線切割加工——屬于(yu)脈(mo)沖放電加工，要求被加工零件的導電性能良好(hao)。
1.快走絲線切割機床組成
主(zhu)要由主(zhu)機、機床電氣箱、工作(zuo)液箱、自適應(ying)脈沖電源(yuan)和數(shu)控系統等組(zu)成，如圖1所示(shi)。
圖1 HCKX250A型數(shu)控快走絲線(xian)切割機(ji)床
2.線切割機床(chuang)的加工原理
(1)線(xian)切割(ge)——數(shu)控電火(huo)花線切割加(jia)工(gong)的(de)簡稱。
(2)工(gong)(gong)作(zuo)原(yuan)理：利用(yong)移動的金屬絲作(zuo)工(gong)(gong)具電極，并在(zai)金屬絲和工(gong)(gong)件間通以(yi)脈沖電流，利用(yong)脈沖放(fang)電的腐蝕作(zuo)用(yong)對工(gong)(gong)件進行切(qie)割加工(gong)(gong)的。
(3)由(you)于它利用的(de)是絲電極，因此(ci)，只(zhi)能作(zuo)輪廓(kuo)切割加(jia)工。
(4)工(gong)作原理如(ru)圖2所(suo)示。
圖2 線(xian)切割(ge)機床的加工原理
1--數控裝置 2--儲絲(si)簡(jian) 3--導輪 4--電極絲(si) 5--工件(jian) 6--噴(pen)嘴(zui)
7--絕(jue)緣板 8--脈沖發(fa)生器 9--液壓泵 10--水箱 11--控制步進電動機(ji)
(5)當工件(jian)與線(xian)電(dian)極間(jian)的(de)間(jian)隙足(zu)以被脈沖電(dian)壓擊(ji)穿時，兩者(zhe)之間(jian)即產生火花放電(dian)而切割工件(jian)。
(6)通過數(shu)控(kong)裝置l發出的指令(ling)，控制步進電動機11，驅動X、Y兩托板移動(dong)，可加工出任意曲線輪(lun)廓的工件。
3.線切割機床的(de)分類
(1)根據控制方式的不同，電火花線切割機床分為：電氣靠模線切割機床；光電跟蹤線切割機床；數字控制線切割機床。
(2)根據電極絲走絲方式的不同，數控線切割機床分為：快走絲線切割機床；慢走絲線切割機床。
1)快走絲線切割機床
①線電(dian)極運(yun)行速(su)度較快(kuai)(300—700m／min)。
②可雙向往(wang)復運(yun)行，即絲電極可重復使用，直到(dao)絲電極損(sun)耗到(dao)一(yi)定程度或斷絲為止。
③常用(yong)線(xian)電極為：鉬絲(Φ0.1～Φ0.2mm)。
④工作液(ye)通常為：乳化(hua)液(ye)或皂化(hua)液(ye)。
⑤由于電(dian)(dian)極絲的(de)損耗(hao)和(he)電(dian)(dian)極絲運動過程中換(huan)向的(de)影響，其加工精度要比(bi)慢走(zou)絲差(cha)，表面(mian)粗糙(cao)度要高(gao)；
⑥尺(chi)寸精度：0.015～0.02mm；
⑦表面粗糙度Rɑ：1．25～2.5μm。
⑧一般(ban)尺寸精(jing)度最(zui)高可達到：0．01mm，表面粗糙度Rɑ為：0.63～1.25μm。
2)慢走絲線切割機床(chuang)
①線電極(ji)運行速度較低(0.5～15m/min)。
②線電極(ji)只能(neng)(neng)單向運動，不能(neng)(neng)重復使用(yong)，這樣(yang)可(ke)避免(mian)電極(ji)損耗對加(jia)工精(jing)度的影(ying)響。
③絲電極(ji)有：紫(zi)銅、黃銅、鎢、鉬和各種合金，直徑(jing)一般為0.1～0.35mm。
④工作液(ye)：去離(li)子水(shui)、煤油。
⑤尺寸精度(du)：±0.001mm
⑥表面粗糙度(du)：Ry0.3μm。
4.線切割加(jia)工工藝指標
常用的工藝指標有(you)：切割速度(du)、加工精度(du)和表面粗(cu)糙度(du)。
(1)切割速(su)度
1)線切割加工(gong)就是對工(gong)件(jian)進行(xing)切縫的加工(gong)。
2)切(qie)割速(su)度(或加工(gong)速度)表(biao)示(shi)：
①單位(wei)時(shi)間(jian)內電極(ji)絲中心所切(qie)割過的有效面積(mm2/min) ；
②進(jin)給速度(mm／min)附加線切割(ge)厚度(du)。
