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線切割
閱讀：1649 發(fā)布時間：2014-4-24線切割的概述
電火花線切割簡稱線切割。它是在電火花穿孔、成形加工的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的。它不僅使電火花加工的應(yīng)用得到了發(fā)展，而且某些方面已取代了電火花穿孔、成形加工。如今，機床已占電火花機床的大半。
簡介
電火花機（Wire cut Electrical Discharge Machining簡稱WEDM），屬電加工范疇，是由前蘇聯(lián)拉扎林科夫婦研究開關(guān)觸點受火花放電腐蝕損壞的現(xiàn)象和原因時，發(fā)現(xiàn)電火花的瞬時高溫可以使局部的金屬熔化、氧化而被腐蝕掉，從而開創(chuàng)和發(fā)明了電火花加工方法。機也于1960年發(fā)明于前蘇聯(lián)，我國是*個用于工業(yè)生產(chǎn)的國家。其基本物理原理是自由正離子和電子在場中積累，很快形成一個被電離的導(dǎo)電通道。在這個階段，兩板間形成電流。導(dǎo)致粒子間發(fā)生無數(shù)次碰撞，形成一個等離子區(qū)，并很快升高到8000到12000度的高溫，在兩導(dǎo)體表面瞬間熔化一些材料，同時，由于電極和電介液的汽化，形成一個氣泡，并且它的壓力規(guī)則上升直到非常高。然后電流中斷，溫度突然降低，引起氣泡內(nèi)向爆炸，產(chǎn)生的動力把溶化的物質(zhì)拋出彈坑，然后被腐蝕的材料在電介液中重新凝結(jié)成小的球體，并被電介液排走。然后通過NC控制的監(jiān)測和管控，伺服機構(gòu)執(zhí)行，使這種放電現(xiàn)象均勻一致，從而達(dá)到加工物被加工，使之成為合乎要求之尺寸大小及形狀精度的產(chǎn)品。電火花機按走絲速度可分為高速往復(fù)走絲電火花機（Reciprocating type High Speed Wire cut Electrical Discharge Machining俗稱“快走絲”）、低速單向走絲電火花機（Low Speed one-way walk Wire cut Electrical Discharge Machining俗稱“慢走絲”）和立式自旋轉(zhuǎn)電火花機（Vertical Wire Electrical Discharge Machining machine tool With Rotation Wire）三類。又可按工作臺形式分成單立柱十字工作臺型和雙立柱型（俗稱龍門型）。
原理
繞在運絲筒4上的電極絲1沿運絲筒的回轉(zhuǎn)方向以一定的速度移動，裝在機床工作臺上的工件3由工作臺按預(yù)定控制軌跡相對于電極絲做成型運動。脈沖電源的一極接工件，另一極接電極絲。在工件與電極絲之間總是保持一定的放電間隙且噴灑工作液，電極之間的火花放電蝕出一定的縫隙，連續(xù)不斷的脈沖放電就切出了所需形狀和尺寸的工件。
作用
低速走絲機電極絲以銅線作為工具電極，一般以低于0.2m/s的速度作單向運動，在銅線與銅、鋼或超硬合金等被加工物材料之間施加60~300V的脈沖電壓，并保持5~50um間隙，間隙中充滿脫離子水(接近蒸餾水)等絕緣介質(zhì)，使電極與被加工物之間發(fā)生火花放電，并彼此被消耗、腐蝕，在工件表面上電蝕出無數(shù)的小坑，通過NC控制的監(jiān)測和管控，伺服機構(gòu)執(zhí)行，使這種放電現(xiàn)象均勻一致，從而達(dá)到加工物被加工，使之成為合乎要求之尺寸大小及形狀精度的產(chǎn)品。目前精度可達(dá)0.001mm級，表面質(zhì)量也接近磨削水平。電極絲放電后不再使用，而且采用無電阻防電解電源，一般均帶有自動穿絲和恒張力裝置。工作平穩(wěn)、均勻、抖動小、加工精度高、表面質(zhì)量好，但不宜加工大厚度工件。由于機床結(jié)構(gòu)精密，技術(shù)含量高，機床價格高，因此使用成本也高。
