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線切割加工工藝論文
線切割加工工藝論文【1】
摘 要：要加工出合乎要求的工件，必須對(duì)線切割加工的各種工藝問題進(jìn)行深入的探討。
關(guān)鍵詞： 加工 工藝
有了好的機(jī)床、好的控制系統(tǒng)、好的高頻電源及程序，也不一定就能加工出合乎要求的工件，還必須重視線切割加工時(shí)的工藝技術(shù)和技巧。只有工藝合理，才能高效率地加工出高質(zhì)量的工件，因此，必須對(duì)線切割加工的各種工藝問題進(jìn)行深入的探討。
1 加工流程
數(shù)控電火花線切割加工，一般是作為工件加工中的精加工工序，即按照?qǐng)D樣的要求，最后使工件達(dá)到圖形形狀尺寸、精度、表面粗糙度等各項(xiàng)工藝指標(biāo)。因此做好加工前的準(zhǔn)備，安排加工工藝路線，合理選擇設(shè)定參數(shù)，是完成工件加工的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。電火花線切割加工流程如圖1所示。
2 分析零件圖
主要分析被加工零件是否適合采用數(shù)控線切割機(jī)床加工，明確加工要求。其次對(duì)工件上已加工表面進(jìn)行分析，確定哪些面可以作為工藝基準(zhǔn)、采用什么方法定位。分析零件的形狀和材料熱處理后的狀態(tài)，考慮在加工過程中是否發(fā)生變形。由于線切割加工往往是最后一道工序，如果發(fā)生變形往往難以禰補(bǔ)，應(yīng)在加工中采取措施，從而制定出合理的切割路線。
3 確定毛胚
(1)工件材料的選擇是由圖樣設(shè)計(jì)時(shí)確定的，工件應(yīng)在回火后才能使用，而且回火要兩次以上或者采用高溫回火。另外，加工前要進(jìn)行消磁處理及去除表面氧化皮和銹斑等。
(2)加工路線的選擇，在加工中，必須注意以下幾點(diǎn)：
(a)避免從工件端面開始加工，應(yīng)從穿絲孔開始加工;
(b)加工的路線距離端面(側(cè)面)應(yīng)大于5mm;
(c)加工路線開始應(yīng)從離開工件夾具的方向進(jìn)行加工，最后再轉(zhuǎn)向工件夾具的方向。
(d)在一塊毛坯上要切出2個(gè)以上零件時(shí)，不應(yīng)連續(xù)一次切割出來，而應(yīng)從不同預(yù)孔開始加工。
4 工藝基準(zhǔn)的準(zhǔn)備
為保證將工件正確、可靠地裝夾在機(jī)床或夾具上，必須預(yù)加工出相應(yīng)的基準(zhǔn)，并盡量使定位基準(zhǔn)與設(shè)計(jì)基準(zhǔn)重合。
5 穿絲孔加工
凹形類封閉形工件在切割前必須具有穿絲孔，以保證工件的完整性。凸形類工件的切割也有必要加工穿絲孔。由于坯件材料在切斷時(shí)，會(huì)破壞材料內(nèi)部應(yīng)力的平衡狀態(tài)而造成材料的變形，影響加工精度，嚴(yán)重時(shí)甚至造成夾絲、斷絲。如圖3所示。因此還要考慮到穿絲孔的位置和大小等因素。
為了保證孔徑尺寸精度，穿絲孔可采用鉆絞、鉆鏜或鉆車等較精密的機(jī)械加工方法。
(1)穿絲孔位置選在工件待切割型孔的中心時(shí)，操作加工較方便。選在靠近待切割型孔的邊角處時(shí)，切割無用軌跡最短。選在已知坐標(biāo)尺寸的交點(diǎn)處時(shí)，有利于尺寸的推算。因此，要根據(jù)實(shí)際情況妥善選取穿絲孔位置。
