数控电火花线切割加工工艺研究

数控电火花线切割加工工艺研究

曹兴旺

佛山市顺德区捷嘉机器人科技股份有限公司

摘要：数控电火花线切割本身有着较高的效率和工艺指标，而且加工范围广，在很多领域都有着广泛应用。本文对数控电火花线切割加工工艺进行了简单分析和研究，希望能够为相关工艺的设置和应用提供参考。

关键词：数控；电火花；线切割；加工工艺

前言：数控电火花切割，主要是利用电极丝接通相应的脉冲高频电源，在穿过金属引电工件后，在储丝筒的带动下，与导支架上的引轮一同进行交替往复运，需要加工的工件则被设置在工作台上，由相应的数控装置控制，依照具体加工要求，对两台步进电机进行控制，使得工作台能够在x轴和y轴方向进行自由移动，完成工件的切割加工。从保证工件加工质量的角度，需要做好加工工艺的研究。

1做好图样工艺分析

对比普通机加工工件，线切割加工工件的图样工艺分析相对简单，需要分析的内容包括是否能够对凹凸角进行加工，加工精度是否能够满足工件形状、位置精度以及表面粗糙度的要求等。具体来讲，一是应该做好拐点也就是凹凸角的尺寸分析，通常来讲，电极线切割的轨迹与被加工面之间的距离应该控制在L=d/2+δ,工件凹角半径不能小于这个距离，凸角半径应该小于这个距离；二是加工精度分析，在数控电火花线切割加工中，加工精度的影响因素有很多，包括切割起始点、工件定位、切割轨迹、取件位置等，通过降低切割面线性度的方式，能够保证加工面的平滑均匀，减小垂直度，提升工件的形状精度。工件位置精度与机床本身的机械精度和控制精度密切相关，同时也会受到加工环节定位方式的影响，而表面粗糙度则主要取决于加工设备，如果采用快走丝加工的方式，工件表面粗糙度通常在0.63-2.5μm之间，如果采用慢走丝加工的方式，工件表面粗糙度通常在0.5-0.8μm之间[1]。

2关注电极丝选用

电极丝是数控电火花线切割中的主要加工工具，需要具备较高的熔点、强度以及较低的电阻率，而为了保证加工的顺利进行，电极丝还应该具备良好的导电性以及抗电蚀性。比较常用的电极丝材料包括石墨、钨丝、包芯丝黄铜丝等，其各自的特点如表1所示。

表1几种常用电极丝特点

材质丝径/mm特点

钨丝0.03-0.10强度高，成本高，能够对细、微、窄缝隙进行切割

铝丝要改成钼丝0.05-0.25强度高，一般用于快走丝机床，在对细、微、窄缝隙进行切割时可以用于慢走丝机床

紫铜0.10-0.25不易卷曲，不过强度较低，容易断裂，用于精加工或者低速切割

黄铜0.10-0.30能够减少蚀屑附着问题，工件表面粗糙度和平直度高，适用于高速加工

在对电极丝线径进行明确时，必须充分考虑工件厚度、切缝宽度以及拐角尺寸等因素，如果是特殊的微细加工，应该选择直径更小的电极丝。考虑到工件中存在有拐角和切缝，电极丝直径的选择经常出现与工件厚度冲突的情况[2]，对此，需要明确三者的对应关系（见表2）。

表2电极丝直径、工件拐角和工件厚度的对应关系

材质电极丝直径/mm拐角半径/mm工件厚度/mm

钨0.050.04-0.070-10

钨0.070.05-0.100-20

黄铜0.150.10-0.160-50

黄铜0.200.12-0.200-100

3确认穿丝孔位置

穿丝孔是工件切割程序执行的起始点，其位置是否合理，会直接影响工件加工的实际效果。穿丝孔一般会设置在工件基准点，孔径需要控制在3-10mm之间，而工件类型不同，穿丝孔的位置也会有所不同，大致可以分为两种类型：一是孔类或者凹模工件，在进行加工的过程中，为了减少初始切割距离，对数控编程进行简化，应该将穿丝孔和型孔边缘的距离控制在2-5mm之间；二是轴类或者凸模工件，为了防止在加工过程中出现工件的严重变形，穿丝孔位置和工件毛坯外沿的距离不能低于5mm[3]。