單向走絲電火花機床早期只有國外公司的*機種。中國臺灣的低速走絲電火花機起步雖然較晚，但這幾年來發(fā)展迅速。其關(guān)鍵的一個舉措就是由若干家電加工機床制造企業(yè)共同出資，在有關(guān)部門一定限度的支持下，由中國臺灣工業(yè)技術(shù)研究院投入大量的人力、物力做關(guān)鍵技術(shù)的開發(fā)。經(jīng)過10多年的攻關(guān)，在控制系統(tǒng)及電源等關(guān)鍵技術(shù)上取得了突破。中國臺灣各企業(yè)制造的低速走絲電火花機目前應(yīng)屬中檔機的范圍，近3年每年達(dá)到20%～30%的增長率，估計未來5年，中國臺灣低速走絲電火花機的年產(chǎn)量能達(dá)2000臺，可占世界市場的25%以上。低速走絲電火花機的技術(shù)含量高、市場前景好，可以獲得較高的回報，是電加工行業(yè)各個廠家的“必爭之地”、“戰(zhàn)略高地”。也可以說，誰掌握了低速走絲電火花機的技術(shù)，誰就獲得了下一步企業(yè)發(fā)展壯大的機遇。為了搶占中國市場，日本、瑞士、中國臺灣的電加工機床制造企業(yè)在中國大陸設(shè)廠生產(chǎn)這類機床。我國的科技工作者在*專項基金的支持下，投入了較大的研發(fā)力量，已完成新一代低速走絲電火花機的研發(fā)，取得了重大突破，目前已擁有了具有自主知識產(chǎn)權(quán)的產(chǎn)品，并占領(lǐng)了一定的*，其性能指標(biāo)可達(dá)中檔機水平。目前還有一些國內(nèi)企業(yè)則希望通過與中國臺灣相關(guān)企業(yè)的合作，來發(fā)展低速走絲電火花加工技術(shù)。
立式自旋轉(zhuǎn)電火花機（臥式自旋轉(zhuǎn)電火花機）。立式回轉(zhuǎn)電火花機的特點與傳統(tǒng)的高速走絲和低速走絲電火花加工均有不同，首先是電極絲的運動方式比傳統(tǒng)兩種的電火花加工多了一個電極絲的回轉(zhuǎn)運動；其次，電極絲走絲速度介于高速走絲和低速走絲直接，速度為1～2m/s。由于加工過程中電極絲增加了旋轉(zhuǎn)運動，所以立式回旋電火花機與其他類型機相比，zui大的區(qū)別在于走絲系統(tǒng)。立式回轉(zhuǎn)電火花機的走絲系統(tǒng)由走絲端和放絲端兩套結(jié)構(gòu)*相同的兩端做為走絲結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)了電極絲的高速旋轉(zhuǎn)運動和低速走絲的復(fù)合運動。兩套主軸頭之間的區(qū)域為有效加工區(qū)域。除走絲系統(tǒng)外，機床其他組成部分與高速走絲機相同。
與單向低速走絲電火花機床相比，往復(fù)高速走絲電火花機床在平均生產(chǎn)率、切割精度及表面粗糙度等關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)上還存在較大差距。針對這些差距，本世紀(jì)初，國內(nèi)有數(shù)家高速往復(fù)走絲電火花機生產(chǎn)企業(yè)實現(xiàn)了在高速走絲機上的多次切割加工（該類機床被俗稱為“中走絲” Medium Speed Wire cut Electrical Discharge Machining）。所謂“中走絲”并非指走絲速度介于高速與低速之間，而是復(fù)合走絲機床，其走絲原理是在粗加工時采用8-12m/s高速走絲，精加工時采用1-3m/s低速走絲，這樣工作相對平穩(wěn)、抖動小，并通過多次切割減少材料變形及鉬絲損耗帶來的誤差，使加工質(zhì)量也相對提高，加工質(zhì)量可介于高速走絲機與低速走絲機之間。