第13章電火花加工技術(shù)目錄CONTENT0102概述電火花線切割加工03線切割加工實(shí)訓(xùn)01概述01電火花加工，是在加工進(jìn)程中，讓工具和工件之間持續(xù)產(chǎn)生電火花，依靠放電瞬間產(chǎn)生的高溫將多余金屬去除的加工方法。它由蘇聯(lián)科學(xué)家拉扎林科夫婦于1943年發(fā)明，源于對(duì)開(kāi)關(guān)觸點(diǎn)火花放電蝕除金屬現(xiàn)象的啟發(fā)。02從最初的偶然發(fā)現(xiàn)，到如今廣泛應(yīng)用，電火花加工技術(shù)的發(fā)展歷程見(jiàn)證了科技的進(jìn)步與創(chuàng)新。定義與起源電腐蝕現(xiàn)象揭秘電腐蝕是電熱和介質(zhì)流體動(dòng)力綜合作用的結(jié)果，當(dāng)電源插頭接觸不良或閉合電路保險(xiǎn)盒時(shí)，接觸處火花放電，會(huì)使接觸件表面產(chǎn)生麻點(diǎn)和缺口，這便是常見(jiàn)的電腐蝕現(xiàn)象。電火花加工正是巧妙利用了電腐蝕原理，實(shí)現(xiàn)對(duì)金屬材料的精密加工。加工過(guò)程全流程展示工件與工具分別連接脈沖電源的兩端，伺服系統(tǒng)確保浸入絕緣液體介質(zhì)（如煤油、變壓器油等）中的工具電極（紫銅或石墨）和工件電極之間保持幾微米到幾十微米的放電間隙。脈沖電壓擊穿介質(zhì)，電子和正離子在電場(chǎng)作用下高速運(yùn)動(dòng)，產(chǎn)生約10000℃的瞬時(shí)高溫，使金屬迅速熔化、氣化。每次放電后，工件表面會(huì)形成一個(gè)小凹坑。隨著脈沖放電不斷進(jìn)行，工具電極持續(xù)進(jìn)給，無(wú)數(shù)小凹坑相互重疊，最終復(fù)制出工具電極的輪廓，實(shí)現(xiàn)成形加工；若工具電極繼續(xù)進(jìn)給直至打穿工件，則完成穿孔加工。工作原理深度解析只要材料能導(dǎo)電，就可進(jìn)行電火花加工，尤其適用于高強(qiáng)度、高硬度、難切削的耐熱合金加工，突破了傳統(tǒng)加工方法的材料限制。工具電極無(wú)需回轉(zhuǎn)，能夠加工各種復(fù)雜的通孔或盲孔。而且加工過(guò)程中無(wú)顯著機(jī)械切削力，這對(duì)于小型、薄壁、窄槽、型腔工件以及精密細(xì)微加工極為有利，可確保工件的高精度和完整性。脈沖參數(shù)可任意調(diào)節(jié)，在同一臺(tái)機(jī)床上就能連續(xù)完成粗、半精、精加工。穿孔加工尺寸精度可達(dá)0.01-0.05mm，型腔加工精度可達(dá)0.1mm左右，滿(mǎn)足不同精度要求的加工任務(wù)。超強(qiáng)適應(yīng)性加工參數(shù)靈活調(diào)節(jié)復(fù)雜零件加工優(yōu)勢(shì)獨(dú)特工藝特點(diǎn)剖析電火花成形加工利用火花放電腐蝕金屬的原理，通過(guò)工具電極對(duì)工件進(jìn)行復(fù)制加工，主要分為穿孔加工和型腔加工兩類(lèi)。穿孔加工應(yīng)用最為廣泛，可加工各種截面的型孔、小孔（φ0.01-φ3），如冷沖落料或沖孔凹模、拉絲模和噴絲孔等。型腔加工則用于鍛模、壓鑄模、塑料模、膠木模、擠壓模等型腔模的加工。然而，由于型腔加工屬于盲孔加工，存在工作液循環(huán)和電腐蝕產(chǎn)物排除條件差、工具電極損耗后難以補(bǔ)償精度、金屬蝕除量大以及加工面積變化大導(dǎo)致電極損耗不均勻等問(wèn)題，因此對(duì)加工技術(shù)要求更高，需在保證精度和表面粗糙度的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)高蝕除量、高加工速度和低電極損耗。