参数的合理选择。电加工参数包括脉冲宽度和频率、放电间隙、峰值电流等。机械参数包括进给速度和走丝速度等。应综合考虑各参数对加工的影响，合理地选择工艺参数，在保证工件加工质量的前提下，提高生产率，降低生产成本。
1．电加工参数的选择　　
" E. E, T5 ~0 W  M0 f) R  |, y1 Z正确选择脉冲电源加工参数，可以提高加工工艺指标和加工的稳定性。粗加工时， 应选用较大的加工电流和大的脉冲能量，可获得较高的材料去除率（即加工生产率）。而精加工时，应选用较小的加工电流和小的单个脉冲能量，可获得加工工件较低的表面粗糙度。
# [  W# Y" f$ t8 E7 G( E& P加工电流就是指通过加工区的电流平均值，单个脉冲能量大小，主要由脉冲宽度、峰值电流、加工幅值电压决定。脉冲宽度是指脉冲放电时脉冲电流持续的时间，峰值电流指放电加工时脉冲电流峰值，加工幅值电压指放电加工时脉冲电压的峰值。
下列电规准实例可供使用时参考：
6 i1 W: u, f# T" u% K. @（1）精加工：脉冲宽度选择最小档，电压幅值选择低档，幅值电压为75V左右，接通一到二个功率管，调节变频电位器，加工电流控制在0.8~1.2A,加工表面粗糙度Ra≤2.5um。
（2）最大材料去除率加工：脉冲宽度选择四~五档，电压幅值选取“高”值，幅值电压为100V左右，功率管全部接通，调节变频电位器，加工电流控制在4~4.5A，可获得100mm2/min左右的去除率（加工生产率）。（材料厚度在40~60mm左右）。
7 M4 K5 Y* n- S（3）大厚度工件加工（＞300mm）：幅值电压打至“高”档，脉冲宽度选五~六档，功率管开4~5个，加工电流控制在2.5~3A,材料去除率＞30mm2/min。
, M. Z' h# p# W% M（4）较大厚度工件加工（60~100mm）：幅值电压打至高档，脉冲宽度选取五档，功率管开4个左右，加工电流调至2.5~3A，材料去除率50~60mm2/min。
（5）薄工件加工：幅值电压选低档，脉冲宽度选第一或第二档，功率管开2~3个，加工电流调至1A左右。
注意，改变加工的电规准，必须关断脉冲电源输出，（调整间隔电位器RP1除外），在加工过程中一般不应改变加工电规准，否则会造成加工表面粗糙度不一样。
2．机械参数的选择
6 S) C/ O$ G  n8 C6 }: J对于普通的快走丝线切割机床，其走丝速度一般都是固定不变的。进给速度的调整主要是电极丝与工件之间的间隙调整。切割加工时进给速度和电蚀速度要协调好，不要欠跟踪或跟踪过紧。进给速度的调整主要靠调节变频进给量，在某一具体加工条件下，只存在一个相应的最佳进给量，此时钼丝的进给速度恰好等于工件实际可能的最大蚀除速度。欠跟踪时使加工经常处于开路状态，无形中降低了生产率，且电流不稳定，容易造成断丝，过紧跟踪时容易造成短路，也会降价材料去除率。一般调节变频进给，使加工电流为短路电流的0.85倍左右（电流表指针略有晃动即可）。就可保证为最佳工作状态，即此时变频进给速度最合理、加工最稳定、切割速度最高。下表给出了根据进给状态调整变频的方法。
表  根据进给状态调整变频的方法
" C9 _5 ?4 `3 P% m6 d实频状态
进给状态
% S) H5 d( @3 b" _, {4 X* _加工面状况
, V( `8 ]8 ^. z; a: G  `& F切割速度
* J5 z  W) R3 E  B$ d8 h* _3 B5 K电极丝
变频调整
过跟踪
  s  s' I0 x0 w* B4 {# X' x5 b- v慢而稳
焦褐色
低
& r7 g. Z! K2 P7 g: T, w0 n1 x略焦，老化快
应减慢进给速度
欠跟踪
9 C+ x% y6 _/ |* m) k忽慢忽快
不均匀
不光洁
2 ~) Y- u& l: z& B& |9 }$ [' z% |易出深痕
较快
0 o$ [! a# g5 V, ^易烧丝，丝上
4 M# v. }6 w+ B1 J有白斑伤痕
应加快进给速度
欠佳跟踪
慢而稳
略焦褐，有条纹
7 N. U6 l9 A: }4 G- @% \  w/ b低
焦色
应稍增加进给速度
( U0 X- C$ T& ?6 K最佳跟踪
很稳
发白，光洁
6 c: d2 y5 v2 O# I8 a快
5 R8 P) h0 c! u5 ]0 z; x. M+ G! N发白，老化慢
