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數(shù)控電火花線切割加工

來源：泰然健康網(wǎng) 時(shí)間：2024年12月07日 11:26

一、電火花加工原理

與傳統(tǒng)的切削加工方法不同，電火花加工是利用工具電極和工件兩極之間脈沖放電時(shí)產(chǎn)生的電腐蝕現(xiàn)象對(duì)工件進(jìn)行尺寸加工的加工方法。電腐蝕現(xiàn)象的一個(gè)最簡單例子是電氣開關(guān)的觸點(diǎn)的電腐蝕，這種腐蝕是由于觸點(diǎn)開閉時(shí)產(chǎn)生的火花引起的，逐漸地會(huì)損壞觸點(diǎn)。電火花腐蝕的主要原因是：電火花放電時(shí)火花通道內(nèi)瞬時(shí)產(chǎn)生一個(gè)高溫?zé)嵩?，將局部金屬熔化和氣化而蝕除。但這種簡單的電腐蝕還不能構(gòu)成實(shí)用的電火花加工。實(shí)用的電火花加工要求：

1.必須使工具電極和工件被加工表面之間經(jīng)常保持一定間隙，通常約為幾微米至幾百微米，如果間隙過大，極間電壓不能擊穿極間介質(zhì)，因而不能產(chǎn)生火花放電。如果間隙過小，很容易形成短路接觸，也不能產(chǎn)生火花放電。因此電火花加工中必須有間隙自動(dòng)調(diào)節(jié)裝置，或稱伺服控制系統(tǒng)。

2.火花放電應(yīng)是短時(shí)間的脈沖放電，放電持續(xù)時(shí)間為10-7-10-3S,且每次放電后需停歇一段時(shí)間，以保證消電離，避免持續(xù)電弧放電燒傷工件。

3.火花放電必須在具有一定絕緣性能的液體介質(zhì)中進(jìn)行，如煤油、皂化液等。液體介質(zhì)又稱工作液，它們必須具有（1）較高的絕緣性能，以利于產(chǎn)生脈沖性的火花放電；（2）液體介質(zhì)還有排除間隙內(nèi)電蝕產(chǎn)物，保證在時(shí)間和空間上分散的重復(fù)性脈沖放電正常進(jìn)行；（3）冷卻電極的作用。

因此，一般電火花加工設(shè)備都具有實(shí)現(xiàn)這些要求的裝置，它們包括脈沖電源，工作液循環(huán)系統(tǒng)，工具電極與工件的相對(duì)伺服進(jìn)給系統(tǒng)以及機(jī)床主體等。

二、數(shù)控電火花線切割機(jī)床組成

電火花線切割的工具電極為沿著電極絲軸線移動(dòng)著的線電極，工具電極與工件在兩個(gè)水平方向同時(shí)有相對(duì)伺服進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。

數(shù)控電火花線切割機(jī)床由以下四部分組成：

1.機(jī)床主體

機(jī)床主體由床身、絲架、走絲機(jī)構(gòu)和X—Y數(shù)控工作臺(tái)等四個(gè)部分組成。鉬絲繞在儲(chǔ)絲筒上，并經(jīng)過絲架上的導(dǎo)輪來回走動(dòng)，儲(chǔ)絲筒由電機(jī)直接驅(qū)動(dòng)，通過限位開關(guān)控制正反向。工件固定在X—Y數(shù)控工作臺(tái)上，X—Y數(shù)控工作臺(tái)分別由兩個(gè)涉進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)?？刂蒲b置控制步進(jìn)電機(jī)各自按預(yù)定的控制程序，根據(jù)火花間隙狀態(tài)作伺服進(jìn)給移動(dòng)，切割出所需的工件形狀和尺寸。

2.工作液系統(tǒng)

工作液由泵壓送到加工區(qū)，過濾后循環(huán)使用。

3.高頻電源

高頻電源能產(chǎn)生高頻矩形脈沖，其正極加至工件，負(fù)極加至電極絲（鉬絲）。脈沖信號(hào)的幅值和脈沖寬度等可以調(diào)節(jié)，以適應(yīng)不同工況的需要。