廣泛應(yīng)用領(lǐng)域展示02電火花線切割加工電火花線切割加工（WireCutEDM，WEDM）是在電火花加工基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的新工藝，它以線狀電極絲（銅絲或鉬絲）為工具，通過(guò)火花放電對(duì)工件進(jìn)行脈沖放電切割，簡(jiǎn)稱(chēng)線切割。由于加工軌跡由計(jì)算機(jī)精確控制，所以又被稱(chēng)為數(shù)控電火花線切割。目前，國(guó)內(nèi)外線切割機(jī)床在電加工機(jī)床中占比超過(guò)60%，其應(yīng)用范圍日益廣泛。定義與發(fā)展以移動(dòng)的細(xì)金屬導(dǎo)線作為電極，對(duì)工件進(jìn)行脈沖火花放電切割成形。脈沖電源的一端連接工件（正極），另一端連接工具電極（細(xì)金屬絲，與導(dǎo)輪和儲(chǔ)絲筒相連）。數(shù)控裝置發(fā)出電脈沖信號(hào)，驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)，進(jìn)而帶動(dòng)工作臺(tái)，使工件在X、Y方向精確進(jìn)給移動(dòng)。金屬絲穿過(guò)工件預(yù)先加工好的小孔，在導(dǎo)輪和儲(chǔ)絲筒的作用下正反往復(fù)交替移動(dòng)，與工件保持約0.01mm的放電間隙。脈沖放電產(chǎn)生的電腐蝕作用不斷蝕除工件材料，根據(jù)工件與金屬絲的運(yùn)動(dòng)合成軌跡，最終完成零件的切割。在切割過(guò)程中，不斷注入工作液，其作用是沖刷排出電腐蝕物，保證加工的正常進(jìn)行，確保加工精度和質(zhì)量。加工原理深度剖析STEP.01STEP.02工藝特點(diǎn)具備電火花加工的共性，金屬材料的硬度和韌性不會(huì)對(duì)加工速度產(chǎn)生影響，可加工各種高硬度材料。無(wú)需制造特定形狀的工具電極，只需使用細(xì)金屬絲（銅絲或鉬絲），大大簡(jiǎn)化了刀具準(zhǔn)備過(guò)程，降低了生產(chǎn)準(zhǔn)備工時(shí)和成本。能夠加工傳統(tǒng)方法難以加工或無(wú)法加工的微細(xì)異形孔、窄縫和復(fù)雜形狀工件，實(shí)現(xiàn)復(fù)雜結(jié)構(gòu)的精密加工。電極與工件不直接接觸，作用力極小，工件變形小，對(duì)電極絲強(qiáng)度要求較低，有利于保證工件的精度和完整性。只要是導(dǎo)體或半導(dǎo)體材料，無(wú)論硬度如何均可加工，拓寬了加工材料的范圍。利用電能進(jìn)行加工，易于調(diào)整脈沖寬度、間隔、電流等加工參數(shù)，便于實(shí)現(xiàn)高精度加工和自動(dòng)化控制，提高加工效率和質(zhì)量。電極絲不斷移動(dòng)，單位長(zhǎng)度損耗少，能夠保證加工精度的穩(wěn)定性。加工沖模時(shí)可實(shí)現(xiàn)凸凹模一次加工成形，提高了加工效率和模具的一致性。采用乳化液或去離子水作為工作液，無(wú)火災(zāi)隱患，可實(shí)現(xiàn)晝夜無(wú)人連續(xù)加工，提高了生產(chǎn)效率和設(shè)備利用率。應(yīng)用領(lǐng)域常被用于加工淬火鋼、硬質(zhì)合金以及普通機(jī)械加工難以切削的高強(qiáng)度、高硬度、高韌性、耐高溫、形狀復(fù)雜、易變形的導(dǎo)電材料。為新產(chǎn)品試制、精密零件加工、模具制造等領(lǐng)域開(kāi)辟了全新的工藝途徑，在航空航天、汽車(chē)制造、電子設(shè)備等行業(yè)發(fā)揮著重要作用。工藝特點(diǎn)與應(yīng)用領(lǐng)域按工具電極絲運(yùn)行速度，電火花線切割機(jī)床可分為高速走絲（快走絲）和低速走絲（慢走絲）兩類(lèi)。高速走絲機(jī)床的走絲速度一般為300-700m/min，使用鉬絲作為電極絲，直徑較粗（0.1-0.2mm），工作液要求不嚴(yán)格，一般使用乳化液。