电火花线切割加工

电火花线切割加工

摘要：这篇论文主要介绍了电火花线切割的加工原理、加工特点、应用范围及设备类型，电火花切割加工技术是模具加工工艺领域中的一种关键技术。在众多工业产品的生产过程中，都用到了电火花切割机床，如飞机制造、汽车模具制造、手机零部件的生产等。

关键字：电火花线切割加工（Wire cut EDM简称WEDM） 电火花线切割机床（WEDM-LS） 现代机械制造技术（Mechanical manufacturing technology）

This paper introduces the processing principle, processing characteristics, application scope and equipment type of the electric spark wire cutting, Wire cut Electrical Discharge Machining technology in the field of mould processing technology is a key technology. In many industrial production process, both use the nc edm cutting machine, such as aircraft manufacturing, auto mould manufacturing, mobile phone components production.

引言：电火花线切割加工是特种加工的其中一种常用的技术,它具有很强的实用价值,在众多的工业生产领域起到了重要的作用,其工艺手段在许多情况下是常规制造技术无法取代的。其中主要的原因是电火花线切割加工方法几乎可加工具有任何硬度的导电金属材料,且加工过程中不受宏观力的作用,从而可保证较好的加工精度与表面质量。

一、电火花线切割的原理

电火花线切割加工，其基本工作原理是利用移动的细金属导线作为电极，对工件进行脉冲火花放电，利用数控技术使电极丝对工件作相对的横向切割运动，把工件切割形成各

种二维，三维和复杂的多维表面。

二、电火花线切割加工的特点

1、它以0.03～0.35mm的金属线为电极工具，不需要制造特定形状的电极。

2、虽然加工的对象主要是平面形状，但是除了有金属丝直径决定的内侧脚的最小直径R（金属线半径+放电间隙）这样的限制外，任何的限制外，任何复杂的开头都可以加工。

3、轮廓加工所需加工的余量少，能有效地节约贵重的材料。

4、可无视电极丝损耗（高速走丝切割采用低损耗脉冲电源；慢速走丝线切割

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采用单向连续供丝，在加工区总是保持新电极丝加工），加工精度高

5、依靠微型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、采用乳化液或去离水的工作液，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、任何复杂开头的零件，只要能编制加工程序就可以进行加工，因而很适合小批零件和试制品的生产加工，加工周期短，应用灵活。

9、采用四轴联动，可加工上，下面异形体，形状扭曲曲面体，变锥度和球形等零件。

三、电火花线切割加工的加工条件及应用范围

1、线切割加工的加工条件

电火花线切割加工能正常运行，必须具备下列条件：

(1) 钼丝与工件的被加工表面之间必须保持一定间隙，间隙的宽度由工作电压 、 加工量等加工条件而定。

(2)电火花线切割机床加工时，必须在有一定绝缘性能的液体介质中进行，如煤油、 皂化油、去离子水等，要求教高绝缘性是为了利于产生脉冲性的火花放电，液体介质还有排除间隙内电蚀产物和冷却电极作用。钼丝和工件被加工表面之间保持一定间隙，如果间隙过大，极间电压不能击穿极间介质，则不能产生电火花放电；如果间隙过小，则容易形成短路连接，也不能产生电火花放电。

3.必须采用脉冲电源，即火花放电必须是脉冲性、间歇性，图1中ti为脉冲宽度、to为脉冲间隔、tp为脉冲周期。在脉冲间隔内，使间隙介质消除电离，使下一个脉冲能在两极间击穿放电。

2、电火花线切割加工的应用范围

线切割加工为新产品试制、精密零件加工及模具制造开辟了一条新的工艺途径，主要适用于以下几个方面。

（1）加工电火花形成加工用的电极，一般穿孔加工用的电极以及带锥度型腔加工用的电极，以及铜钨、银钨合金之类的电极材料，用线切割加工特别经济，同时也适用于加工微细复杂形状的电极。

（2）加工零件，在试制新产品时，用线切割早坯料上直接割出零件，例如试制

切割特殊微电机硅钢片定转子铁心，由于不需另行制造模具，可大大缩短制造周期、降低成本。另外修改设计、变更加工程序比较方便，加工薄件时还可以多个一起加工。在零件制造方面，可用于加工品种多，数量少的零件，特殊难加工材料的零件，材料试验样件，各种孔、型面、特殊齿轮、凸轮、样板、成型刀具。有些具体的锥度切割的线切割机床，可以加工出上下异形面的零件。同事还可以进行细微加工，异形槽和标准缺陷的加工等。

（3) 加工模具，试用于各种形状的冲模。调整不同的间隙补偿量，只需要一次编程就可以切割凸模、凸模固定板、凹模及卸料板等。模具配合间隙、加工精度通常都能达到0.01~0.01mm（快走丝机）和0.002~0.005mm（慢走丝机）的要求。此外，还可以加工挤压模、粉末冶金模、弯曲模、压塑模等，也可以加工带锥度的模具。

四、电火花线切割机床

根据电极丝的运行速度不同，通常分为两类：一类是高速走丝电火花线切割机床（WEDM-HS），其电极丝作高速往复运动，一般走丝速度为8～10m/s， 电极丝可重复使用，加工速度较高，但快速走丝容易造成电极丝抖动和反向时停顿，使加工质量下降，是我国生产和使用的主要机种，也是我国独创的电火花线切割 加工模式；另一类是低速走丝电火花线切割机床（WEDM-LS），其电极丝作低速单向运动，一般走丝速度低于0.2m/s，

电极丝放电后不再使用，工作平 稳、均匀、抖动小、加工质量较好，但加工速度较低，是国外生产和使用的主要机种。

与低速走丝电火花线切割加工技术相比，高速走丝电火花线切割加工技术发展缓慢，加工品质较差。对此国内的研究所，生产企业等早在十多年前就纷纷研究生产低速走丝电火花线切割机。经过多年努力，近两年有所突破。国内低速走丝线切割机床的年市场量已从2000年的300台左右上升到2002年700台左右，随着模具行业的迅速发展和水平不断提高，精密零件的加工需求增加，低速走丝线切割机床及使用耗材价格迅速下降，加之人们对低速走丝线切割加工认识的逐步深入，预计低速走丝线切割机的年销量将不断扩大。

五、总 结

电火花线切割技术已经十分成熟，经过近半个世纪的发展,达到了相当高的工艺水平:最大的切割速度可达325mm²/min ,最佳表面粗糙度达Ra0.1μm ,加工尺寸精度可控制在几个微米之内,高速走丝电火花线切割机还能稳定切割1 米的超厚工件。为了提高电火花线切割工艺水平,提高机床自动化程度和智能化程度,满足市场的不同要求,国内外电加工研究人员及制造商都在积极采用现代研究手段和先进技术进行深入开发研究。另外，我们要加快低速走丝切割机的发展，缩小与国际先进水平的差距，迎头赶上，加强高速走丝线切割机的创新突破，走一条高速走丝线切割机和低速走丝线切割机结合、取长补短、互相促进、共同发展的具有中国特色的电火花线切割加工发展之路，未来我国的电火花线切割加工一定更加繁荣昌盛。

参考文献：

〔1〕 白基成 刘晋春 郭永丰 杨晓冬 特种加工 第六版

〔2〕 刘晋春, 赵家齐, 赵万生. 特种加工. 北京:机械工业出版社,1998

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〔5〕马英,杨斌武,屈双军,秦启祥,范希磊,马长海. 电火花线切割加工工艺特点分析[J]. 机械工人(冷加工), 2007, (11) .