(2)穿絲孔的大小要適宜，一般不宜太大，以鉆或鏜孔工藝簡(jiǎn)便為宜。如果穿絲孔很小，不但增加鉆孔困難，而且不便穿絲。太大也會(huì)增加工藝上的困難，一般選用直徑范圍為3～10mm。
6 電極絲的選擇
常用電極絲有鉬絲、鎢絲、黃銅絲和包芯絲等。鎢絲抗拉強(qiáng)度高，直徑在 0.03～0.1mm范圍內(nèi)，一般用于各種窄縫的精加工，但價(jià)格昂貴。鉬絲抗拉強(qiáng)度高，適于快速走絲加工，我國快速走絲機(jī)床大都選用鉬絲作電極絲，直徑在0.12～0.14mm范圍內(nèi)，切割厚度大于150毫米時(shí)，鉬絲應(yīng)選用直徑在0.16～0.18mm范圍內(nèi)，要切割光潔度較高的工件時(shí)鉬絲可選用直徑0.12mm的。
電極絲直徑的選擇應(yīng)根據(jù)切縫寬窄、工件厚度和拐角尺寸大小來選擇。若加工帶尖角、窄縫的小型模具宜選用較細(xì)的電極絲;若加工大厚度工件或大電流切割時(shí)應(yīng)選較粗的電極絲。
7 工件的裝夾方式的確定
線切割加工機(jī)床的工作臺(tái)比較簡(jiǎn)單，一般在通用夾具上采用壓板固定工件。為了適應(yīng)各種形狀的工件加工，機(jī)床還可以使用旋轉(zhuǎn)夾具和專用夾具。工件裝夾的形式與精度對(duì)機(jī)床的加工質(zhì)量及加工范圍有著明顯的影響。常見工件的裝夾方法有：懸臂支撐方式，兩端支撐方式裝夾，橋式支撐方式裝夾，板式支撐方式裝夾
8 工件找正
工件位置的校正：在工件安裝到機(jī)床工作臺(tái)上后，在進(jìn)行夾緊前，應(yīng)先進(jìn)行工件的平行度校正，即將工件的水平方向調(diào)整到指定角度，一般為工件的側(cè)面與機(jī)床運(yùn)動(dòng)的坐標(biāo)軸平行。工件位置校正的方法有：拉表法，劃線法，固定基面靠定法。
9 電極絲找正
為了準(zhǔn)確地切割出符合精度要求的工件，電極絲必須垂直于工件的裝夾基面或工作臺(tái)定位面。常用的電極絲垂直度校正有利用找正器校正和利用校直儀校正兩種方法。
10 機(jī)床檢查與調(diào)整.
加工前，特別是加工精密工件之前，要對(duì)機(jī)床進(jìn)行檢查與調(diào)整。
(1)檢查縱橫方向拖板絲桿副間隙。由于頻繁往復(fù)運(yùn)動(dòng)，縱橫方向拖板絲桿副的配合間隙會(huì)發(fā)生變化。因此在加工微精工件前，要認(rèn)真檢查與調(diào)整，符合相應(yīng)精度標(biāo)準(zhǔn)后，再開始加工。
(2)檢查導(dǎo)軌。加工前，應(yīng)仔細(xì)檢查導(dǎo)軌V形槽是否受損。因?qū)к壟c電極絲間的電腐蝕以及滑動(dòng)摩擦等，容易使導(dǎo)軌V形槽出現(xiàn)溝槽，如圖6所示，這不但會(huì)引起電極絲產(chǎn)生抖動(dòng)，也易被卡斷，所以要經(jīng)常檢查和更換。另外，應(yīng)注意去除堆積在V形槽內(nèi)的電蝕產(chǎn)物。
(3)檢查保持器。電極絲導(dǎo)向定位采用保持器或輔助導(dǎo)輪時(shí)，必須經(jīng)常檢查其工作面是否出現(xiàn)溝槽。如果出現(xiàn)溝槽，應(yīng)調(diào)換保持器工作臺(tái)面位置或更換輔助導(dǎo)輪。
11 機(jī)床的精度檢測(cè)
(1) 幾何精度及其檢測(cè)
幾何精度又稱為靜態(tài)精度，它綜合反映機(jī)床關(guān)鍵零部件經(jīng)組裝后的綜合幾何形狀誤差。
(2) 數(shù)控精度及其檢測(cè)
