數控線切割工具機

電火花線切割加工簡稱“線切割”。它是採用電極絲（鉬絲、鎢鉬絲等）作為工具電極，在脈衝電源的作用下，工具電極和加工工件之間形成火花放電，火花通道瞬間產生大量的熱，使工件表面熔化甚至汽化。線切割工具機通過XY托板和UV托板的運動，使電極絲沿著與預定的軌跡運動，從而達到加工工件的目的。

基本介紹

• 中文名：數控線切割工具機
• 外文名：CNC wire-cut machine
• 組成：工作檯、走絲機構
• 發展開始時間：20世紀50年代末

概念

數控電火花線切割加工(Wire Cut EDM)與電火花成形加工一樣，也是直接利用電能與熱能對工件進行加工的，可加工一般切削加工方法難以加工的各種導電材料，如高硬、高脆、高韌、高熱敏性的金屬或半導體材料。作為機加工的重要補充之一，電火花線切割加工為新產品試製、精密細微零件和模具的製造開闢了一條新的途徑，如衝壓模具的凸凹模、電火花成形工具機的工具電極、工件樣板、工具量規和細微複雜形狀的小工件或窄縫等，並可以對薄片重疊起來加工以獲得一致尺寸。自20世紀50年代末開始套用以來，數控電火花線切割加工憑著自己獨特的特點獲得了極其迅速的發展，已逐步成為一種高精度高自動化的加工方法，目前已被廣泛套用於儀器、儀表、電子、汽車等各種製造行業。

加工原理

在日常生活中，經常看到電器在開關閉合或斷開的瞬間產生火花，火花所產生的高溫在觸點上融化出現凸凹不平的斑點，這就是電腐蝕現象。它會造成開關接觸不良，最終損壞，這是電腐蝕現象有害的一面。但是隨著人們對電腐蝕現象的深入研究，目前不但能夠通過科學的方法減小並防止腐蝕，而且已經成功的利用電腐蝕對金屬進行各種加工，從而發明了電火花加工方法。

基本組成

數控線切割工具機由工作檯、走絲機構、供液系統、脈衝電源和控制系統等組成。

工作檯

工作檯又稱為切割台，由工作檯面、中托板和下托板組成，工作檯面用以安裝夾具和被切割工件，中托板和下托板分別由步進電動機拖動，通過齒輪變速機滾珠絲槓傳動，完成工作檯面的縱向和橫向運動。工作檯面的縱、橫向運動既可以手動完成，又可以自動完成。

走絲機構

走絲機構主要由儲絲筒、走絲電動機和導輪等部件組成。儲絲筒安裝在儲絲筒托板上，由走絲電動機通過聯軸器帶動，正反轉動。儲絲筒的正反旋轉運動通過齒輪同時傳給儲絲筒托板的絲槓，使托板作往復運動。電極絲安裝在導輪和儲絲筒上，開動走絲電動機，電極絲以一定的速度作往復運動，即走絲運動。

供液系統

供液系統由工作液箱、液壓泵、噴嘴組成，為工具機的切割加工提供足夠、合適的工作液。工作液主要有礦物油、乳化液和去離子水等。其主要作用有：對電極、工件和加工屑進行冷卻，產生放電的爆炸壓力，對放電去區消電離及對放電產物除垢。

脈衝電源

脈衝電源是產生脈衝電流的能源裝置。線切割脈衝電源是影響線切割加工工藝指標最關鍵的設備之一。為了滿足切割加工條件和工藝指標，對脈衝電源的要求為：較大的峰值電流，脈衝寬度要窄，要有較高的脈衝頻率，線電極的損耗要小，參數設定方便。

控制系統

對整個線切割加工過程和鉬絲軌跡做數字程式控制，可以根據ISO格式和3B、4B格式的加工指令控制切割。工具機的功能主要是由控制系統的功能決定的。

特點和用途

線切割的加工精確度可達±0.01mm，表面粗糙度Rα為1.25～2.5um。線切割可以加工用一般切削加工方法難以加工或無法加工的硬質合金和淬火剛等高硬度、複雜輪廓形狀的板狀金屬工件，特別是對沖裁（落料）模具中的凸凹模尤其適用。數控線切割加工是機械製造中不可缺少的一種先進的加工方法，具有如下特點：

（1）利用電蝕原理加工，電極絲與工件不直接接觸，兩者之間的作用力很小，因而工件的變形很小，電極絲、夾具不需要太高的強度。

（2）直接利用線狀的電極絲作電極，不需要製作專用電級，可節約電極設計、製造費用。

（3）可以加工用傳統切削加工方法難以加工或無法加工的形狀複雜的工件。由於數控電火花線切割工具機是數字控制系統，因此加工不同的工件只需編制不同的控制程式，對不同形狀的工件都很容易實現自動化加工。很適合於小批量形狀複雜零件、單件和試製品的加工，加工周期短。

（4）採用四軸聯動，可加工錐度、上、下面異形體等零件。

（5）傳統的車、銑、鑽加工中，刀具硬度必須比工件硬度大，而數控電火花切割工具機的電極絲不必比工件材料硬，可以加工硬度很高或很脆，用一般切割法難以加工或無法加工的材料。在加工中作為刀具的電極絲無需刃磨，可節約輔助時間和刀具費用。

（6）直接利用電、熱能進行加工，可以方便對影響加工精度的加工參數（如脈衝寬度、間隔、電流）進行調整，有利於加工精度的提高，便於實現加工過程的自動化控制。

（7）工作液採用水機乳化液，成本低、不會發生火災。

（8）電火花切割不能加工非導電材料。

（9）與一般切割加工相比，線切割加工的金屬去除率低，因此加工成本高，不適合形狀簡單的大批量零件加工。

參數標準

線切割工具機按電極絲運動的速度可分為高速走絲和低速走絲。電極絲運動速度7～10m/s的為高速走絲，低於0.2m/s的為低速走絲，國內現有線切割工具機大多為前者，國外的產品和國內近些年開發的線切割工具機大多為後者。

我國工具機型號的編制是根據JB 1899-76《金屬切割工具機型號編制方法》之規定進行的，工具機型號有漢語拼音字母和阿拉伯數字組成，它表示工具機的類別、特性和基本參數。

安全操作問題

任何數控線切割工具機操作者在使用工具機之前都必須熟悉工具機的安全問題，有牢固的安全意識，注意保護人身安全和工具機安全，這是合格的工具機使用者的基本素養。數控線切割工具機的安全有多個方面，操作者必須熟悉工具機的性能與結構，掌握操作程式，嚴格遵守安全守則和操作維護規程。沒有經過培訓的人員不能操作設備，初學者操作時需要有監督人員。工具機車間需要常備安全防火措施。

開動工具機前應先做好下列工作：檢查工具機各部分是否完好，潤滑液情況是否良好，各接線是否接好。工作檯在x和y方向是否運行良好，卷絲筒是否運行良好。

安裝工件時，也需要注意安全問題，將需切割的工件置於工作檯用壓板螺絲固定，在切割整個型腔時，工件和工作檯不能碰著線架，應在安裝鉬絲穿過工件上的預留孔，經過找正後才能切割。工件安裝要夾穩，預緊力要足夠，要檢查工作表面是否平直。

切割工件時，先啟動滾絲筒，再按走絲按鈕，待導輪轉動後再啟動工作液電機，打開工作液閥。如在切割途中停車或加工完畢停機時，必須先關變頻器，切斷高頻電源，再關工作液泵，待導輪上工作液甩掉後，最後關斷滾絲筒電機。