1、 电火花加工讲义（线切割部分）霍孟华目的：了解电火花加工的一般知识和常用词汇。 1.介绍放电加工的概念及种类，放电加工的物理本质与放电条件。2.快走丝的结构，组成，原理及特点。3 介绍电加工的一些常用词汇。4.了解机床的操作方法及系统的功能。5.ISO 代码的含义，能正确使用一些常用指令，进行简单的手工编程。6.机床的保养与安全。基本概念：随着工业生产和科学技术的发展，电加工机床投入实际应用以来已有五十多年的时间，随着模具生产量的增加而相应增加（其主要用途之一是加工模具） 。由于许多产品向高精度，高速度，高温，高压，大功率，小型化等方向发展。特别是在各种模具的加工中，难加工材料增加已及加工形状
2、变的更加复杂，表面精度，粗造度和某些特殊要求愈来愈高，对加工技术提出了新的要求： 1） 解决各种难加工材料的问题。 2） 解决各种特殊复杂表面的问题。 3） 解决各种具有特殊要求的零件加工问题。要满足以上这些要求，仅仅依靠传统的切削加工方法是很难实现，甚至根本无法实现。特种加工就是在这种情况下产生和发展起来的，所为的特殊是相对常规的金属切削加工而言的。我们重点要学的是电火花加工，常用的方法有电火花成型加工和电火花线切割加工。 （一） 电火花加工的特点：（线切割） 1） 它已 0.030.35mm 的金属线为电极工具，不需要制造成型的电极。 2） 虽然加工的对象主要是平面形状，但是除了有金属丝直
3、径决定的最小直径 R（金属丝半径+放电间隙）这样的限制外，任何复杂的形状都可以加工。 3） 能方便的加工出小孔，窄缝等。 4） 脉冲电源的加工电流小，脉冲宽度较窄，属中，精加工范畴，一般采用负极性加工，既脉冲电源的正极接工件，负极接电极丝；（根据极限效应，ON 小，正极的蚀除量大，ON 大，负极的蚀除量大） 5） 依靠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作为工作液，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或用
4、CAD画出零件图（路径必须是闭和的）就可以进行加工。因而很适合小批量的零件和试制品的生产加工，加工周期短，应用灵活 。 9） 采用四轴连动，可加工上，下面异形体，电极丝进行一定的偏摆还可加工出锥度。10） 加工时，工具电极与工件材料不接触，两者之间宏观作用力极小，工具电极不需要比加工材料硬，既以柔克刚，故电极制造容易。 （二） 电加工的物理本质及加工原理： 一个物体，无论从宏观上看来是多么的平整，但在微观上，其表面总是凹凸不平的即由无数个小坑组成，当处在工作中的两极加上电压， （60300v 的脉冲电压）两极间立即建立起一个电场。但其场强是很不均匀的。场强 F 不仅取决于极间电压 V，而且也取
5、决于极间距离 G，既 F=V/G。当两极间距 G 在一定的范围内时，由于最高峰出的 G 最小， F 最大，故最先在该出被击穿，形成放电通道。释放出大量的能量，工件表面被电蚀出一个坑来。这样以很高的濒率连续不断的重复放电，工具电极不断的向工件进给，就可将工具的形状复制在工件上，加工出需要的零件来。 在液体介质中小间隙中进行单个脉冲放电时，材料腐蚀过程大致可分为介质击穿和通道形成，能量转换和传递，电蚀产物抛出三个连续过程。其过程简述如下： V0 加工液 G 放电柱 两极间加 两极间距 G 小到 3000 度以上 加工削被抛出，形 上无负荷 一定值时，绝缘 成火花放电。 被 击穿，精加工 电源通过放