3 p" g* m8 D  O不需再调整
二、电火花线切割加工工艺装备的应用
工件装夹的形式对加工精度有直接影响。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，还可使用磁性夹具或专用夹具。
, v; V$ J5 H1 H3 }; W$ q1．常用夹具的名称、用途及使用方法
0 L3 w  }: t0 W1 o- Q0 N（1）压板夹具  它主要用于固定平板状的工件，对于稍大的工件要成对使用。夹具上如有定位基准面，则加工前应预先用划针或百分表将夹具定位基准面与工作台对应的导轨校正平行，这样在加工批量工件时较方便，因为切割型腔的划线一般是以模板的某一面为基准。夹具成对使用时两件基准面的高度一定要相等，否则切割出的型腔与工件端面不垂直，造成废品。在夹具上加工出Ｖ形的基准，则可用以夹持轴类工件。
（2）磁性夹具  采用磁性工作台或磁性表座夹持工件，主要适应于夹持钢质工件，因它靠磁力吸住工件，故不需要压板和螺钉，操作快速方便，定位后不会因压紧而变动，如图1所示。
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图1  磁性夹具
2．工件装夹的一般要求
（1）工件的基准面应清洁无毛刺。经热处理的工件，在穿丝孔内及扩孔的台阶处，要清除热处理残物及氧化皮。
' k* Y" j% Q. Y. g（2）夹具应具有必要的精度，将其稳固地固定在工作台上，拧紧螺丝时用力要均匀。
, P1 d7 ]! |: z7 I) Y8 s（3）工件装夹的位置应有利于工件找正，并与机床的行程相适应，工作台移动时工件不得与丝架相碰。
5 s0 G: W0 s6 d4 o! _3 G6 y（4）对工件的夹紧力要均匀，不得使工件变形或翘起。
（5）大批零件加工时，最好采用专用夹具，以提高生产效率。
6 C# b% m" q+ L- O- L" q) M1 J7 Y（6）细小、精密、薄壁的工件应固定在不易变形的辅助夹具上。
3．支撑装夹方式
主要有悬臂支撑方式、两端支撑方式、桥式支撑方式、板式支撑方式和复式支撑方式等。
4．工件的调整
工件装夹时，还必须配合找正进行调整，使工件的定位基准面与机床的工作台面或工作台进给方向保持平行，以保证所切割的表面与基准面之间的相对位置精度。常用的找正方法有：
* e( i8 T% c! N4 H, w+ w: E/ h（1）百分表找正法  如图2所示，用磁力表架将百分表固定在丝架上，往复移动工作台，按百分表上指示值调整工件位置，直至百分表指针偏摆范围达到所要求的精度。
. Z1 H+ }  L" r4 _; I! k5 W9 t. T( f
* R0 _9 P. c2 E, H图2  百分表找正              图3  划线找正
( H2 Z; v, l' }5 v! u（2）划线找正法  图3所示，利用固定在丝架上的划针对正工件上划出的基准线，往复移动工作台，目测划针与基准线间的偏离情况，调整工件位置，此法适应于精度要求不高的工件加工。
5．电极丝位置的调整
+ k; E0 S/ q; H0 t线切割加工前，应将电极丝调整到切割的起始坐标位置上，其调整方法有：
; Q! t- ^: G# G% {0 c" t5 ~% V( Z（1）目测法  如图4，利用穿丝孔处划出的十字基准线，分别沿划线方向观察电极丝与基准线的相对位置，根据两者的偏离情况移动工作台，当电极丝中心分别与纵、横方向基准线重合时，工作台纵、横方向刻度盘上的读数就确定了电极丝的中心位置。

, _% O2 T; j/ y+ {6 v# }+ L图4 目测法调整电极丝位置
（2）火花法  如图5，开启高频及运丝筒（注意：电压幅值、脉冲宽度和峰值电流均要打到最小，且不要开冷却液），移动工作台使工件的基准面靠近电极丝，在出现火花的瞬时，记下工作台的相对坐标值，再根据放电间隙计算电极丝中心坐标。此法虽简单易行，但定位精度较差。
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图5  火花法调整电极丝位置
1——工件   2——电极丝  3——火花
（3）自动找正  一般的线切割机床，都具有自动找边、自动找中心的功能，找正精度较高。操作方法因机床而异。
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