(2)加工精度
加工精度包(bao)括：被(bei)加工工件的形狀精度和位置精度。
1)形狀精度
①被加工(gong)工(gong)件的形狀精度(du)是指從XY平(ping)面(mian)看到(dao)的加工形狀(zhuang)的平(ping)面(mian)精度(即尺寸精度)，被加(jia)工表面(mian)的Z向(xiang)垂直(zhi)度。
②提高形狀精度(du)：要(yao)(yao)求(qiu)切(qie)割(ge)面的線性度(du)要(yao)(yao)小。即：被加工表(biao)面要(yao)(yao)均勻平滑，垂直度(du)小。
③慢走絲線(xian)切割加工的工件多(duo)為(wei)正腰鼓形，即工件中部凹進，
④快走絲卻相反，一般是工件中部凸出。
2)位置(zhi)精(jing)度
①位置精度(du)——是指所切割輪廓間的相對位置偏差(cha)。
②位置精度的決(jue)定因素(su)：
a.機床本身的精度，即機床的機械精度和控制精度；
b.操作過程中所選用的定位方式。
3)加工(gong)表(biao)面粗糙度(du)
①表面粗糙度——是(shi)指加工(gong)后輪(lun)廓表面的微觀不平度。
②表示(shi)粗糙度的參數主要有：Rɑ、Rz、Ry。
③慢走絲線切割加工的表面粗糙度用下列公式表示：Ry = kz tk0.38 Ip0.34
式中：κz為(wei)常(chang)數；tk為脈(mo)沖(chong)寬度(μs)；Ip為脈沖峰值電流(liu)(A)。
5.影響加工工藝指標的因素
可分(fen)為電量(liang)與非電量(liang)因素(su)的影響。
(1)電參量對加工工藝指標的影響
電參量——是指脈(mo)(mo)沖(chong)(chong)電(dian)(dian)源的參變(bian)量，包括脈(mo)(mo)沖(chong)(chong)峰值、脈(mo)(mo)沖(chong)(chong)寬度、脈(mo)(mo)沖(chong)(chong)頻率和電(dian)(dian)源電(dian)(dian)壓(ya)。
1) 脈沖峰值電流 對加工工藝(yi)指(zhi)標的影響(xiang)
在(zai)其他參數不變的(de)情況下，脈(mo)沖峰值電流的(de)增(zeng)大會(hui)增(zeng)加(jia)單個脈(mo)沖放電的(de)能(neng)量，加(jia)工電流也會(hui)隨之增(zeng) 大。線切割速度會(hui)明顯(xian)增(zeng)加(jia)，表面粗糙(cao)度變差。
2)脈沖寬度對加工工藝指標的影響
①在加工電(dian)流保(bao)持不變(bian)的情況下(xia)，使脈沖寬度和脈沖停歇時間成一定比例變(bian)化。
②脈沖寬(kuan)度增(zeng)加(jia)，切割速度會隨之增(zeng)大，但脈(mo)寬增大(da)到一定數值后(hou)，加工速度不(bu)再(zai)隨脈(mo)沖(chong)的增大(da)而增大(da)。
③線切割加(jia)工的脈沖寬度一般不(bu)大(da)于(yu)50μs。
④增大脈(mo)寬(kuan)，表面粗糙(cao)度(du)會有(you)所上升。
3)脈(mo)沖(chong)頻率(lv)對加(jia)工工藝指標(biao)的影(ying)響(xiang)
①單個脈沖能量(liang)一定的(de)條件下，提(ti)高脈沖放電(dian)次數，即提(ti)高脈沖頻(pin)率(lv)，加工速度會提(ti)高。
②理(li)論上，單個脈沖(chong)能量不變，則加(jia)工表(biao)面的(de)粗(cu)糙(cao)度(du)也不變。
③事實上，對快(kuai)走絲線切割(ge)，當脈(mo)沖頻(pin)率加(jia)大時，加(jia)工電流會(hui)(hui)隨之增大，引起換向切割(ge)條紋的明(ming)顯不(bu)同，切割(ge)工件的表面粗糙度會(hui)(hui)隨之變差。
4)電(dian)源電(dian)壓對加工工藝參數的影響
①峰值(zhi)電(dian)(dian)流和加工電(dian)(dian)流保(bao)持(chi)不(bu)變的條件下，增大電(dian)(dian)源電(dian)(dian)壓(ya)，能明顯提高切(qie)割速(su)度(du)，但對表面粗(cu)糙度(du)的影(ying)響(xiang)不(bu)大。