因而可以說，用戶所說的“中走絲”，實際上是往復(fù)走絲電火花機借鑒了一些低速走絲機的加工工藝技術(shù)，并實現(xiàn)了無條紋切割和多次切割。經(jīng)過幾年的發(fā)展，國內(nèi)幾乎所有生產(chǎn)高速走絲電火花機床的廠家都在生產(chǎn)及銷售中走絲，但zui終表明不是所有的往復(fù)走絲電火花機都能進(jìn)行多次切割，或者說不是所有的往復(fù)走絲電火花機采用多次切割技術(shù)后都能獲得好的工藝效果。多次切割是一項綜合性的技術(shù)，它涉及到機床的數(shù)控精度、脈沖電源、工藝數(shù)據(jù)庫、走絲系統(tǒng)、工作液及大量的工藝問題，并不是簡單地在高速走絲機上加上一套運絲變頻調(diào)速系統(tǒng)即可實現(xiàn)的，只有那些制造精度高，并在諸方面創(chuàng)造了多次切割條件的往復(fù)走絲電火花機才能進(jìn)行多次切割和無條紋切割，并獲得顯著的工藝效果。因此我們的生產(chǎn)企業(yè)必須充分注意到這個問題，一定要按系統(tǒng)工程來做，真正把這一技術(shù)用好，把這一產(chǎn)品做好。如目前已有一些企業(yè)為進(jìn)一步提高機床本體精度，X、Y坐標(biāo)工作臺采用了直流或交流伺服電機作驅(qū)動單元直接驅(qū)動滾珠絲杠，同時采用了帶螺距補償功能的全閉環(huán)控制，可以利用數(shù)控系統(tǒng)對機床的定位精度誤差進(jìn)行補償和修正。在保證精度的前提下，減小因*使用而導(dǎo)致的加工精度下降，延長機床的使用壽命。運絲系統(tǒng)方面采用特殊（大多數(shù)采用金剛石）電極絲保持器，保持電極絲的相對穩(wěn)定，減小加工過程中電極絲的張力變化。冷卻系統(tǒng)方面改變常用的粗放冷卻方式，采取多級過濾并對介電常數(shù)等關(guān)鍵參數(shù)加以控制，確保精加工的順利進(jìn)行。控制軟件方面提供開放的加工參數(shù)數(shù)據(jù)庫，可以根據(jù)材料的質(zhì)地、厚度、粗糙度等條件選擇對應(yīng)的加工參數(shù)。相信經(jīng)過我們的努力，多次切割技術(shù)將會更加完善，往復(fù)走絲電火花加工技術(shù)也將得到更好的應(yīng)用和發(fā)展。
往復(fù)走絲電火花機采用多次切割技術(shù)后，雖加工質(zhì)量有明顯提高，但它仍然屬于高速走絲電火花機的范疇，切割精度和光潔度仍與低速走絲機存在較大差距，且精度和光潔度的保持性也需要進(jìn)一步提高。“中走絲機”具有結(jié)構(gòu)簡單、造價低以及使用消耗少等特點，因此也有其生存的空間，目前執(zhí)行的標(biāo)準(zhǔn)仍然是高速走絲機的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，因此生產(chǎn)企業(yè)在對用戶的宣傳上要注意，一定要實事求是。
的發(fā)展史
20世紀(jì)中期, 蘇聯(lián)拉扎林科夫婦研究開關(guān)觸點受火花放電腐蝕損壞的現(xiàn)象和原因時，發(fā)現(xiàn)電火花的瞬時高溫可以使局部的金屬熔化、氧化而被腐蝕掉，從而開創(chuàng)和發(fā)明了電火花加工方法, 放電機也于1960年發(fā)明于蘇聯(lián)。當(dāng)時以投影器觀看輪廓面前后左右手動進(jìn)給工作臺面加工，其實認(rèn)為加工速度雖慢，卻可加工傳統(tǒng)機械不易加工的微細(xì)形狀。代表的實用例子是化織噴嘴的異形 孔加工。當(dāng)時使用之加工液用礦物質(zhì)性油(燈油)。絕緣性高，極間距離小，加工速度低于現(xiàn)在械械，實用性受限。
