電火花加工工藝

發(fā)布日期:2011-11-25    蘭生客服中心    瀏覽:2965

  電火花線切割加工(Wire cut Electrical Discharge Machining,簡稱WEDM),有時(shí)又稱線切割。其基本工作原理是利用連續(xù)移動(dòng)的細(xì)金屬絲(稱為電極絲)作電極,對工件進(jìn)行脈沖火花放電蝕除金屬、切割成型。它主要用于加工各種形狀復(fù)雜和精密細(xì)小的工件,例如沖裁模的凸模、凹模、凸凹模、固定板、卸料板等,成形刀具、樣板、電火花成型加工用的金屬電極,各種微細(xì)孔槽、窄縫、任意曲線等,具有加工余量小、加工精度高、生產(chǎn)周期短、制造成本低等突出優(yōu)點(diǎn),已在生產(chǎn)中獲得廣泛的應(yīng)用,目前國內(nèi)外的電火花線切割機(jī)床已占電加工機(jī)床總數(shù)的60%以上。 
      根據(jù)電極絲的運(yùn)行速度不同,電火花線切割機(jī)床通常分為兩類:一類是高速走絲電火花線切割機(jī)床(WEDM-HS),其電極絲作高速往復(fù)運(yùn)動(dòng),一般走絲速度為8~10m/s,電極絲可重復(fù)使用,加工速度較高,但快速走絲容易造成電極絲抖動(dòng)和反向時(shí)停頓,使加工質(zhì)量下降,是我國生產(chǎn)和使用的主要機(jī)種,也是我國獨(dú)創(chuàng)的電火花線切割加工模式;另一類是低速走絲電火花線切割機(jī)床(WEDM-LS),其電極絲作低速單向運(yùn)動(dòng),一般走絲速度低于0.2m/s,電極絲放電后不再使用,工作平穩(wěn)、均勻、抖動(dòng)小、加工質(zhì)量較好,但加工速度較低,是國外生產(chǎn)和使用的主要機(jī)種。
      根據(jù)對電極絲運(yùn)動(dòng)軌跡的控制形式不同,電火花線切割機(jī)床又可分為三種:一種是*模仿形控制,其在進(jìn)行線切割加工前,預(yù)先制造出與工件形狀相同的*模,加工時(shí)把工件毛坯和*模同時(shí)裝夾在機(jī)床工作臺(tái)上,在切割過程中電極絲緊緊地貼著*模邊緣作軌跡移動(dòng),從而切割出與*模形狀和精度相同的工件來;另一種是光電跟蹤控制,其在進(jìn)行線切割加工前,先根據(jù)零件圖樣按一定放大比例描繪出一張光電跟蹤圖,加工時(shí)將圖樣置于機(jī)床的光電跟蹤臺(tái)上,跟蹤臺(tái)上的光電頭始終追隨墨線圖形的軌跡運(yùn)動(dòng),再借助于電氣、機(jī)械的聯(lián)動(dòng),控制機(jī)床工作臺(tái)連同工件相對電極絲做相似形的運(yùn)動(dòng),從而切割出與圖樣形狀相同的工件來;再一種是數(shù)字程序控制,采用先進(jìn)的數(shù)字化自動(dòng)控制技術(shù),驅(qū)動(dòng)機(jī)床按照加工前根據(jù)工件幾何形狀參數(shù)預(yù)先編制好的數(shù)控加工程序自動(dòng)完成加工,不需要制作*模樣板也無需繪制放大圖,比前面兩種控制形式具有更高的加工精度和廣闊的應(yīng)用范圍,目前國內(nèi)外95%以上的電火花線切割機(jī)床都已采用數(shù)控化。