6、电柱 两极间恢数 um 释放能量数 us- 复绝缘。1） 处在绝缘的工作液介质中的两电极，加上无负荷电压 V0，伺服轴电极向下运动，极间距离逐渐缩小。2） 当极间距离放电间隙小到一定程度时（粗加工为数10um，精加工为数 um） ，在电场的作用下，高速向阳极运动，并在运动中撞击介质中的中性分子和原子，产生碰撞电离，形成带负电的粒子（主要是电子）和带正电的粒子（主要是正理离子） 。当电子达到阳极时，介质被击穿，放电通道形成。 3） 两极间的介质一旦被击穿，电源便通过放电通道释放能量。大部分能量转换成热能，这时通道中的电流密度高达 104-109A/cm2，放电点附近的温度高达 3000 度以上，
7、使两极间放电点局部熔化或汽化。4） 在热爆炸力，电动力，流体动力等综和因素的作用下，被熔化或汽化的材料被抛出，产生一个小坑。5） 脉冲放电结束，介质恢复绝缘。（三） 实现电火花加工的条件：1） 电极和工件电极之间必须加以 60 伏-300 伏的脉冲电压，同时还需维持合理的距离放电间隙（钢件一般在 0.01mm 左右，硬质合金在 0.005mm 左右，紫铜在 0.02mm 左右） 。大于放电间隙，介质不能被击穿，无法形成火花放电；小于放电间隙，会导致短路（电极丝进给速度大于材料的蚀除速度，致使电极丝与材料接触，不能正常放电） ，以及积炭，甚至发生电弧放电，无法继续加工。2） 两极间必须充满介质。
8、电火花成型加工一般为火花液或煤油，线切割一般为去离子水或乳化液。3） 输送到两极间的脉冲能量应足够大，既放电通道要有很大的电流密度。4） 放电必须是短时间的脉冲放电，一般为 1us1ms。5） 脉冲放电需要多次进行，并且多次脉冲放电在时间上和空间上是分散的，避免发生局部烧伤。6） 脉冲放电后的电蚀产物能及时排放至放电间隙之外，使重复放电顺利进行。 （四） 数控电火花线切割机床的类型与组成：1） 分类： 电火花线切割可分为高速走丝和低速走丝两大类。高速走丝线切割机床是将电极丝绕在卷丝筒上，并通过导丝轮形成锯弓状。电机带动卷丝筒正反转，卷丝筒装在走丝溜板上配合其其正反转，使电极丝得到周期往复运动，
9、走丝速度一般为 810m/s 左右。选用的介质是乳化液，主要有以下特点 A：有一定的绝缘性能。 B：具有良好的洗涤性能。C ：有良好的冷却性能。D：有良好的防锈能力。E：对环境无污染，对人体无害。采用的电极丝一般为钼丝，常用的丝径为 0.12，0.14，0.18，0.2。低速走丝线切割机床使用成卷的铜丝做电极丝，经张紧机构和导轮丝形成锯弓状，没有卷丝筒，走丝速度一般为 1015 米/min，为单向运动，电极丝一次性使用，因此走丝平稳，无振动，损耗小，加工精度高，得到广泛的应用。采用的介质为去离子水。 目前数控电火花线切割机床可实现多维切割，重复切割，丝径补偿，上下异型，四轴连动，图形缩放，镜像
10、，显示，跟踪，锥度cad/cam 等功能。（五） 快走丝线切割的结构和原理：（FW 型）快走丝一般分为数控电源柜和主机两大部分，电柜主要由管理控制系统，高频电源和伺服驱动等部分组成；主机主要由X，Y，U，V轴，工作台，丝筒，立柱（或丝架） ，工作液箱等部分组成。其工作原理是利用工具电极对工件进行脉冲放电时产生的电腐蚀现象来进行加工，但是电火花线切割加工不需要制作成型电极，而是用运动着的金属丝作电极，利用电极丝和工件的相对运动切割出各种形状的工件，若使电极丝相对于工件进行有规律的倾斜运动，还可以切割出带锥度的工件。（六） 常用名词和术语： 1） 极限效应：电火花加工中，相同材料的两电极被蚀除量是
