线切割基础知识

线切割基础知识

2010-06-21 11:10:25 阅读15 评论0 字号:


线切割主要用于加工各种形状复杂和精密细小的工件,例如冲裁模的凸模、凹模、凸凹模、固定板、卸料板等,成形刀具、样板、电火花成型加工用的金属电极,各种微细孔槽、窄缝、任意曲线等,具有加工余量小、加工精度高、生产周期短、制造成本低等突出优点,已在生产中获得广泛的应用,目前国内外的电火花线切割机床已占电加工机床总数的60%以上。
    根据电极丝的运行速度不同,电火花线切割机床通常分为两类: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。
    根据对电极丝运动轨迹的控制形式不同,电火花线切割机床又可分为三种:一种是靠模仿形控制,其在进行线切割加工前,预先制造出与工件形状相同的靠模,加工时把工件毛坯和靠模同时装夹在机床工作台上,在切割过程中电极丝紧紧地贴着靠模边缘作轨迹移动,从而切割出与靠模形状和精度相同的工件来;另一种是光电跟踪控制,其在进行线切割加工前,先根据零件图样按一定放大比例描绘出一张光电跟踪图,加工时将图样置于机床的光电跟踪台上,跟踪台上的光电头始终追随墨线图形的轨迹运动,再借助于电气、机械的联动,控制机床工作台连同工件相对电极丝做相似形的运动,从而切割出与图样形状相同的工件来;再一种是数字程序控制,采用先进的数字化自动控制技术,驱动机床按照加工前根据工件几何形状参数预先编制好的数控加工程序自动完成加工,不需要制作靠模样板也无需绘制放大图,比前面两种控制形式具有更高的加工精度和广阔的应用范围,目前国内外95%以上的电火花线切割机床都已采用数控化。
    切割属电加工范畴,是由前苏联人发明的,我国是{dy}个用于工业生产的国家,当时由复但大学和苏州长风机械厂合作生产的这是最早的机型叫复旦型,我们国内在此基础上发展了快走丝系统(HS).欧美和日本发展了慢走系统(LS),
    主要区别是:
    1、电极丝我国采用钨钼合金丝,国外采用黄铜丝。
    2、我国采用皂化工作液,国外采用去离子水。
    3、我国的走丝速度为11米/秒左右,国外为3~5米/分。
    4、我们的电极丝是重复利用的直到断丝为至,国外是走过后不再重用。
    5、我们的精度不如国外高。
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                          数控电火花线切割机床原理介绍
线电极电火花切割是利用电火花放电的原理,对导电材料进行切削加工的方法,简称线切割,进行线电极电火花加工的设备既线切割机床。
    线电极电火花切割(线切割)适用于加工形状复杂、精密小型的硬质合金或淬火钢冷冲模(包括冲孔、落料模具、复合模、跳步模的凸、凹模)和精密小型零件或超小型零件设备。
    线切割机床主要由走丝系统、工件夹持系统、进给系统。其中进给控制可以用电气仿形、光电跟踪和数字程序控制。
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                       数控线切割加工的主要工艺指标及影响因素
数控线切割加工的主要工艺指标
(1)切割速度vwi
  单位时间内电极丝中心线在工件上切过的面积总和称为切割速度,单位为mm2/min,与 加工电流大小有关。
(2)表面粗糙度
  高速走丝线切割Ra1.25~2.5mm,低速走丝线切割Ra1.25mm,{zj0}可达Ra0.2mm。
(3)电极丝损耗量
  电极丝切割10000mm2面积后直径的减少量来表示,不大于0.01mm。
(4)加工精度
  工件尺寸精度、形状精度的总称。快速走丝线切割0.01~0.02mm左右,低速走丝线切割0.002~0.005mm左右。
影响数控线切割加工工艺指标的主要因素
(1)电参数对线切割加工指标的影响
  ① 脉冲宽度ti:加大时加工速度提高而表面粗糙度变差。
  ② 脉冲间隔to:减小时平均电流增大,切割速度正比加快,但to不能过小,以免引起电弧和断丝。
  ③ 开路电压ui: ui提高,加工间隙增大,排屑容易,提高了切割速度和加工稳定性,但易造成电极丝振动
  ④放电峰值电流ie : ie增大时,切割速度提高,表面粗糙度变差,电极丝损耗比加大甚至断丝。
  ⑤ 放电波形:电流波形的前沿上升比较缓慢时,电极丝损耗较少。当脉宽很窄时,必须有陡的前沿才能进行           有效的加工。
