第7章特种加工技术7.1 数控电火花线切割加工电火花线切割加工是电火花加工的一个分支，是一种直接利用电能和热能进行加工的工艺方法，它用一根移动着的导线（电极丝）作为工具电极对工件进行切割，故称线切割加工。

线切割加工中，工件和电极丝的相对运动是由数字控制实现的，故又称为数控电火花线切割加工，简称线切割加工。

7.1.1 数控电火花线切割加工机床的分类与组成1、数控电火花线切割加工机床的分类（1）按走丝速度分：可分为慢速走丝方式和高速走丝方式线切割机床。

（2）按加工特点分：可分为大、中、小型以及普通直壁切割型与锥度切割型线切割机床。

（3）按脉冲电源形式分：可分为ＲＣ电源、晶体管电源、分组脉冲电源及自适应控制电源线切割机床。

数控电火花线切割加工机床的型号示例2、数控电火花线切割加工机床的基本组成数控电火花线切割加工机床可分为机床主机和控制台两大部分。

图8-1 快走丝线切割机床主机1）控制台控制台中装有控制系统和自动编程系统，能在控制台中进行自动编程和对机床坐标工作台的运动进行数字控制。

2）机床主机机床主机主要包括坐标工作台、运丝机构、丝架、冷却系统和床身五个部分。

图8-1为快走丝线切割机床主机示意图。

（1）坐标工作台它用来装夹被加工的工件，其运动分别由两个步进电机控制。

（2）运丝机构它用来控制电极丝与工件之间产生相对运动。

（3）丝架它与运丝机构一起构成电极丝的运动系统。

它的功能主要是对电极丝起支撑作用，并使电极丝工作部分与工作台平面保持一定的几何角度，以满足各种工件（如带锥工件）加工的需要。

（4）冷却系统它用来提供有一定绝缘性能的工作介质——工作液，同时可对工件和电极丝进行冷却。

7.1.2 数控电火花线切割的加工工艺与工装1、数控电火花线切割的加工工艺线切割的加工工艺主要是电加工参数和机械参数的合理选择。

电加工参数包括脉冲宽度和频率、放电间隙、峰值电流等。

机械参数包括进给速度和走丝速度等。

应综合考虑各参数对加工的影响，合理地选择工艺参数，在保证工件加工质量的前提下，提高生产率，降低生产成本。

1）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）最大材料去除率加工：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1002mm/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＞302mm/min。

（4）较大厚度工件加工（60~100mm）：幅值电压打至高档，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50~602mm/min。

（5）薄工件加工：幅值电压选低档，脉冲宽度选第一或第二档，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。

2、机械参数的选择对于普通的快走丝线切割机床，其走丝速度一般都是固定不变的。

进给速度的调整主要是电极丝与工件之间的间隙调整。

切割加工时进给速度和电蚀速度要协调好，不要欠跟踪或跟踪过紧。

进给速度的调整主要靠调节变频进给量，在某一具体加工条件下，只存在一个相应的最佳进给量，此时钼丝的进给速度恰好等于工件实际可能的最大蚀除速度。

欠跟踪时使加工经常处于开路状态，无形中降低了生产率，且电流不稳定，容易造成断丝，过紧跟踪时容易造成短路，也会降价材料去除率。

一般调节变频进给，使加工电流为短路电流的0.85倍左右（电流表指针略有晃动即可）。

就可保证为最佳工作状态，即此时变频进给速度最合理、加工最稳定、切割速度最高。

表8-1给出了根据进给状态调整变频的方法。

表8-1 根据进给状态调整变频的方法实频状态进给状态加工面状况切割速度电极丝变频调整过跟踪慢而稳焦褐色低略焦，老化快应减慢进给速度欠跟踪忽慢忽快不均匀不光洁易出深痕较快易烧丝，丝上有白斑伤痕应加快进给速度欠佳跟踪慢而稳略焦褐，有条纹低焦色应稍增加进给速度最佳跟踪很稳发白，光洁快发白，老化慢不需再调整2、电火花线切割加工工艺装备的应用工件装夹的形式对加工精度有直接影响。

一般是在通用夹具上采用压板螺钉固定工件。

为了适应各种形状工件加工的需要，还可使用磁性夹具或专用夹具。

1）常用夹具的名称、用途及使用方法（1）压板夹具它主要用于固定平板状的工件，对于稍大的工件要成对使用。

夹具上如有定位基准面，则加工前应预先用划针或百分表将夹具定位基准面与工作台对应的导轨校正平行，这样在加工批量工件时较方便，因为切割型腔的划线一般是以模板的某一面为基准。

夹具成对使用时两件基准面的高度一定要相等，否则切割出的型腔与工件端面不垂直，造成废品。

在夹具上加工出图8-2 磁性夹具Ｖ形的基准，则可用以夹持轴类工件。

（2）磁性夹具采用磁性工作台或磁性表座夹持工件，主要适应于夹持钢质工件，因它靠磁力吸住工件，故不需要压板和螺钉，操作快速方便，定位后不会因压紧而变动，如图8-2所示。