是檢測(cè)機(jī)床各坐標(biāo)軸在數(shù)控系統(tǒng)的控制下所能達(dá)到的位置精度，根據(jù)實(shí)測(cè)的定位精度數(shù)值，可判斷零件加工后所能達(dá)到的精度。 (3) 工作精度檢驗(yàn)
又稱為動(dòng)態(tài)精度，是在放電加工的情況下，對(duì)機(jī)床的幾何精度和數(shù)控精度的一項(xiàng)綜合考核。
12 加工準(zhǔn)備
在加工工件前，我們還要對(duì)一系列的操作進(jìn)行加工前的準(zhǔn)備，這樣才能加工出合格的工件。
12.1 加工程序的編制
編制程序單可以分為人工編程和自動(dòng)編程兩類。人工編程通常只常適用于簡(jiǎn)單圖形的編程，對(duì)于要加工形狀復(fù)雜或具有非圓曲線的零件時(shí)，一般常用自動(dòng)編程，利用CAXA線切割XP軟件繪制圖形，生成軌跡后再生成代碼程序再傳輸，但是生成代碼后一定要校核代碼，仔細(xì)檢查圖形尺寸。
12.2 工作液的選擇與配制
工作液作為線切割機(jī)加工脈沖放電介質(zhì)和冷卻液，對(duì)加工的工藝指標(biāo)影響甚大。它主要由基礎(chǔ)油、爆炸劑、清潔劑、潤滑劑、防銹劑等組成。主要作用是消除電離，冷卻放電區(qū)，清除放電產(chǎn)物。把配好的工作液倒入工作液箱，并接好出水管。
12.3 脈沖電源的選用
(1)加工材料在40毫米以下，選用矩形脈沖切割時(shí)電壓選擇開關(guān)"2"放在第一檔(70V)，脈寬選擇開關(guān)"4"可放在第二檔，然后根據(jù)不同厚度調(diào)節(jié)"3"的大小。
(2)加工材料在40毫米～80毫米時(shí)，選用矩形脈沖切割，電壓選擇開關(guān)"2"放在第二檔或第三檔，脈寬選擇開關(guān)"4"放在第三檔，然后根據(jù)不同厚度調(diào)節(jié)"3"的大小。
(3)加工材料在80毫米～110毫米時(shí)，選用矩形脈沖切割，電壓選擇開關(guān)"2"放在第三檔或第四檔(空載85V～100V)，脈寬選擇開關(guān)"4"可放在第三檔或第四檔，然后根據(jù)不同的厚度調(diào)節(jié)"3"的大小。
(4)加工材料在110毫米以上，選用矩形脈沖切割，電壓選擇開關(guān)"2"放在第四檔或第五檔，脈寬選擇開關(guān)"4"放在第四檔或第五檔，然后根據(jù)不同厚度調(diào)節(jié)"3"的大小。
(5)加工光潔度要求高的工件時(shí)，即Ra≤2.5時(shí)，可用分組脈沖切割，加工工件厚度H≤40毫米時(shí)，電壓選擇開關(guān)"2"放在第二檔或第三檔，脈寬選擇開關(guān)"4"放在第一檔，"5"放在"-1"位置。使用分組脈沖切割時(shí)，變頻的跟蹤調(diào)節(jié)很重要，因?yàn)榉纸M脈沖的能量較小，調(diào)節(jié)得過快容易發(fā)生短路，所以一般計(jì)算機(jī)高頻自動(dòng)檔放在"1"位置，然后變頻的細(xì)調(diào)微旋轉(zhuǎn)一個(gè)角度即可[7]。
12.4 電參數(shù)的確定
(1)要求切割速度高時(shí)。當(dāng)脈沖電源的空載電壓高、短路電流大、脈沖寬度大時(shí)，則切割速度高。但是切割速度和表面粗糙度的要求是相互矛盾的兩個(gè)指標(biāo)，所以，必須在滿足表面粗糙度的前提下再追求高的切割速度，且切割速度還是受到間隙消電離的限制。
(2)要求表面粗糙度好時(shí)。若切割的工件厚度在80mm以內(nèi)，則選用分組波的脈沖電源為好，它與同樣能量的矩形波脈沖電源相比，在相同的切割速度條件下，可以獲得較好的表面粗糙度。無論是矩形波還是分組波，其單個(gè)脈沖能量小，則Ra值小。亦即脈沖寬度小、脈沖間隔適當(dāng)、峰值電壓低、峰值電流小時(shí)，表面粗糙度較好。