  ⑥ 极性:正极性加工,工件接电源的正极。
  ⑦进给速度:对切割速度、加工精度和表面质量的影响很大。进给速度应均匀、平稳。
(2)非电参数对线切割加工指标的影响
  ①电极丝直径的影响:影响切割速度,过大过小均不合适。一般为0.12~0.18mm。
  ② 电极丝松紧程度的影响:过紧过松都不好,张紧力大小视电极丝材料与直径不同而异。
  ③ 电极丝垂直度的影响:影响加工精度。
  ④ 电极丝走丝速度的影响:快走丝线切割加工走丝速度一般以小于l0m/s。
  ⑤ 工件厚度的影响:影响排屑条件
(3)其它因素对线切割加工的影响
  导轨、轴承、导轮等的磨损、传动误差等都会对加工效果产生相当的影响。当导轮、轴承偏摆,工作液上下冲水不均匀,会使加工表面产生上下凹凸相间的条纹,恶化工艺指标。
(4)诸因素对工艺指标的相互影响关系
  前面分析了各主要因素对线切割加工工艺指标的影响。实际上,各因素对工艺指标的影响往往是相互依赖又相互制约的。切割速度与脉冲电源的电参数有直接的关系,它将随单个脉冲能量的增加和脉冲频率的提高而提高。但有时也受到加工条件或其它因素的制约。因此,为了提高切割速度,除了合理选择脉冲电源的电参数外,还要注意其它因素的影响。如工作液种类、浓度、脏污程度的影响,线电极材料、直径、走丝速度和抖动的影响,工件材料和厚度的影响,切割加工进给速度、稳定性和机械传动精度的影响等。合理地选择搭配各因素指标,可使两极间维持{zj0}的放电条件,以提高切割速度。
表面粗糙度主要取决于单个脉冲放电能量的大小,但线电极的走丝速度和抖动状况等因素对表面粗糙度的影响也很大,而线电极的工作状况则与所选择的线电极材料、直径和张紧力大小有关。
加工精度主要受机械传动精度的影响,但线电极的直径、放电间隙大小、工作液喷流量大小和喷流角度等也影响加工精度。
因此,在线切割加工时,要综合考虑各因素对工艺指标的影响,善于取其利,去其弊,以充分发挥设备性能,达到{zj0}的切割加工效果。
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                                          电加工参数的选择  
       正确选择脉冲电源加工参数,可以提高加工工艺指标和加工的稳定性。粗加工时, 应选用较大的加工电流和大的脉冲能量,可获得较高的材料去除率(即加工生产率)。而精加工时,应选用较小的加工电流和小的单个脉冲能量,可获得加工工件较低的表面粗糙度。加工电流就是指通过加工区的电流平均值,单个脉冲能量大小,主要由脉冲宽度、峰值电流、加工幅值电压决定。脉冲宽度是指脉冲放电时脉冲电流持续的时间,峰值电流指放电加工时脉冲电流峰值,加工幅值电压指放电加工时脉冲电压的峰值。
下列电规准实例可供使用时参考:
(1)精加工:脉冲宽度选择最小档,电压幅值选择低档,幅值电压为75V左右,接通一到二个功率管,调节变频        电位器,加工电流控制在0.8~1.2A,加工表面粗糙度Ra≤2.5um。
(2){zd0}材料去除率加工:脉冲宽度选择四~五档,电压幅值选取“高”值,幅值电压为100V左右,功率管全部接       通,调节变频电位器,加工电流控制在4~4.5A,可获得100mm2/min左右的去除率(加工生产率)。(材料         厚度 在40~60mm左右)。
(3)大厚度工件加工(>300mm):幅值电压打至“高”档,脉冲宽度选五~六档,功率管开4~5个,加工电流控      制在2.5~3A,材料去除率>30mm2/min。
(4)较大厚度工件加工(60~100mm):幅值电压打至xx,脉冲宽度选取五档,功率管开4个左右,加工电流      调至2.5~3A,材料去除率50~60mm2/min。
(5)薄工件加工:幅值电压选低档,脉冲宽度选{dy}或第二档,功率管开2~3个,加工电流调至1A左右。
注意,改变加工的电规准,必须关断脉冲电源输出,(调整间隔电位器RP1除外),在加工过程中一般不应改变加工电规准,否则会造成加工表面粗糙度不一样。
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                                  电火花线切割机床常见故障及排除方法
常见故障及排除方法
        1、断丝故障分析及排除方法
   断丝故障是电火花线切割机床常见故障之一, 造成这种故障的因素较多,
        现分析如下。
