淺談線切割加工技術及其應用

劉軍喆 孟憲國

（沈陽黎明航空發動機（集團）有限責任公司，遼寧 沈陽 110043）

淺談線切割加工技術及其應用

劉軍喆 孟憲國

（沈陽黎明航空發動機（集團）有限責任公司，遼寧 沈陽 110043）

數控電火花線切割，簡稱線切割。是利用移動的細金屬導線作為工具電極，在金屬絲與工件間施加脈沖電流，產生放電腐蝕，對工件進行切割加工。繪制正確零件圖，編好程序，將零件找正、裝夾后，就可以加工形狀復雜的零件。隨著工業制造技術的飛速發展，目前在電機、機械加工等行業新產品的研制開發過程中，經常用線切割方法直接切割出零件，大大縮短了研制周期，并降低了加工成本。在眾多工業產品的生產過程中，都用到了線切割機床，如飛機制造、汽車模具制造、機械部件的生產等。

線切割；放電腐蝕；二次加工；裝夾找正

一 線切割機床的介紹

20世紀中期, 由蘇聯人開創和發明了電火花加工方法, 線切割放電機也于1960年發明于蘇聯。在我國五十年代，電火花機床開始進入加工領域。隨著機械加工的需求，我國線切割機床的生產和技術得到了迅猛發展，也對線切割機床提出了更高的精度要求，八十年代后期，國內線切割加工技術得到突飛猛進的發展及應用。

二 ﹑線切割機床的類型及其加工范圍

2.1 類型。線切割機床根據電極絲運行方向和速度分為兩大類，一類是快走絲，一般走絲速度在8～12 m/s；另一類是慢走絲，一般走絲速度低于0.2m/s。慢走絲線切割機床比快走絲線切割機床加工精度高，機床價格也比快走絲線切割機床貴很多。

2.2 應用范圍。線切割技術應用廣泛，一是因其加工效率高﹑精度高，二是其加工范圍廣泛。線切割可加工下列工件：

1電火花成形用電極

線切割技術適合加工一般穿孔加工用﹑帶錐度型腔加工用及微細復雜形狀的電極，同時還有銅鎢﹑銀鎢合金之類的電極材料。

2模具

適用于加工各種形狀的沖模﹑蠟模﹑注塑模﹑擠壓模﹑粉末冶金模﹑彎曲模等。

3零件

線切割加工的零件，要具有良好導電性的金屬零件，適合于加工：

1）各種形狀孔及鍵槽；2）齒輪內外齒形；3）窄長沖模；4）各種平面圖案，尤其適用加工復雜樣條曲線零件。

利用線切割加工零件的優勢：可加工試驗樣件﹑各種型孔﹑特殊齒輪凸輪﹑成型刀具等復雜形狀零件及高硬材料的零件；可進行復雜結構﹑異形槽和標準缺陷的加工；加工薄件時可多片疊在一起加工。線切割加工工件時，有時需要做穿絲孔，用于加工封閉內腔。線切割只能加工貫穿工件，不能加工非貫穿工件，如：沉頭孔。線切割加工的工件，須具有良好的導電性，其適合加工鋼件﹑銅件等；加工鋁件時對機床有腐蝕性。

線切割加工工件時，裝夾找正比較關鍵。零件尺寸參數及技術條件對基面要求較高時，將零件的基面及尺寸參數一起割出，可避免找正零件時產生的誤差；零件尺寸參數及技術條件對基面要求不高時，可將基面用磨削的方式加工后，通過拉直找正基面，再用線切割加工工件，即可滿足加工精度要求。對于小工件的加工，找正后用市場上銷售的“502”膠粘接，可提高裝夾效率5-8倍。試驗證明：線切割加工工件，對工件產生的力非常小，找正后用“502”膠粘接的方式，非常實用。

三﹑線切割加工機理

3.1 脈沖電源的要求

對電火花線切割加工用脈沖總的要求是：

（1）有高的加工速度，用于提高生產效率； （2）電極損耗低；（3）加工過程質量穩定 （4）工藝范圍廣 不僅能適應粗﹑中﹑精加工的要求，而且要適應不同工件金屬材料的加工。

3.2 機械系統

機床是線切割加工設備的主要部分。機床一般由床身﹑工作臺﹑走絲機構﹑絲架﹑工作液循環系統及輔助設施等幾部分組成。

1床身

床身為機床的支撐體，是安裝其它部件的基礎，通常采用箱式結構。床身內部放置機床電器。

2工作臺

工作臺部件用來安放工件。由上下拖板﹑導軌﹑絲桿螺母副及變速機構4部分組成，其工作原理是驅動電動機通過變速機構將動力傳遞給絲桿螺母副，絲桿螺母副將傳遞過來的旋轉運動變成沿坐標軸的直線運動，從而獲得各種平面圖形的曲線軌跡。

3走絲機構

走絲機構可分為高速走絲機構和低速走絲機構。

4工作液循環

線切割加工必須在工作液中進行，其方式可將被加工工件浸在工作液中，也可以采用電極絲沖液的方式。對工作液應具有以下要求： （1）工作液應具有一定的絕緣性。絕緣能力過高，介質擊穿所耗能量過大，會降低蝕除量；絕緣能力過低，工作液成了導電體，則不能產生火花放電。（2）有好的冷卻性能。 （3）有較好的洗滌性能，利于排屑。（4）有較好的防銹性能，利于機床維護和工件防銹。（5）工作液對人體應無害，工作時，不放出有害氣體。

四﹑線切割加工可以分為平面加工﹑錐度加工和二次切割加工等。

1平面加工

平面加工——是指電極絲在加工過程中始終是嚴格垂直的，電極進行二維平面外形的加工，即X﹑Y方向的移動。

2錐度加工

錐度加工——是指在加工過程中，通過對X﹑Y﹑U﹑V軸的控制，實現上下異形的立體加工。3二次切割加工（1）二次切割加工——預先留出精加工余量進行第一次切割加工，然后針對留下的精加工余量，把加工條件改為精加工條件，分段縮小偏置量，再進行切割加工。（2）一般可分為1～5次切割，稱為二次切割加工法。

二次切割加工有如下四個目的：

1）消除工件的加工應力，為后續切割加工減小零件變形。2）可去掉第一次切割時在起始接頭處留下的凸起部分。3）改善表面粗糙度。4）提高尺寸精度。

小結

制造技術是制造業賴以發展的支撐。制造業正面臨著知識﹑信息﹑環境和資源的嚴重挑戰，因此，制造業必須使用新技術﹑新材料和新工藝來滿足不斷變化的市場需求。將人類從繁瑣的計算﹑分析等腦力勞動中解放出來，以便有更多的精力從事創造性的勞動。而線切割作為精密加工方式的一種，快慢走絲呈相互擬補，各展所長。現已成為加工行業中不可缺少的重要加工方法，成為設計制造中實現特殊要求所不可缺少的工藝方法。

[1] 王潤孝．先進制造技術導論[M]．北京科學出版社，2004．

[2]蔣以忍．金屬工藝學［M］．遼寧省出版局出版 ．

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