4.控制裝置

控制裝置是以專門的計(jì)算機(jī)為核心的控制系統(tǒng)。加工中控制系統(tǒng)按照輸入的程序指令控制機(jī)床加工，期間需進(jìn)行大量的插補(bǔ)運(yùn)算，判別。變頻進(jìn)給系統(tǒng)則將加工中檢測到的放電間隙中的平均電壓反饋給控制系統(tǒng)，控制系統(tǒng)根據(jù)此反饋信號(hào)調(diào)節(jié)加工（工作臺(tái)）進(jìn)給速度。

三、線切割加工的特點(diǎn)及應(yīng)用

1.電火花線切割的主要特點(diǎn)是脈沖放電的能量密度很高，可以加工用常規(guī)機(jī)械加工方法難于加工或無法加工的材料和形狀。如淬硬后的鋼件，硬質(zhì)合金等。

2.加工時(shí)線電極和工件不直接接觸，兩者之間的宏觀作用力小，不受工具和工件剛度限制，有利于實(shí)現(xiàn)微細(xì)加工。

3.由于電火花線切割多為數(shù)控，因此可以切割出形狀復(fù)雜的零件，如各類異型孔，凸輪、齒輪、成形刀具等。

四、線切割程序的編制

線切割機(jī)床的控制系統(tǒng)是按照人的“命令”去控制機(jī)床的，因此必須事先把切割的圖形軌跡，用該系統(tǒng)能接受的“語言”編排好“命令”，輸入控制系統(tǒng)。這項(xiàng)工作叫做數(shù)控線切割編程。

1.程序格式

為了使機(jī)器能接受命令，程序必須符合一定的格式。目前國內(nèi)使用最多的是3B指令，其格式如下：

R X R Y R J G Z

分隔符 X坐標(biāo)值分隔符 Y坐標(biāo)值分隔符計(jì)數(shù)長計(jì)數(shù)方向加工指令

表中B叫分隔符號(hào)，它在程序里起到把X、Y和這些數(shù)值分隔開的作用。X、Y和J以微米為單位。當(dāng)程序輸入時(shí)，讀入第一個(gè)B后它使控制器做好接受X會(huì)標(biāo)值的準(zhǔn)備，讀入第二個(gè)B后做好接受Y坐標(biāo)值的準(zhǔn)備，讀入第三個(gè)B后做好接受J值的準(zhǔn)備。

加工圓弧時(shí)，程序中的X、Y必須是圓弧起點(diǎn)相對(duì)其圓心的坐標(biāo)值；加工斜線時(shí)，X、Y必須是該斜線段終點(diǎn)相對(duì)其起點(diǎn)的坐標(biāo)值。當(dāng)X或Y為零時(shí)可以不寫出。

J為計(jì)數(shù)長度，應(yīng)取在其計(jì)數(shù)方向（Gx或Gy）上從起點(diǎn)到終點(diǎn)工作臺(tái)移動(dòng)的總距離，也就是圓弧或直線段在計(jì)數(shù)方向坐標(biāo)軸上投影長度的總和。

G為計(jì)數(shù)方向，有Gx和Gy兩種，對(duì)于直線或斜線，應(yīng)取線段投影值較大的坐標(biāo)方向?yàn)橛?jì)數(shù)方向；對(duì)于圓弧，應(yīng)取其終點(diǎn)坐標(biāo)值較小的坐標(biāo)為計(jì)數(shù)方向。

Z是加工指令的總括符號(hào)，共有十二種，直線指令四種：L1、L2、L3和L4；圓?。粓A弧指令八種：SR1、SR2、SR3、SR4和NRI、NR2、NR3、NR4。L表示直線，其后數(shù)字為該線段所在的象限，對(duì)于與坐標(biāo)軸重合的直線段，正X軸為L1，正Y軸為L2，負(fù)X軸為L3，負(fù)Y軸為L4；SR表示順時(shí)針圓，NR表示逆圓，字母后面的數(shù)字表示該圓弧的起點(diǎn)所在的象限。

2.編程實(shí)例

編程時(shí)，應(yīng)將工件加工圖形分解成各圓弧與各直線段，然后逐段編號(hào)。如圖所示的工件，由三條直線段和一段圓弧組成，所以其加工程序分為四段：

1.BBB40000GxL1

2.B10000B90000B90000GyL1

3.B30000B40000B60000GxNR1

4.B10000B90000B90000GyL4

5.D

第5段為程序結(jié)束指令

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