②在排屑困難、小能量、小粗糙度條(tiao)件下(xia)，以及對高(gao)(gao)阻抗、高(gao)(gao)熔點材料進行切(qie)割(ge)加(jia)工時，電(dian)源(yuan)電(dian)壓的增高(gao)(gao)會提高(gao)(gao)加(jia)工的穩定性，切(qie)割(ge)速度和加(jia)工面質量都會有(you)所(suo)改善。
(2)非電參量對加工工藝指標的影響
1)走絲速(su)度
①對切割速度的影響：主要是通過改變排屑條件(jian)來實現的。
②提高(gao)走(zou)絲(si)速度(du)有利于(yu)：電(dian)極(ji)絲(si)把工作液帶入(ru)較大厚(hou)度(du)的工件放電(dian)間隙中；電(dian)蝕產物的排出，使加工穩定(ding)，提高(gao)加工速度(du)。
③走絲速度過高：會(hui)導致機械振(zhen)動加(jia)大、加(jia)工精(jing)度降低和表面(mian)粗糙度增大，并(bing)易造成斷絲。
④對快(kuai)走絲線(xian)切割，應(ying)考慮由于絲電極速度的改(gai)變所(suo)產(chan)生(sheng)的換(huan)向切割條紋對表(biao)面(mian)粗糙度的影響。
2)電(dian)極(ji)絲張力對加工工藝指標(biao)的影響(xiang)
①提(ti)高電(dian)極絲的(de)張力可以減小加(jia)工過程(cheng)中絲的(de)振動，從而提(ti)高加(jia)工精度(du)和切割(ge)速度(du)。
②如果(guo)過分增大絲(si)的張力，會(hui)引起頻繁斷絲(si)而(er)影響加工速度。
③電極絲張(zhang)力(li)的波(bo)動對加工(gong)穩定性和加工(gong)質(zhi)量(liang)影響很大，采用恒張(zhang)力(li)裝置可以減小(xiao)絲張(zhang)力(li)的波動。
3)電極絲對加工工藝指標的影響
①包括絲(si)的(de)材料和絲(si)的(de)粗細(xi)兩個方面
②絲電極材料:慢走絲(si)線切割多采用黃銅(tong)和(he)紫銅(tong)絲(si)作為電極材料，快(kuai)走絲(si)線切割多采用鉬(mu)絲(si)和(he)鎢鉬(mu)合金作為電極材料。
③絲(si)(si)的粗(cu)細(xi)(xi)：增(zeng)大(da)絲(si)(si)半徑，可以提(ti)高電(dian)(dian)極絲(si)(si)容許的脈沖(chong)電(dian)(dian)流值，可以提(ti)高加工速度(du)，但同時，加工表(biao)面粗(cu)糙度(du)增(zeng)大(da)。一般，使用粗(cu)電(dian)(dian)極絲(si)(si)切(qie)割厚工件；使用細(xi)(xi)電(dian)(dian)極絲(si)(si)切(qie)割粗(cu)糙度(du)要求高的工件。
4)工(gong)件厚(hou)度對加工(gong)工(gong)藝(yi)指標的影響
①切(qie)割(ge)薄工件時
工(gong)作液(ye)(ye)易于(yu)進入(ru)和充滿放電間隙，有利于(yu)排屑和消除電解液(ye)(ye)過程中工(gong)作液(ye)(ye)里的正負離子。
但工件太薄，則易使電極絲抖動(dong)，不(bu)利于加(jia)工精度(du)和表面粗糙度(du)。
②切割厚工(gong)件時
工作(zuo)液難以(yi)進入和充滿放電間隙，故加工穩(wen)定性(xing)差，但由于電極絲不易(yi)抖動，故加工精度和表(biao)面租糙度較好。
5)工(gong)作液對加工(gong)工(gong)藝指標的影響
①工作(zuo)液的作(zuo)用：介電、冷卻、排屑等(deng)
②對加工速度和(he)加工質量(liang)的(de)影(ying)響(xiang)：
用煤油加工(gong)出(chu)的工(gong)件(jian)呈(cheng)暗(an)灰色；
用去離(li)子水加工(gong)出的工(gong)件呈(cheng)灰色；
用乳化液(ye)加工(gong)出的工(gong)件呈銀白色。
③工作(zuo)液的(de)電阻率(lv)對(dui)加(jia)工速度的(de)影響：
快走絲線(xian)切割機床(chuang)的工作液(ye)裝置一般(ban)都沒有凈化設施，工作液(ye)使用時間不(bu)能太長(chang)；
慢走絲(si)線切割由于多用去(qu)離子水，所以應定期更換離子交換樹脂。
6.線切割的加工(gong)形式