由于電極絲循環(huán)使用，磨損會(huì)影響精度，加工精度一般為±0.015-0.02mm。但該類(lèi)機(jī)床技術(shù)含量較低，生產(chǎn)廠家眾多，價(jià)格便宜，且鉬絲循環(huán)使用，加工效率高，加工費(fèi)用低。低速走絲機(jī)床的走絲速度一般為3-15m/min，采用銅絲或其他金屬涂覆線作為電極絲，絲徑較細(xì)（0.03-0.035mm），工作液為去離子水或煤油，需配備過(guò)濾系統(tǒng)不斷過(guò)濾雜質(zhì)。其電極絲不循環(huán)使用，加工精度可達(dá)±0.002mm，但技術(shù)含量高，設(shè)備造價(jià)昂貴，加工成本高。01設(shè)備分類(lèi)及區(qū)別以DK7732高速走絲電火花線切割機(jī)床為例，主要由機(jī)床本體、脈沖電源、控制裝置、工作液循環(huán)系統(tǒng)四個(gè)部分組成。機(jī)床本體由床身、走絲機(jī)構(gòu)、工作臺(tái)及絲架構(gòu)成。床身是鑄鐵件，作為支撐體，上部安裝工作臺(tái)，內(nèi)部裝有機(jī)床電器及工作液循環(huán)系統(tǒng)；走絲機(jī)構(gòu)通過(guò)電機(jī)帶動(dòng)儲(chǔ)絲筒交替正反轉(zhuǎn)動(dòng)，使鉬絲整齊排列并經(jīng)絲架導(dǎo)輪往復(fù)高速移動(dòng)；工作臺(tái)用于裝夾工件，分為上下兩層，分別與X、Y向絲桿相連，由兩個(gè)步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)；絲架用于支撐電極絲，確保其作用部分與工作臺(tái)平面保持一定幾何角度。脈沖電源，又稱(chēng)高頻電源，其作用是將普通50Hz交流電轉(zhuǎn)換成高頻率單向脈沖電壓，為火花放電提供能量，加工時(shí)電極絲接負(fù)極，工件接正極。02DK7732高速走絲電火花線切割機(jī)床組成數(shù)控電火花線切割加工設(shè)備簡(jiǎn)介數(shù)控電火花線切割編程，是事先將需要切割的圖形用機(jī)器能夠識(shí)別的“語(yǔ)言”編排成“命令”，以此來(lái)控制機(jī)床的加工過(guò)程。編程的準(zhǔn)確性和合理性直接影響到加工的精度和效率。編程定義與重要性程序格式我國(guó)常用的程序格式有3B、4B及符合國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的ISO代碼（G代碼）格式。其中，高速走絲機(jī)床一般采用3B格式，低速走絲機(jī)床通常采用ISO或EIA格式。隨著國(guó)際交流的日益頻繁和標(biāo)準(zhǔn)化的推進(jìn)，我國(guó)線切割控制系統(tǒng)將逐步采用ISO代碼，以更好地適應(yīng)國(guó)際市場(chǎng)需求。手工編程適用于簡(jiǎn)單零件圖形，通過(guò)數(shù)學(xué)方法和一般計(jì)算工具，將圖形分割成直線段和圓弧段，確定各段起點(diǎn)、終點(diǎn)、中心線交點(diǎn)、切點(diǎn)的坐標(biāo)，然后按照坐標(biāo)進(jìn)行編程，最后通過(guò)控制器鍵盤(pán)將程序輸入系統(tǒng)。雖然手工編程對(duì)于簡(jiǎn)單圖形較為便捷，但對(duì)于復(fù)雜圖形，計(jì)算過(guò)程繁瑣且容易出錯(cuò)。自動(dòng)編程則適用于復(fù)雜零件圖形，它避免了手工編程計(jì)算繁瑣、易出錯(cuò)的問(wèn)題。通過(guò)使用專(zhuān)用數(shù)控語(yǔ)言和輸入手段，向計(jì)算機(jī)輸入形狀和尺寸數(shù)據(jù)，利用專(zhuān)用應(yīng)用軟件自動(dòng)計(jì)算交、切點(diǎn)坐標(biāo)及編程所需數(shù)據(jù)，并編寫(xiě)數(shù)控加工程序。