2）工件装夹的一般要求（1）工件的基准面应清洁无毛刺。

经热处理的工件，在穿丝孔内及扩孔的台阶处，要清除热处理残物及氧化皮。

（2）夹具应具有必要的精度，将其稳固地固定在工作台上，拧紧螺丝时用力要均匀。

（3）工件装夹的位置应有利于工件找正，并与机床的行程相适应，工作台移动时工件不得与丝架相碰。

（4）对工件的夹紧力要均匀，不得使工件变形或翘起。

（5）大批零件加工时，最好采用专用夹具，以提高生产效率。

（6）细小、精密、薄壁的工件应固定在不易变形的辅助夹具上。

图8-3 百分表找正图8-4 划线找正3、支撑装夹方式主要有悬臂支撑方式、两端支撑方式、桥式支撑方式、板式支撑方式和复式支撑方式等。

4、工件的调整工件装夹时，还必须配合找正进行调整，使工件的定位基准面与机床的工作台面或工作台进给方向保持平行，以保证所切割的表面与基准面之间的相对位置精度。

常用的找正方法有：（1）百分表找正法如图8-3所示，用磁力表架将百分表固定在丝架上，往复移动工作台，按百分表上指示值调整工件位置，直至百分表指针偏摆范围达到所要求的精度。

（2）划线找正法图8-4所示，利用固定在丝架上的划针对正工件上划出的基准线，往复移动工作台，目测划针与基准线间的偏离情况，调整工件位置，此法适应于精度要求不高的工件加工。

图8-5 目测法调整电极丝位置图8-6 火花法调整电极丝位置1——工件 2——电极丝 3——火花5、电极丝位置的调整线切割加工前，应将电极丝调整到切割的起始坐标位置上，其调整方法有：（1）目测法如图8-5，利用穿丝孔处划出的十字基准线，分别沿划线方向观察电极丝与基准线的相对位置，根据两者的偏离情况移动工作台，当电极丝中心分别与纵、横方向基准线重合时，工作台纵、横方向刻度盘上的读数就确定了电极丝的中心位置。

（2）火花法如图6-6，开启高频及运丝筒（注意：电压幅值、脉冲宽度和峰值电流均要打到最小，且不要开冷却液），移动工作台使工件的基准面靠近电极丝，在出现火花的瞬时，记下工作台的相对坐标值，再根据放电间隙计算电极丝中心坐标。

此法虽简单易行，但定位精度较差。

（3）自动找正一般的线切割机床，都具有自动找边、自动找中心的功能，找正精度较高。

操作方法因机床而异。

7.1.3 数控电火花线切割机床的操作1、数控快走丝电火花线切割机床的操作图8-7 DK7725E型线切割机床操作面板本节以苏州长风DK7725E型线切割机床为例，介绍线切割机床的操作。

图6-7为DK7725E 型线切割机床的操作面板。

（一）开机与关机程序1．开机程序（1）合上机床主机上电源总开关；（2）松开机床电气面板上急停按钮SB1；（3）合上控制柜上电源开关，进入线切割机床控制系统；（4）按要求装上电极丝；（5）逆时针旋转SA1；（6）按SB2，启动运丝电机；（7）按SB4，启动冷却泵；（8）顺时针旋转SA3，接通脉冲电源。

2．关机程序（1）逆时针旋转SA3，切断脉冲电源；（2）按下急停按钮SB1；运丝电机和冷却泵将同时停止工作；（3）关闭控制柜电源；（4）关闭机床主机电源。

（二）脉冲电源1．ＤK7725E型线切割机床脉冲电源简介（1）机床电气柜脉冲电源操作面板简介，如图6-8所示。

图8-8 DK7725E型线切割机床脉冲电源操作面板SA1——脉冲宽度选择 SA2~SA7——功率管选择 SA8——电压幅值选择 RP1——脉冲间隔调节 PV1——电压幅值指示急停按钮——按下此键，机床运丝、水泵电机全停，脉冲电源输出切断。

（2）电源参数简介①脉冲宽度脉冲宽度ti选择开关SA1共分六档，从左边开始往右边分别为：第一档：5us 第二档：15us 第三档：30us第四档：50us 第五档：80us 第六档：120us②功率管功率管个数选择开关SA2~SA7可控制参加工作的功率管个数，如六个开关均接通，六个功率管同时工作，这时峰值电流最大。

如五个开关全部关闭，只有一个功率管工作，此时峰值电流最小。

每个开关控制一个功率管。

③幅值电压幅值电压选择开关SA8用于选择空载脉冲电压幅值，开关按至“L”位置，电压为75V左右，按至“H”位置，则电压为100V左右。

④脉冲间隙改变脉冲间隔t0调节电位器RP1阻值，可改变输出矩形脉冲波形的脉冲间隔t0，即能改变加工电流的平均值，电位器旋置最左，脉冲间隔最小，加工电流的平均值最大。

⑤电压表图8-9 CNC-10A控制系统主界面ＤK7725E型线切割机床配有CNC-10A自动编程和控制系统。

1．系统的启动与退出在计算机桌面上双击YH图标，即可进入CNC-10A控制系统。

按“Ctrl+Q”退出控制系统。

2．CNC-10A控制系统界面示意图图8-9为CNC-10A控制系统界面。

3．CNC-10A控制系统功能及操作详解本系统所有的操作按钮、状态、图形显示全部在屏幕上实现。