(3)要求電極絲損耗小時(shí)。多選用前階梯脈沖波形或脈沖前沿上升緩慢的波形，由于這種波形電流的上升率低，故可以減小電極絲損耗。
(4)要求切割厚工件時(shí)。選用矩形波、高電壓、大電流、大脈沖寬度和大的脈沖間隔可充分消電離，從而保證加工的穩(wěn)定性。
12.5 速度參數(shù)的選擇
(1)進(jìn)給速度。工作臺(tái)進(jìn)給速度太快，容易產(chǎn)生短路和斷絲;工件臺(tái)進(jìn)給速度太慢，加工表面的腰鼓量就會(huì)加大，但表面粗糙度較小。正式加工時(shí)，一般將試切的進(jìn)給速度下降10%～20%，以防止短路和斷絲。
(2)走絲速度。應(yīng)盡量快一些，這有利于減少因電極絲損耗對(duì)加工精度的影響。尤其是對(duì)厚工件的加工，由于電極絲的損耗，會(huì)使加工面產(chǎn)生錐度。一般走絲速度是根據(jù)工件厚度和切割速度來確定的。
13 線切割加工
正確的安裝工件、選擇和配制好工作液、正確的選擇電參數(shù)、速度參數(shù)等之后，就開始對(duì)工件進(jìn)行加工了。
13.1 輸入程序
將編制好的加工程序，利用鍵盤或其他輸入設(shè)備輸入到數(shù)控裝置中。同時(shí)在加工之前，應(yīng)將間隙量輸入到數(shù)控系統(tǒng)中。對(duì)于較復(fù)雜的程序，要進(jìn)行空機(jī)校驗(yàn)。
13.2 正式切割加工
經(jīng)過以上各方面的調(diào)整準(zhǔn)備工作，可以正式加工。將防護(hù)板安裝好，按加工順序操作。
參考文獻(xiàn)：
[1] 單巖，夏天.數(shù)控線切割加工[M].機(jī)械工業(yè)出版社，2004年7月第1版第1次.
[2] 周曉宏.線切割機(jī)床及數(shù)控沖床操作與編程培訓(xùn)教程.中國勞動(dòng)社會(huì)保障出版社，2006年8月第1版.
[3] 蔣建強(qiáng).電火花線切割加工工藝分析及編程實(shí)例[D]. 蘇州經(jīng)貿(mào)職業(yè)技術(shù)學(xué)院.
線切割加工工藝方法論文【2】
【摘要】數(shù)控電火花線切割機(jī)床可加工一般切削方法難以加工或無法加工的形狀復(fù)雜的工件，應(yīng)用廣泛�？熳呓z在我國應(yīng)用的比較多，本文主要以快走絲為例，根據(jù)在工作中積累的相關(guān)經(jīng)驗(yàn)，來對(duì)線切割加工工藝方法進(jìn)行研究。
數(shù)控電火花線切割機(jī)床可加工一般切削方法難以加工或無法加工的形狀復(fù)雜的工件;同時(shí)電極絲材料不需比工件材料硬，所以在軍工、電子、模具等行業(yè)應(yīng)用廣泛。
按照電極絲走絲速度不同可以把線切割機(jī)床分為快走絲和慢走絲兩大類。慢走絲國外應(yīng)用廣泛，但成本較高。快走絲在我國應(yīng)用的比較多。本文主要以快走絲為例，根據(jù)在工作中積累的相關(guān)經(jīng)驗(yàn)，來對(duì)線切割加工工藝方法進(jìn)行研究。
一、加工的準(zhǔn)備
工件裝夾的形式對(duì)加工精度有直接影響。電火花線切割加工機(jī)床的夾具比較簡(jiǎn)單，一般是在通用夾具上采用壓板螺釘固定工件。為了適應(yīng)各種形狀工件加工的需要，還可使用磁性夾具、旋轉(zhuǎn)夾具或?qū)Ｓ脢A具。要特別注意的是：線切割不產(chǎn)生較大的推力，裝夾量可以適當(dāng)減小。但一定要保證加工過程中，不能讓工件人為的被移動(dòng)，否則會(huì)出現(xiàn)短路急停的故障。線切割機(jī)床一般具有兩個(gè)平行、等高的橋板，可以采用懸臂支撐、雙端支撐、橋式支撐(有兩塊墊鐵)、板式支撐、復(fù)式支撐以及弱磁力夾具等裝夾方法。