4明确加工参数

依照待加工工件的厚度，对脉冲电源的加工电流、功率输出、脉冲间隔以及脉冲宽度等参数进行合理设置，以此来改善工件的稳定性、表面粗糙度和精确度，具体的加工参数设置应该从工件本身厚度着眼，如表3所示。

表3加工参数与工件厚度的对应关系

工件厚度/mm加工电流/A功率输出脉冲间隔脉冲宽度/μA

20-301.53812

30-502.0-2.53-4724

60≥2.54-5724

80-100≥2.54724

150-180≥2.04840

250-280≥2.54940

在实践中可知，脉冲宽度越大，加工效率越高，但是加工面的粗糙度越差，而通过增大功率输出的方式，能够得到较大的加工电流。

5重视工作液选择

在数控电火花线切割中，加工工艺不同，对于工作也的需求也不同，而工件厚度和工件表面粗糙度同样会对工作液的选择产生影响。如果没有特殊要求，在对工作液进行选择时，应该考虑几个方面的特性：一是绝缘性，当绝缘性较高时，介质击穿需要消耗较大的能量，蚀减量会有所减少，而当绝缘性较低时，工作液有着很强的导电能力，无火花放电现象；二是冷却性，在电极放电瞬间，线切割非常容易出现局部温度过高的情况，需要借助工作液对其进行充分冷却，吸收多余热量，避免过热问题对于加工质量的影响；三是洗涤性，工作液必须具备较强的洗涤性才能保证切屑的及时排出[4]；四是防锈性，良好的防锈性能可以有效避免工件在加工过程中出现锈蚀的问题，也能够为数控机床的维护保养提供方便；五是无害性，工作液本身在加工过程中不能对作业人员产生毒害作用，同时也应该尽量减少废弃工作液的污染性。即便是同一类型的工作液，如果配比不同，实际应用效果也会有所不同，例如，在慢走丝机床加工中，如果工件有着不同的工艺要求，在对工作液进行选择时，应该采用不同配比的离子水来保证加工效果。

6断丝问题分析

在线切割加工中，断丝问题十分常见，其诱发因素多种多样，一是工件，部分经过热处理的工件会在材料内部产生应力，加工环节应力释放就会导致电极丝断裂，或者工件中存在有沙眼、气孔等不导电物质，加工过程中容易拉断电极丝，加工前需要做好工件的检查工作，释放应力，剔除不良材质；二是工作液，工作液配比不合理、供给量不足都可能导致电极丝烧断，需要技术人员做好工作液配比，调整后工作液的流速，保证回流通道畅通；三是数控程序，如果切割轨迹设置不当，电极丝在切割过程中容易出现断丝问题，必须对切割轨迹进行合理设置；四是切割工艺，加工参数设置不当，会加快电极丝磨损的速度，引发断丝问题，因此需要结合工件的材质、尺寸等，对加工参数信息优化[5]。

结语

总而言之，数控电火花线切割加工工艺相比较传统工艺优势明显，需要对操作工作中的工艺要求和注意事项进行明确，对存在的问题进行分析和处理，以保证加工的顺利进行，提升工件加工的效率和质量。

参考文献：

[1]郑军,王黎航.基于特征事件的数控电火花线切割加工工艺过程建模及能耗计算[J].计算机集成制造系统,2018,24(05):1124-1137.

[2]郭崇文.硬质合金YG6的电火花线切割加工工艺参数研究[D].太原理工大学,2015.

[3]李亮.数控电火花线切割加工工艺解析[J].高校实验室工作研究,2014,(01):39-40.

[4]孙君,沈迪强,郭峰.浅谈数控电火花线切割加工工艺[J].科技展望,2014,(02):36-37.

[5]王芳,张文涛.数控电火花线切割加工的工艺分析及处理[J].科技创新导报,2011,(24):56,58.