1969年巴黎工作母機展覽會中展出，改進(jìn)加工速度，確立無人運轉(zhuǎn)狀況的安全性。但NC紙帶的制成卻很費事，若不用大型計算機自動程序設(shè)計，對使用者是很大的負(fù)擔(dān)。在廉價的自動程序設(shè)計裝置(Automatic Programed Tools APT)出現(xiàn)前，普及甚緩。
1970年9月30日 國營長風(fēng)機械總廠研制成功“數(shù)字程序自動控制機床”，為該類機床國內(nèi)*
所需的工作環(huán)境
1.滿足機床所要求的空間尺寸；
2.選擇能承受機床重量的場所；
3.選擇沒有振動和沖擊傳入的場所。
放電機床是高精度加工設(shè)備，如果所放置的地方有振動和沖擊，將會
對機臺造成嚴(yán)重的損傷，從而嚴(yán)重影響其加工精度，縮短其使用壽命，甚至導(dǎo)致機器報廢。
4.選擇沒有粉塵的場所，避免流眾多的通道旁邊；
(1) 放電機器之本身特性，其空氣中有灰塵存在，將會使機器的
絲桿受到嚴(yán)重磨損，從而影響使用壽命；
(2) 放電機器屬于計算機控制，計算機所使用的磁盤對空氣中灰塵的
要求相當(dāng)嚴(yán)格的，當(dāng)磁盤內(nèi)有灰塵進(jìn)入時，磁盤就會被損壞，同時也損壞硬盤；
(3) 放電機本身發(fā)出大量熱，所以電器柜內(nèi)需要經(jīng)常換氣，若空氣中灰塵太多，則會在換氣過程中附積到各個電器組件上，造成電器組件散熱不良，從而導(dǎo)致電路板被燒壞掉。因此，機臺防塵網(wǎng)要經(jīng)常清潔。
5.選擇溫度變化小的場所，避免陽光通過窗戶和頂窗玻璃直射及靠近熱流的
地方
(1)高精密零件加工之產(chǎn)品需要在恒定的溫度下進(jìn)行，一般為室溫20C；
(2)由于放電機器本身工作時產(chǎn)生相當(dāng)大的熱量，如果溫度變化太大則會對機器使用壽命造成嚴(yán)重影響。
6.選擇屏蔽屋：因放電加工過程屬于電弧放電過程，在電弧放電過程中會產(chǎn)生強烈的電磁波，從而對人體健康造成傷害，同時會影響到周圍的環(huán)境.
7.選擇通風(fēng)條件好，寬敞的廠房，以便操作者和機床能在的環(huán)境下工作.
安全操作規(guī)程
1、操作程序：
1、打開機床總電源，控制器開關(guān)，24V步進(jìn)驅(qū)動電源開關(guān)及高脈沖電源開關(guān)。
2、根據(jù)圖紙尺寸及工件的實際情況計算座標(biāo)點編制程序，注意工件的裝夾方法和鉬絲直徑，選擇合理的切入位置。
3、開啟走線電機，水泵電機及控制面板上的高頻開關(guān)。4、將粗調(diào)開關(guān)放在自動位置，拔下進(jìn)給開關(guān)，即進(jìn)入加工階段，加工中并進(jìn)一步調(diào)節(jié)好微調(diào)開關(guān)及軟件微調(diào)，使之調(diào)到加工zui穩(wěn)定狀態(tài)。
5、加工結(jié)束后應(yīng)按順序先關(guān)閉機床的高頻脈沖開關(guān)，水泵開關(guān)，在關(guān)閉粗閉儲絲筒開關(guān)，如果要帶剎車關(guān)機單按下總電源開關(guān)紅色按鈕即可。
2、注意事項：
1、開機前，檢查各電器部件是否松動，如有斷絲和部件脫落應(yīng)及時通知專業(yè)人員維修。
2、檢查鉬絲的張力情況。
3、檢查導(dǎo)輪是否有損傷并及時調(diào)換工作面位置，防止卡斷鉬絲。
4、檢查擋絲棒如出現(xiàn)溝通槽，應(yīng)及時調(diào)整工作面位置，防止卡斷鉬絲。
5、檢查機床潤滑部位應(yīng)有足夠的潤滑油。
6、日常保養(yǎng)：
6.1、橫向進(jìn)給齒輪箱和縱向給進(jìn)齒輪箱，每班應(yīng)加30號機油一次。
6.2、儲絲筒各傳動軸，儲絲筒絲桿螺母，儲絲筒拖板板導(dǎo)機，每板應(yīng)加30號機油一次。
的維修和保養(yǎng)知識
