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【速加工艺】抽丝剥茧,一文看懂电火花线切割加工的前世今生

2017-08-11 阅读 2248



一、问题摘要:

随着制造工业的进步,数控加工已逐步主导了传统的机械加工,员工对特种加工的认识与了解需求也越来越大,对于数控技术大家都可以较为容易理解为计算机控制原理,但对于电加工技术的认识就比较少了,有必要与大家共同探讨数控电加工设备,了解未来工业成就的支柱。

传统的机械加工已经有很久的历史,它对于人类的生产技术和物质文明起了极大的作用。但随着人类科技的进步复杂的工艺生产又严重制约了生产力的发展。直到1943年前苏联拉扎林柯夫才摆脱了传统的切削加工方法。利用电能来切削金属。它是通过带负电荷的工具电极和带正电荷的工件之间产生一次火花放电,产生瞬时的高温,使局部的金属熔化、气化而被蚀除掉,获得“以柔克刚”的效果。


二、电加工的分类及其原理

根据放电加工原理及能量作用大致可分为:电火花加工、电化学加工、电子束加工、离子束加工、等离子弧加工等。电火花加工又称放电加工,简称EDM,是通过工具电极和工件之间不断产生脉冲性的火花放电,靠放电时局部瞬时产生高温把金属蚀除下来的一种加工方法。电化学加工是通过电解溶液与金属离子溶解加工。电子束加工是焊接过程中的一种溶化、气化加工。离子束加工是蚀刻注入进行原子撞击的一种动能加工。等离子弧加工是喷镀过程通过涂覆热能熔化的一种加工方法。


三、数控机床的发展及系统结构

数控机床的出现是在1952年美国的帕森斯公司和麻省理工学院伺服机构试验所研制成功,直到1955年数控系统才投入实用性阶段,我国数控机床的研制始于1958年由清华大学研制的三座标数控机床,到了1966年诞生了第一台用于直线 ──圆弧插补的晶体管数控系统,即第二代数控系统,也就是现在线切割机床走线控制系统的初型。

使用微处理器的CNC数控系统是目前使用最多的一种系统。也是现代计算机网络的必然控制手段。如下图:

它的工作座标系是采用右手直角笛卡儿坐标系,在程序编制中,可根据图纸尺寸的标注方法及精度要求可以任意选用绝对座标和相对座标系进行图表程序处理。


四、 电火花加工的分类

电火花加工在电加工行业中应用最为广泛的一种加工方法,约占该行业的90%。按工具电极和工件相对运动的方式不同,大致可分为电火花成型加工、线切割加工、电火花磨削加工、电火花同步共轭回转加工、电火花高速小孔加工、电火花表面强化与刻字加工等六大类。其中线切割加工占了电火花加工的60%,电火花成型加工占了30%。随着电加工工艺的蓬勃发展,线切割加工就成了先进工艺制作的标志。


五、 电火花线切割加工的原理

线切割加工的基本原理是利用移动的细小金属导线(铜丝或钼丝)作电极,对工件进行脉冲火花放电,通过计算机进给控制系统。配合一定浓度的水基乳化液进行冷却排屑,就可以对工件进行图形加工。


六、电火花线切割加工分类及其控制方式

①、按控制方式分为:靠模仿型控制、光电跟踪控制、数字程序控制、微机控制等。

②、按走丝速度分为:低速走丝方式(俗称慢走丝)和高速走丝方式(俗称快走丝)。

现代的电加工设备已经很少靠模仿型控制和光电跟踪控制方式。快走丝线切割主要是台式单板机和柜式工控机两种。台式单板机主要以3B程序控制。个别的还用4B或5B格式。柜式工控机是近代网络化的必然产物。采用的是国际标准化程序ISO代码。以CPU为依据的控制系统方式。慢走丝线切割的控制方式是以柜式工控机为主。极个别的是全智能化操作系统。国产的慢走丝一般是半自动控制方式。而国外进口机大部分都是全自动操作方式。采用去离子水作工作液,只有在特殊精加工时才采用绝缘性能较好的煤油。

快走丝线切割的电极丝广泛采用0.06?0.25mm的钼丝作高速往复运动,它的运动速度为7?10米/秒。可控加工精度在0.005?0.015m左右。慢走丝线切割的电极丝一般采用0.2mm的铜丝作低速单向运动。它的运动速度低于0.2米/秒。可控加工精度在0.002?0.005mm左右。也就是一条头发丝的1/10到1/20。


七、 控制介质

数控线切割机床的控制系统是根据人的“命令”控制加工的。所以必须先将要进行线切割加工的图形用线切割控制系统所能接受的“语言”编制好命令。这种“命令”也就是加工程序。编程对于线切割加工来说是重中之重的技术核心部分。是产品尺寸达标与否、模具配合的主要控制手段。现在流行采用的程序格式主要有3B(个别扩充为4B或5B)格式,ISO格式。EIA(美国电子工业协会)格式。我国的数控线切割快走丝机床主要采用统一的五指令3B格式。

在IT时代的今天,信息网络已融合在高科技制造行业当中,传统的手工编程和纸带控制方式已经不能满足现代加工需要。程序的编制都已依赖于电脑来完成。目前的编程软件主要有YH、CAXA、YCUT、HGD、AUTOP、ZCAD。朝着自动编程技术发展的方向,软件的开发不单在于图形的程序编制简单化,有的软件还包含于机电一体化编程控制系统中。依赖扫描技术辅以 4轴联动或5轴联动控制为基础,结合多项的技术参数设置。控制系统就能加工出理想的工件产品。


八、电火花线切割加工工艺

在电加工的技术角度来说,最重要的是在于它的工艺技术和技巧,只有工艺合理,才能高效率地加工出质量好的工件, 分析图样是保证工件质量和工件综合技术指标的第一步,其中加工路线和正确装夹方法最为重要。加工操作主要在于电极丝的垂直度,脉冲电源的电参数调整,变频进给速度控制等是表面粗糙度和加工精度的重要标志。


九、结束语

从特种加工的角度来说,电加工是由电能转换为热能的一种结果,从数控加工来说又是以数字模式转换为机械模式两者相结合,成就了数控电加工设备在现代加工中的出色地位。



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