11、不同的，这和两电极与脉冲电源的极性连接有关。一般我们把工件接脉冲电源的阳极，电极接脉冲电源的负极的加工方法成为负极性加工，反之为正极性加工。 2） 伺服控制：电火花线切割加工过程当中，电极丝的进给速度是由材料的蚀除速度和极间放电状况的好坏决定的。伺服控制系统能自动调节电极丝的进给速度，使电极丝根据工件的蚀除速度和极间放电状态进给和后退，保证加工顺利进行。3） 短路：电极丝的进给速度大于材料的蚀除速度，使电极丝与工件接触，不能正常放电，称为短路。4） 开路：电极丝的进给速度小于材料的蚀除速度。5） 放电间隙：放电发生时电极丝与工件的距离。6） 偏移：线切割加工时电极丝中心的运动轨迹与零件的轮廓有
12、一个平行位移量，也就是说电极丝中心相对与理论轨迹要偏在一边，这就是偏移。7） 锥度：电极丝在进行二维切割的同时，还能按一定的规律进行偏摆，形成一定的倾斜角，加工出带锥度的工件或上下形状不同的异型件，这就是所谓的四轴连动，锥度加工。8） 加工效率：切割长度工件厚度加工时间（平方毫米/每分钟） 。（七） ISO 代码编程： 1.字符集：数字字符，字母字符，特殊字符。2.字：所谓的字，就是字母（地址）后接一个相应的数据的组合体，它是组成程序的最基本的单位。例：G00，M05，T84，G01，X17.88 等。3 代码与数据：输入形式如下A*：指定加工锥度，其后接-03.000 范围内的数。C*：加工
13、条件号，如 C008，C103。D/H*：补偿代码，从 H000H099 共有 100 个，可给每个代码赋值，范围为99999.999MM 或99999.999 英寸。G*：准备功能，可指令插补，平面，坐标系等。如G00，G17，G54 等。I*，J*，K*：表示圆弧中心坐标。如 I5，J-10 等。L*：子程序重复执行次数，后接 13 位十进制数，最多为 999 次，如 L5，L56 等。M*：辅助功能代码，如 M05，M02， M00。N*/O*：程序的顺序号，最多可有一万个顺序号，如 N0000，N9999 等。P*：指定调用子程序的序号，如 P0001，P0100。Q*：直接跳转代码，
14、指定要跳转的程序号。R*：转角 R 功能。后接的数据为所插圆弧的半径，99999.999MM。RA*：图形或坐标旋转的角度。如 RA26.3。RI*，RJ* ：图形旋转的中心坐标。RX*，RY*：图形或坐标旋转的角度（X ，Y 轴） 。X*，Y*，Z*，U*，V*，W* ：坐标值代码，指定坐标移动值。4.坐标系：本系统中有两种坐标系，绝对坐标系和增量坐标系。例如：Y 10 B 5 A X 0 5 10 15 见图，从 A（5.5）点加工到 B（15.10）点，不同的坐标方式的程序如下：绝对坐标：G90 G01 X15. Y10. ； 增量坐标：G91 G01 X10. Y5. ； 5.段：所谓
15、的段就是由一个地址或符号“/”开始，以“；”结束的一个程序。一个 NC 程序由若干个段组合而成。一个段内有如下约束： 1） 若在一段内含有两个或多个轴，依据代码，可同时处理。2） 在一个段内不能有多个运动代码，否则将出错。例：G00 X10. G01 Y-10. ；一个段内有 G00 和 G01 则出错。应为：G00 X10. ；G01 Y-10. ；3） 在一个段内不能有相同的轴标识，否则将出错。例：G01 X10. Y20. X40. ；一个段内有两个 X 轴标识则出错。6 顺序号：所谓的顺序号，就是加在每个程序段前的编号，可以省略。顺序号用 N 或 O 开头，后接四位十进制数，以表示各程序段的相对位置，这对查询一个特定的程序很方便，使用顺序号有以下两种目的：1） 用作程序执行过程中的编号；2） 用作子程序时的标记编号。注：N9140，N9141，N9142N9165 是固定循环子程序号，在编程中不得使用这些顺序号，但可以调用这些固循子程序。7.G 代码：G 代码大体上可分为两种类型：1） 只对指令所在程序段起作用，称为非模态。