數(shù)控切割機的工作場地和工作環(huán)境相對來說比較惡劣，金屬粉塵比較大。因此必須對機器進(jìn)行全面的清洗和保養(yǎng)，應(yīng)由專人負(fù)責(zé)設(shè)備的潤滑、維修及保養(yǎng)工作！
一. 安全操作：
1. 數(shù)控切割機是一種精密的設(shè)備，所以對切割機的操作必須做到三定（定人、定機、定崗）
2. 操作者必須經(jīng)過專業(yè)培訓(xùn)且能熟練操作的，非專業(yè)者勿動。
3. 在操作前必須確認(rèn)無外界干擾，一切正常后，把所切割的板材吊放在切割平臺上，板材不能超過切割范圍（注意：在吊裝時要小心）。
二. 日常維護(hù)和保養(yǎng)：
1. 每個工作日必須清理機床及導(dǎo)軌的污垢，使床身保持清潔，下班時關(guān)閉氣源及電源，同時排空機床管帶里的余氣。
2. 如果離開機器時間較長則要關(guān)閉電源，以防非專業(yè)者操作。
3. 注意觀察機器橫、縱向?qū)к壓妄X條表面有無潤滑油，使之保持潤滑良好！
三. 每周的維護(hù)與保養(yǎng)：
1. 每周要對機器進(jìn)行全面的清理，橫、縱向的導(dǎo)軌、傳動齒輪齒條的清洗，加注潤滑油。
2. 檢查橫縱向的擦軌器是否正常工作，如不正常及時更換。
機床(6張)
3. 檢查所有割炬是否松動，清理點火口的垃圾，使點火保持正常。
4. 如有自動調(diào)高裝置，檢測是否靈敏、是否要更換探頭。
四．月與季度的維修保養(yǎng)：
1. 檢查總進(jìn)氣口有無垃圾，各個閥門及壓力表是否工作正常。
2. 檢查所有氣管接頭是否松動，所有管帶有無破損。必要時緊固或更換。
3. 檢查所有傳動部分有無松動，檢查齒輪與齒條嚙合的情況，必要時作以調(diào)整。
4. 松開加緊裝置，用手推動滑車，是否來去自如，如有異常情況及時調(diào)整或更換。
5. 檢查夾緊塊、鋼帶及導(dǎo)向輪有無松動、鋼帶松緊狀況，必要時調(diào)整。
6. 檢查強電柜及操作平臺，各緊固螺釘是否松動，用吸塵器或吹風(fēng)機清理柜內(nèi)灰塵。檢查 接線頭是否松動（詳情參照電氣說明書）
7. 檢查所有按鈕和選擇開關(guān)的性能，損壞的更換，zui后畫綜合檢測圖形檢測機器的精度。
機床不適合在污濁和高溫潮濕的環(huán)境中工作，電網(wǎng)供電環(huán)境也有較高的要求，機床供電電壓不應(yīng)劣于±10%，三相應(yīng)平衡穩(wěn)定。過于惡劣的電網(wǎng)必須加裝穩(wěn)壓源。機床除正常的保持整潔和潤滑以外，還必須用心維護(hù)如下幾個部位：
1.機床的導(dǎo)軌和絲杠，絕不能沾染臟水和污物，一旦沾有臟物，要用干凈棉紗揩擦干凈后再用脫脂棉浸10#機油輕擦涂一遍。
2.導(dǎo)輪和軸承， 為導(dǎo)輪和軸承的壽命，也應(yīng)把過于污濁的冷卻液換掉，如短時間不開機床，要無水讓導(dǎo)輪轉(zhuǎn)幾十秒鐘，使導(dǎo)輪和導(dǎo)輪套間的那些臟水甩出來，注入少量機油后再轉(zhuǎn)幾十秒鐘，使縫隙內(nèi)的機油和污物甩出來，再注入少量機油。以使導(dǎo)輪和軸承常處于較潔凈的狀態(tài)。
3.絲筒軸和電機上的聯(lián)軸器和鍵，要使該部位始終處于嚴(yán)密穩(wěn)妥的配合狀態(tài)，一旦出現(xiàn)鍵的松動和聯(lián)軸器的撞擊聲，要立即更換聯(lián)軸器的緩沖墊和鍵。長時間帶間隙的換向后，會使軸上的鍵槽變形張大。
4.控制柜與機床間的聯(lián)機電纜，拖地部分要有蓋板或塑料板保護(hù)，不可隨意踩踏，電纜要處于松弛自由狀態(tài)，不可以外力拉拽，不可使電纜插頭受力，不可將電纜波紋護(hù)套壓裂踩扁。控制臺（柜）搬動時要輕拿輕放，油污的手不要插拔觸摸接插件或鍵盤。
5.床面上的任何部位均不得敲砸或碰撞，特別是不可因超行程運動使絲架與床面干涉，那將嚴(yán)重?fù)p毀機床零件或精度。