線切割原理介紹
線切割原理介紹及工業(yè)安全
線切割加工機(jī)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(diǎn)受火花放電腐蝕損壞的現(xiàn)象和原因時(shí),發(fā)現(xiàn)電火花的瞬時(shí)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, 線切割放電機(jī)也于1960年發(fā)明于蘇聯(lián)。當(dāng)時(shí)以投影器觀看輪廓面前后左右手動(dòng)進(jìn)給工作臺(tái)面加工,其實(shí)認(rèn)為加工速度雖慢,卻可加工傳統(tǒng)機(jī)械不易加工的微細(xì)形狀。代表的實(shí)用例子是化織噴嘴的異形孔加工。當(dāng)時(shí)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(shí)用性受限。將之NC化,在脫離子水(接近蒸餾水)中加工的機(jī)種首先由瑞士放電加工機(jī)械制造廠在1969年巴黎工作母機(jī)展覽會(huì)中展出,改進(jìn)加工速度,確立無人運(yùn)轉(zhuǎn)狀況的安全性。但NC紙帶的制成卻很費(fèi)事,若不用大型計(jì)算機(jī)自動(dòng)程序設(shè)計(jì),對使用者是很大的負(fù)擔(dān)。在廉價(jià)的自動(dòng)程序設(shè)計(jì)裝置(Automatic Programed Tools APT)出現(xiàn)前,普及甚緩。 
      日本制造廠開發(fā)用小型計(jì)算機(jī)自動(dòng)程序設(shè)計(jì)的線切割放電加工機(jī)廉價(jià),加速普及。線切割放電加工的加工形狀為二次元輪廓。自動(dòng)程序裝置廣用簡易形APT(APT語言比正式機(jī)型容易),簡易形APT的出現(xiàn)為線切割放電機(jī)發(fā)展的重要因素。
線切割放電加工基本原理
     線切割放電加工以銅線作為工具電極,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,間隙中充滿煤油、純水等絕緣介質(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(jī)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.
電火花加工的物理原理如下:
        為了在2個(gè)電極之間產(chǎn)生電火花,這2個(gè)電極之間的電壓必須高于間隙(電極-工件之間)擊穿電壓取決于:
1) 電極和工件之間的距離;
2) 電介液的絕緣能力(水質(zhì)比電阻);
3) 間隙的污染狀況(腐蝕廢物)。
      放電首先在電場最強(qiáng)的點(diǎn)發(fā)生,這是個(gè)復(fù)雜的過程;自由正離子和電子在場中積累,很快形成一個(gè)被電離的導(dǎo)電通道;在這個(gè)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(gè)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(shí),由于電極和電介液的汽化,形成一個(gè)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(dòng)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;對于電極及工件腐蝕對不對稱的問題,主要取決于電極熱傳導(dǎo)性,材料的熔點(diǎn),持續(xù)時(shí)間以及放電密度,發(fā)生在電極上稱作損耗,發(fā)生在工件上稱作去除材料.
工業(yè)安全
          為了確保操作者和機(jī)床在最佳安全條件下,及同一廠內(nèi)人員的健康和具備舒適的工作環(huán)境,使機(jī)器設(shè)備長時(shí)間保持原有加工性能及精準(zhǔn)度, 延長使用壽命,必須遵守線切割放電加工的安全規(guī)則。
一、環(huán)境:
      環(huán)境的選擇與線切割放電加工設(shè)備及其操作人員有直接的關(guān)系,環(huán)境選擇的好壞有以下影響:其一、損壞設(shè)備性能及精度,使其機(jī)床壽命縮短;其二、影響工件加工精度,造成品質(zhì)不良;其三、對操作者的安全及身體健康也有所危害。故而,在環(huán)境場所的選擇請參考以下事項(xiàng):
1.滿足線切割機(jī)床所要求的空間尺寸;
2.選擇能承受機(jī)床重量的場所;
3.選擇沒有振動(dòng)和沖擊傳入的場所。
         線切割放電機(jī)床是高精度加工設(shè)備,如果所放置的地方有振動(dòng)和沖擊,將會(huì)對機(jī)臺(tái)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(jī)器報(bào)廢。
4.選擇沒有粉塵的場所,避免流眾多的通道旁邊;
(1) 線切割放電機(jī)器之本身特性,其空氣中有灰塵存在,將會(huì)使機(jī)器的絲桿受到嚴(yán)重磨損,從而影響使用壽命;
(2) 線切割放電機(jī)器屬于計(jì)算機(jī)控制,計(jì)算機(jī)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(shí),磁盤就會(huì)被損壞,同時(shí)也損壞硬盤;
(3) 線切割放電機(jī)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(huì)在換氣過程中附積到各個(gè)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(jī)臺(tái)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)由于線切割放電機(jī)器本身工作時(shí)產(chǎn)生相當(dāng)大的熱量,如果溫度變化太大,則會(huì)對機(jī)器使用壽命造成嚴(yán)重影響。
6.選擇屏蔽屋:因線切割放電加工過程屬于電弧放電過程,在電弧放電過程中會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)烈的電磁波,從而對人體健康造成傷害,同時(shí)會(huì)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(jī)床能在最好的環(huán)境下工作.

二、搬運(yùn):
1.搬運(yùn)方式的選擇:線切割放電加工機(jī)設(shè)備搬運(yùn)用叉車式和滾輪式,特殊情況下時(shí)選用吊式移動(dòng);
2.搬運(yùn)前的鎖定:在搬運(yùn)之前,必須用專用隨機(jī)固定件將床臺(tái)和各軸鎖定。以防止在搬運(yùn)中造成設(shè)備損壞,從而影響機(jī)臺(tái)精度甚至使設(shè)備報(bào)廢。
三、操作安全:
      為不使機(jī)床及人員受到損壞及危害,在操作線切割加工設(shè)備時(shí)需注意以下事項(xiàng)。
1.只有經(jīng)過此類機(jī)器設(shè)備培訓(xùn)的人員才能獲準(zhǔn)使用該機(jī)器設(shè)備。
2.為了避免加工液及電柜過熱,冷卻系統(tǒng)必須處于連續(xù)工作狀態(tài);
3.為了避免直接接觸到通電的電線,必須關(guān)閉機(jī)臺(tái)防護(hù)門;
4.不允許2人同時(shí)操作同一機(jī)臺(tái),在運(yùn)行畫面操作時(shí),應(yīng)盡量將熒屏亮度降低,并選擇斜視觀察畫面,從而減少熒屏輻射給眼睛帶來的傷害;

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