線切(qie)割加(jia)工可以分為(wei)平(ping)面加(jia)工、錐度加(jia)工和二次切(qie)割加(jia)工等。
(1)平(ping)面(mian)加(jia)工
平面加工——是(shi)(shi)指電極絲(si)在加工過(guo)程中始(shi)終(zhong)是(shi)(shi)嚴格(ge)垂直(zhi)的(de)，電極絲(si)只在X、Y方向(xiang)移動，進行二維平面形狀的加工。
(2)錐度(du)加工
錐度加工——是(shi)指在(zai)加工過程中(zhong)，通過對X、Y、U、V軸的控(kong)制，實現上下異形的立體加工。
在進行(xing)錐度加工時需要指(zhi)定變量的值：
A：定(ding)義(yi)所要加工的錐度(du)、 Z1：程序面高度
Z2：加(jia)工速度(du)顯(xian)示面(mian)高度(du)、 Z3：上導嘴到工作臺(tai)上表面距離(等于ΔZ3+S+Z5)
ΔZ3：用于確定Z3的參數，該參數在(zai)設備安裝調(diao)試(shi)后由系統自動(dong)測定
S：上導嘴與工(gong)(gong)件上表面間隙，在工(gong)(gong)件裝(zhuang)夾(jia)完畢后用塞(sai)尺測出，一般取0.1～0.2mm為宜。
Z4：下(xia)導嘴到工作臺上(shang)表面距離(li)，該參數在設備安(an)裝調(diao)試(shi)后(hou)由系(xi)統(tong)自(zi)動測定； Z5：與程(cheng)序(xu)(xu)面(mian)對應的非程(cheng)序(xu)(xu)面(mian)高(gao)度。
圖3 錐度加工裝置
1-電極絲回收 2-電極絲下導(dao)軌 3-電極絲上導(dao)軌 4-電極(ji)絲供給 5-V軸驅動(dong)器
6-U軸驅(qu)動器 7-Y軸驅動器 8-X軸驅動器 9-數控紙帶(dai)
圖4 錐度加工參數意義
A：定義所要加工(gong)的(de)錐度；Z1：程序面高度； Z2：加工速度顯示面高度；
Z3：上導嘴到工作臺上表(biao)面距離(等于ΔZ3+S+Z5) ；Z5：與(yu)程序(xu)面對應的(de)非程序(xu)面高度；
ΔZ3：用于確定Z3的(de)參數，由系統自動測(ce)定(ding)；S：上導嘴與工件上表面間隙，一般取0.1～0.2mm為宜。
圖5 錐度(du)A值(zhi)的正(zheng)負(fu)號(hao)定義
錐(zhui)度A值的正負號定義與所(suo)使用的絲半徑偏置方式(G41、G42)有關
(3)二(er)次切割(ge)加(jia)工
1)二次(ci)切割(ge)加工(gong)——預先(xian)留(liu)出精加(jia)工(gong)余量(liang)(liang)(liang)進(jin)行第一次切(qie)割(ge)加(jia)工(gong)，然后(hou)針對留(liu)下的精加(jia)工(gong)余量(liang)(liang)(liang)，把加(jia)工(gong)條(tiao)件(jian)改為(wei)精加(jia)工(gong)條(tiao)件(jian)，分段縮小偏置量(liang)(liang)(liang)，再(zai)進(jin)行切(qie)割(ge)加(jia)工(gong)。
2)一般(ban)可(ke)分為1～5次切割，稱為(wei)二(er)次切割加工法。
二次切割加工有如下三(san)個目(mu)的(de)：
①可(ke)去掉第一次切(qie)割時(shi)在(zai)起始接頭處(chu)留下(xia)的(de)凸起部分。
②改善(shan)表面粗糙度。逐(zhu)漸改變每次(ci)切割時的(de)電條件，降低單個脈(mo)沖能量，改善(shan)加工表面粗糙度。
③提高尺寸精度。
經(jing)過熱處理的材料(liao)，內部(bu)會產生(sheng)應(ying)力(li)，這(zhe)(zhe)種應(ying)力(li)在內部(bu)是處于穩定(ding)狀態的，但經(jing)過線切割放電(dian)機加工后，會破壞這(zhe)(zhe)種穩定(ding)狀態，使內部(bu)應(ying)力(li)釋放，產生(sheng)變(bian)形。
對粗加(jia)工后的工件，再進行1～4次的(de)精加工(gong)，可改善(shan)表(biao)面(mian)粗(cu)糙(cao)度，還能修(xiu)正尺寸精度。
圖6 一次(ci)切(qie)割(ge)留下(xia)的凸起部分