二、圖形繪制與走絲路線
數(shù)控線切割機(jī)床采用交互式圖形編程，以CAD技術(shù)為條件，使用方便。以筆者所在單位購買的蘇州寶瑪數(shù)控有限公司的DK7732機(jī)床配置的BMXP軟件為例，在編程過程中需要考慮圖形畫法、走絲路線選擇、偏移量確定等問題。
1.機(jī)床坐標(biāo)的確定原則：
剛接觸數(shù)控線切割機(jī)床的學(xué)生在進(jìn)行圖形繪制時(shí)總是不清楚，引入線畫在上下左右哪個(gè)方位，畫的圖形又和工件的擺放有怎樣的聯(lián)系呢?
首先，機(jī)床坐標(biāo)的確定原則是鉬絲相對(duì)于靜止的工件運(yùn)動(dòng);其次，采用右手笛卡爾坐標(biāo)系。具體為：面對(duì)操作者所站的位置，鉬絲相對(duì)于工件的左右運(yùn)動(dòng)(實(shí)際為工作臺(tái)面的縱向運(yùn)動(dòng))為X坐標(biāo)運(yùn)動(dòng)，且運(yùn)動(dòng)正方向指向右方;鉬絲相對(duì)于工件的前后運(yùn)動(dòng)(實(shí)際為工作臺(tái)面的橫向運(yùn)動(dòng))為Y坐標(biāo)運(yùn)動(dòng)，且運(yùn)動(dòng)正方向指向后方。
圖1 線切割機(jī)床安裝的平面布置圖
所以，在實(shí)際工作臺(tái)上，鉬絲從工件的左邊切入，應(yīng)為Y軸負(fù)方向，所以在AUTOCAD軟件中畫圖形時(shí)，引入線應(yīng)向Y軸負(fù)方向運(yùn)動(dòng)，即由上至下切入。
2.圖形的畫法
圖形繪制好后，添加加工軌跡卻無法搜索到所有的加工輪廓，大概有如下幾種情況：
(1)在某個(gè)交點(diǎn)處存在兩條以上的線段，解決辦法是將圖形局部放大，找出這樣的點(diǎn)并將多余的線段剪裁或刪除掉。
(2)存在多余線段，即在同一處存在兩條及以上線段，需要?jiǎng)h掉多余的線段。
(3)加工輪廓不封閉，即某兩條線沒有相交。解決辦法是將圖形局部放大，找出不相交的線段并將它們連接。
(4)注意圓的切點(diǎn)，有時(shí)容易與直線相交不上。
3.路徑的選擇
為了幸免或減少工件材料內(nèi)部組織及內(nèi)應(yīng)力對(duì)加工變形的影響，必需考慮工件在坯料中的取出位置，合理選擇切割路線的走向和起點(diǎn)。
選擇原則是盡可能選擇內(nèi)應(yīng)力變形影響小的路徑。盡可能鉆穿絲孔引入;若從外部切入，則應(yīng)從從靠近夾具的位置向遠(yuǎn)離夾具的方向運(yùn)動(dòng)，最后再轉(zhuǎn)向夾具的方向，引出線與引入線重合。
圖2 切入路徑的選擇
4.間隙補(bǔ)償
加工凸模時(shí)，電極絲中心軌跡應(yīng)在所加工圖形的外側(cè);加工凹模時(shí)，電極絲中心軌跡應(yīng)在所加工圖形的內(nèi)側(cè)。
圖3 偏移量與偏移方向
電火花線切割加工時(shí)，為了消除電極絲半徑和放電間隙對(duì)加工尺寸的影響，需在編程時(shí)對(duì)工件尺寸進(jìn)行補(bǔ)償。所加工的圖形與電極絲中心軌跡之間的距離即為間隙補(bǔ)償量。間隙補(bǔ)償量f=電極絲半徑r+放電間隙z。放電間隙一般為0.01mm。
