电火花线切割加工
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3.1 电火花线切割基本原理、特点及应用范围
3.1.1 电火花线切割加工的原理
电火花线切割加工(Wire Cut EDM，简称WEDM)是在电火 花加工基础上于50年代末最先在前苏联发展起来的一种用 线状电极(铜丝或钼丝)靠火花放电对工件进行切割的形式， 故称为电火花线切割，简称线切割。
7.常用去离子水(低速走丝机)和乳化液、复合工作液、水基工 作液(高速走丝机)作工作介质，不会起火，可连续运行；
8.自动化程度高、操作方便、加工周期短、成本低（尤其对 于高速走丝）。
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3.1.3 电火花线切割加工应用范围
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3.2 电火花线切割机分类
电火花线切割机按其电极丝移动方式不同，可以分为高 速往复走丝电火花线切割机（简称高速走丝机）、低速单 向走丝电火花线切割机（简称低速走丝机）两类。 目前，业内俗称的“中走丝”实际上是具有多次切割功能 的高速走丝机，其通过多次切割可以提高表面质量及切割 精度。
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高速走丝机运动原理图
1-丝筒传动大皮带轮；2-丝筒传动皮带；3-丝筒传动小带轮；4-三角牙 丝杠副；5-单列向心球轴承；6-联轴器；7-丝筒电机；8-步进电机；9-小齿轮； 10-双片齿轮；11-Y轴滚珠丝杠副；12-X轴滚珠丝杆副；13-单列向心推力球轴承； 14-X拖板导轨；15-Y拖板导轨；16-丝筒拖板导轨
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它的控制方法是：
首先由取样电路测出工件和电极丝之间的放电间隙。间 隙大，则加速进给；间隙小，则放慢进给；间隙为零时， 则为短路状态，短路状态超过一定时限，控制系统判断为 短路发生，电极丝按原已切割轨迹回退，以消除短路状态。
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由于实际加工时，放电间隙很小，通常测量与放电间隙 大小有一定关系的间隙电压用做判断间隙变化的依据，此 测量值一般为间隙平均电压。然后将测量的间隙平均电压 输入给“变频电路”，它把放电间隙中平均电压的变化成 比例的转换成频率的变化，从而实现了线切割加工的自动 伺服进给。
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控制系统的组成部分及相互关系
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1．加工轨迹控制系统
数字程序控制(NC控制)电火花线切割的控制原理是把图样 上工件的形状和尺寸编制成程序指令，一般通过键盘输给 电子计算机，计算机根据输入指令控制驱动电动机，由驱 动电机带动精密丝杆，使工件相对于电极丝作轨迹运动。
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计算机数字控制系统（简称CNC控制系统）主要功能是计 算机根据"命令"控制电极丝沿给定的轨迹进行加工，此轨 迹即是加工工件的图形，所以必须将要进行线切割加工的 工件图形用线切割控制系统可以接受的"语言"编写好“命 令”，输入给计算机，这种“命令” 称为线切割程序，编 写这种“命令”的工作叫做“编程”。
1．脉冲电源的基本组成 脉冲电源由脉冲发生器、前置推动级、功放级及直流电源 四部分组成，如图所示：
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3.机床电气
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４.低速走丝机床驱动系统
低速走丝机工作台驱动主要采用交流伺服电机半闭环控 制、交流伺服电机全闭环控制和直线电机全闭环控制，最 小指令单位0.1µm、最小驱动单位0.1µm、进给速度可达 500r/min。
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3.5 电火花线切割加工脉冲电源
3.5.1 高速往复走丝电火花线切割加工脉冲电 源
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高速往复走丝电火花线切割机床
传统音叉结构
流行C型结构
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低速单向走丝电火花线切割机床
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3.3 数控电火花线切割机床主机
3.3.1 高速往复走丝电火花线切割机床组成
高速往复走丝电火花线切割机床一般由机床主机、控制系 统和脉冲电源三大部分组成。细分可分为： 1．床身 2．工作台 3．运丝机构 4．线架、导轮及导丝器结抅 5．恒张力机构 6．锥度机构 7. 工作液循环与过滤系统
4.电极丝直径较细(Ф0.02～0.3mm)，切缝很窄，有利于材料 的利用，还适合加工细小零件；
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5.电极丝在加工中是移动的，不断更新(低速走丝机)或往复使 用(高速走丝机)，可以完全或短时间内不考虑电极丝损耗 对加工精度的影响；
6.依靠计算机对电极丝轨迹的控制和偏移轨迹的计算，可方 便地调整凹凸模具的配合间隙，依靠锥度切割功能，有可 能实现凹凸模一次同时加工；
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电火花线切割原理图
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电火花线切割零件
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3.1.2 电火花线切割加工的特点
工艺特点：
1.不需像电火花成形加工那样制造特定形状的电极，只要输 入控制程序；
2.加工对象主要是贯穿的平面形状，当机床加上能使电极丝 作相应倾斜运动的功能后，也可加工锥面；
3.利用数字控制的多轴合成运动，可方便地加工复杂形状的 直纹表面如上下异型面；
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控制系统方框图
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2.伺服进给控制系统
线切割加工的进给速度不能采用等速方式，而必须采用 伺服进给方式。对于高速走丝机加工而言，伺服进给控制 系统的主要功能就是使电极的进给速度等于金属蚀除速度 并保持某一合适的放电间隙。 在电火花线切割加工中，加工进给速度是由变频电路控制 的，它使电极丝进给速度“跟踪”工件的蚀除速度，防止 放电间隙开路或短路，并自动维持一个合适的放电间隙。
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低速走丝机机械部分结构
1-床身；2-立柱；3-Y轴；4-X轴；5-Z轴；6-工作台
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3.4 电火花线切割机床控制系统
3.4.1 高速往复走丝电火花线切割机床控制系 统
电火花线切割加工的控制系统，主要包括加工轨迹（通 常称切割轨迹）、伺服进给控制系统，此外还有走丝机构 的控制、机床操作控制以及其它辅助控制等。
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3.3.2 低速单向走丝电火花线切割机床组成
组成低速走丝机的主要部分是床身、立柱、XY坐标工作 台、Z轴升降机构、UV坐标轴、走丝系统、夹具、工作液 系统和电器控制系统等。
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基本组成
1．床身及工作台系统 2．走丝系统 3．导丝系统 4．锥度切割机构 5．自动穿丝机构 6．双丝全自动切换走丝系统 7．工作液系统
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电火花线切割加工是用一根细长的金属丝做电极，并以 一定的速度沿电极丝轴线方向移动，不断进入和离开切缝 内的放电加工区。加工时，脉冲电源的正极接工件，负极 接电极丝，并在电极丝与工件切缝之间喷注液体介质；同 时，安装工件的工作台由控制装置根据预定的切割轨迹控 制伺服电机驱动，从而加工出所需要的零件。控制加工轨 迹是由控制装置来完成的。