自動(dòng)編程大大提高了編程效率和準(zhǔn)確性，適用于復(fù)雜零件的加工。編程方法數(shù)控電火花線切割編程簡(jiǎn)介CAXA線切割V2軟件特點(diǎn)CAXA線切割V2編程軟件由北航海爾軟件有限公司開(kāi)發(fā)，是一款常用的CAD/CAM集成軟件。它集繪圖設(shè)計(jì)、加工代碼生成、連機(jī)通信等功能于一體，能夠?qū)崿F(xiàn)圖樣設(shè)計(jì)與代碼編程的無(wú)縫銜接。使用流程為：首先進(jìn)行圖形設(shè)計(jì)，然后生成加工軌跡，接著進(jìn)行軌跡仿真以驗(yàn)證加工過(guò)程的正確性，之后生成代碼，最后將代碼傳送給機(jī)床進(jìn)行加工。圖樣輸入方式AutoCAD軟件繪制圖形的輸入：在AutoCAD中，將圖形文件另存為CAXA線切割可讀入的DXF格式。具體操作是，從“文件”下拉菜單中選擇“另存文件”，在彈出的對(duì)話框中，將保存類(lèi)型改為*.dxf，輸入文件名后，點(diǎn)擊“保存”或回車(chē)鍵。然后打開(kāi)CAXA線切割軟件，從“文件”下拉菜單中選擇“數(shù)據(jù)接口”中的“DWG/DXF”讀入，在彈出的對(duì)話框中打開(kāi)已輸出的文件。這種方式適用于不同CAD/CAM軟件之間的圖形數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換，方便快捷。實(shí)物圖片掃描輸入：CAXA支持BMP、GIF、JPG、PNG、PCX等多種格式圖形的矢量化，能夠?qū)D片轉(zhuǎn)換為可加工編程的輪廓圖形，有效解決復(fù)雜曲線切割問(wèn)題，特別適用于實(shí)物、美術(shù)畫(huà)、美術(shù)字等圖案的掃描處理及加工編程。以JPG格式“蜜蜂”圖片矢量化為例，操作步驟如下：首先單擊主菜單“繪制”→“高級(jí)曲線”→“位圖矢量化”，在彈出的“選擇圖像文件”對(duì)話框中選擇“蜜蜂”圖像文件，單擊“打開(kāi)”；然后在軟件狀態(tài)提示欄設(shè)置矢量化參數(shù)，可選擇“描亮色域邊界”“直線擬合”，并選擇圖像實(shí)際寬度，設(shè)為“正?！?；接著右擊鼠標(biāo)，系統(tǒng)對(duì)圖像進(jìn)行矢量化處理，生成外形輪廓；之后單擊主菜單“繪制”→“高級(jí)曲線”→“位圖矢量化”→“隱藏位圖”，隱藏“蜜蜂”圖像文件；最后檢查輪廓線是否滿(mǎn)足一筆畫(huà)、不交叉、不重復(fù)的要求，若滿(mǎn)足則可繼續(xù)執(zhí)行軌跡生成→軌跡仿真→生成3B代碼→傳送3B代碼等操作。自動(dòng)編程軟件介紹03線切割加工實(shí)訓(xùn)安全操作規(guī)程嚴(yán)格遵守學(xué)生守則的規(guī)章制度，確保操作過(guò)程的規(guī)范性和安全性。熟悉線切割加工工藝，合理選取加工參數(shù)和操作順序，防止出現(xiàn)斷絲等故障，保證加工的順利進(jìn)行。用手柄操作儲(chǔ)絲筒后，應(yīng)及時(shí)將手柄拔出，防止儲(chǔ)絲筒轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)手柄甩出傷人。同時(shí)，拆下來(lái)的廢絲應(yīng)放在規(guī)定的容器內(nèi)，保持工作環(huán)境整潔。在加工前，要確認(rèn)工件裝置是否安裝正確，防止碰撞絲架和超程撞壞絲桿、螺母等轉(zhuǎn)動(dòng)部件，避免設(shè)備損壞和安全事故的發(fā)生。操作訓(xùn)練以從鋁板上切割梅花狀平板零件為例，采用CAXA線切割編程軟件生成加工程序.實(shí)訓(xùn)內(nèi)容與要求基本知