補(bǔ)償?shù)钠品较驊?yīng)視電極絲運(yùn)動(dòng)方向而定。左偏移和右偏移是指沿加工方向看，軌跡在輪廓的左邊還是右邊。如加工凸模零件時(shí)，內(nèi)輪廓內(nèi)偏，加工方向?yàn)轫槙r(shí)針，此時(shí)軌跡在輪廓的右邊，應(yīng)為右偏移;但如果加工方向?yàn)槟鏁r(shí)針，此時(shí)軌跡在輪廓的左邊，應(yīng)為左偏移。
三、電參數(shù)的設(shè)置
1.脈沖寬度和脈沖間隔
脈沖寬度增加、脈沖間隔減小、脈沖電壓幅值增大(電源電壓升高)、峰值電流增大(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則會(huì)下降。反之則可改善表面粗糙度和提高加工精度。
40厚度以下的鋼，一般參數(shù)怎么設(shè)置都能切，脈寬大了，電流大就能快一些，反之就慢一些而光潔度好一點(diǎn)，是典型的反向互動(dòng)特性。
40～100之間的鋼，就一定有大于20μs的脈寬和大于6倍脈寬的間隔，峰值電流也一定達(dá)到12A以上，這是為保證有足夠的單個(gè)脈沖能量和足夠排除蝕物的間隔時(shí)間。
100～200之間的鋼，就一定有大于40μs的脈寬和大于10倍脈寬的間隔，峰值電流應(yīng)維持在20A以上。
200以上的鋼，就已算做大厚度切割的范圍，此時(shí)，除絲速，水的介電系數(shù)必備條件外，最重要的條件是讓單個(gè)脈沖能量達(dá)到0.15(伏.安.秒)，也就是100V，25安，60μs或100V，30A，50μs;125V，30A，40μs;125V，40A，30μs;為不使絲的載流量過大，12倍以上的脈沖間隔已是必備條件了。
2.進(jìn)給速度
電極絲的進(jìn)給速度應(yīng)與工件的蝕除速度一致。太快造成短路;太慢造成極間開路。
四、加工過程中出現(xiàn)的工作液的問題
1.機(jī)床工作液不出水怎么辦?
不出水的原因是水泵工作前，泵頭內(nèi)和進(jìn)水管必須充滿工作液才能形成真空狀態(tài)。當(dāng)葉輪快速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，葉片促使工作液快速旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)的工作液在離心力的作用下從葉輪中心飛往四周，并從出水管排出;工作液被排出后，葉輪的中心部分形成真空狀態(tài)，并將工作液吸入泵內(nèi)，如此循環(huán)，就可以實(shí)現(xiàn)工作液連續(xù)輸送。所以在水泵啟動(dòng)之前，一定要將泵殼內(nèi)充滿工作液方可啟動(dòng)。
2.線切割加工時(shí)冷卻液出水有分叉，不沿著鉬絲走，可能是什么原因?
原因是鉬絲不在水嘴的中心。水在工作區(qū)的流量要適當(dāng)，以水能完全包裹鉬絲為準(zhǔn)，不可追求過大流量。
總之，數(shù)控快走絲電火花線切割加工中需要注意穿絲孔的加工路徑、裝夾方法選擇、程序編制、電參數(shù)的合理選擇、加工故障診斷及排除等問題，所有因素結(jié)合工件具體條件一起影響加工質(zhì)量。實(shí)際生產(chǎn)中應(yīng)確定最優(yōu)的工藝方法來獲得滿足要求的加工質(zhì)量。
參考文獻(xiàn)
[1]陳為國.數(shù)控編程加工技術(shù)[M].機(jī)械工業(yè)出版社.
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