        ①    刚开始切割工件即断丝
      产生原因:
             a. 进给不稳,开始切入速度太快或电流过大。
             b. 切割时,工作液没有正常喷出。
             c. 钼丝在贮丝筒上绕丝松紧不一致,造成局部抖丝厉害。
             d. 导轮及轴承已磨损或导轮轴向及径向跳动大,造成抖丝厉害。
             e. 线架尾部挡丝棒没调整好,挡丝位置不合适造成叠丝。
             f. 工件表面有毛刺,氧化皮或锐边。
   排除措施:
        a. 刚开始切入,速度应稍慢些,而视工件的材料厚薄,逐渐调整
            速度至合适位置。
        b. 排除工作液没有正常喷出的故障。
        c. 尽量绷紧钼丝,使之xx抖动现象(必要时可调整导轮位置,
            使钼丝xx落入导轮中间槽内)。  
        d. 如果绷紧钼丝、调整导轮位置效果不明显,则应更换导轮或轴 承(导轮和轴
            承   一般3~6个月更换一次)。
         e. 检查钼丝在挡丝棒位置是否接触或靠向里侧。
         f. 去除工件表面的毛刺,氧化皮和锐边等。
        ② 在切割过程中突然断丝
     产生原因:
        a. 贮丝筒换向时断丝的主要原因是,贮丝筒换向时没有切断高频
            电源,致使钼丝烧断。
        b. 工件材料热处理不均匀,造成工件变形,夹断钼丝。
        c. 脉冲电源电参数选择不当。
        d. 工作液使用不当,太稀或太脏,以及工作液流量太小。
        e.导电块或挡丝棒与钼丝接触不好,或已被钼丝割成凹痕,造成
        卡丝。
        f. 钼丝质量不好或已霉变发脆。
            排除措施:
        a. 排除贮丝筒换向不切断高频脉冲电源的故障。
        b. 工件材料要求材质均匀,并经适当热处理,使切割时不易变形,
        且切割效率高,不易断丝。
        c. 合理选择脉冲电源电参数。
        d. 经常保持工作液的清洁,合理配制工作液。
        e. 调整导电块或挡丝棒位置,必要时可更换导电块或挡丝棒。
        f. 更换钼丝,切割较厚工件要使用较粗的钼丝加工。
2、其它一些断丝故障:
        ① 导轮不转或不灵活,钼丝与导轮造成滑动磨擦而把钼丝拉断。应重
        新调整导轮,电极丝受伤后,也会引起加工过程中的断丝,紧丝时,
        一定要用紧丝轮紧丝,不可用不恰当的工具。
        ② 在工件接近切完时断丝,这种现象往往是工件材料变形,将电极丝
        夹断,并在断丝前会出现短路。主要解决办法是选择正确的切割路
        线和材料,从而{zd0}限度地减少变形。
        ③ 工件切割完时跌落撞断电极丝, 一般可在快切割完时用磁铁吸住工
        件,防止铁落撞断电极丝。
        ④ 空运转时断丝,主要可检查钼丝是否在导轮槽内, 钼丝排列有无叠
        丝现象,可检查贮丝筒转动是否灵活, 还可检查导电块挡丝棒是否
        已割出沟痕。
3、加工工件精度较差
        ①   线架导轮径向跳动或轴向窜动较大,应测量导轮跳动及窜动误差
        (允差轴向0.005mm,径向0.002mm),如不符合要求,需调整或更
            换导轮及轴承。
        ② 对滑动丝杆螺母副,应调整并xx丝杆与螺母之间的间隙。
        ③ 齿轮啮合存在间隙,须调整步进电机位置和调整弹簧消隙齿轮错齿
        量,来xx齿轮啮合间隙。
        ④ 步进电机静态力距太小,造成失步。须检查步进电机及24V驱动电
        压是否正常。
       ⑤ 加工工件因材料热处理不当造成的变形误差。
4、加工工件表面粗糙度大
        ①    导轮窜动大或钼丝上下导轮不对中,需要重新调整导轮,注册香港公司xx窜动
       并使钼丝处于上下导轮槽中间位置。
        ② 喷水嘴中有切削物嵌入,应及时清理。

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