数控电火花线切割加工
1 引言
数控电火花线切割加工是一项涉及多门学科的综合性技术，是模具制造中的主力装备。成型塑料制品的模具简称为塑料模具，塑料模具生产的塑料制品在机械、电子工业中有着广泛的应用。在金属加工中，数控电火花线切割始终是塑料模加工的利器。不论是动模、定模、零配件，还是特殊加工场合，只要编制出正确的数控程式，电火花线切割在塑料要模中发挥着越来越重要的作用。
线切割主要用于加工各种形状复杂和精密细小的工件，例如冲裁模的凸模、凹模、凸凹模、固定板、卸料板等，成形刀具、样板、电火花成型加工用的金属电极，各种微细孔槽、窄缝、任意曲线等，具有加工余量小、加工精度高、生产周期短、制造成本低等突出优点，已在生产中获得广泛的应用，目前国内外的电火花线切割机床已占电加工机床总数的60%以上。
根据电极丝的运行速度不同，电火花线切割机床通常分为两类：一类是高速走丝电火花线切割机床（WEDM-HS），其电极丝作高速往复运动，一般走丝速度为8～10m/s，电极丝可重复使用，加工速度较高，但快速走丝容易造成电极丝抖动和反向时停顿，使加工质量下降，是我国生产和使用的主要机种，也是我国独创的电火花线切割加工模式；另一类是低速走丝电火花线切割机床（WEDM-LS），其电极丝作低速单向运动，一般走丝速度低于0.2m/s，电极丝放电后不再使用，工作平稳、均匀、抖动小、加工质量较好，但加工速度较低，是国外生产和使用的主要机种。
根据对电极丝运动轨迹的控制形式不同，电火花线切割机床又可分为三种：一种是靠模仿形控制，其在进行线切割加工前，预先制造出与工件形状相同的靠模，加工时把工件毛坯和靠模同时装夹在机床工作台上，在切割过程中电极丝紧紧地贴着靠模边缘作轨迹移动，从而切割出与靠模形状和精度相同的工件来；另一种是光电跟踪控制，其在进行线切割加工前，先根据零件图样按一定放大比例描绘出一张光电跟踪图，加工时将图样置于机床的光电跟踪台上，跟踪台上的光电头始终追随墨线图形的轨迹运动，再借助于电气、机械的联动，控制机床工作台连同工件相对电极丝做相似形的运动，从而切割出与图样形状相同的工件来；再一种是数字程序控制，采用先进的数字化自动控制技术，驱动机床按照加工前根据工件几何形状参数预先编制好的数控加工程序自动完成加工，不需要制作靠模样板也无需绘制放大图，比前面两种控制形式具有更高的加工精度和广阔的应用范围，目前国内外95%以上的电火花线切割机床都已采用数控化。
切割属电加工范畴,是由前苏联人发明的,我国是第一个用于工业生产的国家,当时由复但大学和苏州长风机械厂合作生产的这是最早的机型叫复旦型,我们国内在此基础上发展了快走丝系统(HS).欧美和日本发展了慢走系统(LS),
主要区别：是
1、电极丝我国采用钨钼合金丝,国外采用黄铜丝。
2、我国采用皂化工作液,国外采用去离子水。
3、我国的走丝速度为11米/秒左右,国外为3~5米/分。
4、我们的电极丝是重复利用的直到断丝为至,国外是走过后不再重用。
5、我们的精度不如国外高。
1.1数控电火花切割加工原理与特点 1.1.1数控电火花切割加工原理
电火花数控线切割加工的过程中主要包含下列三部分内容(如图a所示): （1）电极丝与工件之间的脉冲放电。
（2）电极丝沿其轴向(垂直或Z方向)作走丝运动。 （3）工件相对于电极丝在X、Y平面内作数控运动。
(1)电火花线切割加工时电极丝和工件之间的脉冲放电
电火花线切割时电极丝接脉冲电源的负极，工件接脉冲电源的正极。在正负极之间加上脉冲电源，当来一个电脉冲时，在电极丝和工件之间产生一次火花放电，在放电通道的中心温度瞬时可高达10000°C以上，高温使工件金属熔化，甚至有少量气化，高温也使电极丝和工件之间的工作液部分产生气化，这些气化后的工作液和金属蒸气瞬间迅速热膨胀，并具有爆炸的特性。这种热膨胀和局部微爆炸，将熔化和气化了的金属材料抛出而实现对工件材料进行电蚀切割加工。通常认为电极丝与工件之间的放电间隙在0.O1mm左右，若电脉冲的电压高，放电间隙会大一些。
为了电火花加工的顺利进行，必须创造条件保证每来一个电脉冲时在电极丝和工件之间产生的是火花放电而不是电弧放电。首先必须使两个电脉冲之间有足够的间隔时间，使放电间隙中的介质消电离，即使放电通道中的带电粒子复合为中性粒子，恢复本次放电通道处间隙中介质的绝缘强度，以免总在同一处发生放电而导致电弧放电。一般脉冲间隔应为脉冲宽度的4倍以上。
为了保证火花放电时电极丝不被烧断，必须向放电间隙注人大量工作液，以便电极丝得到充分冷却。同时电极丝必须作高速轴向运动，以避免火花放电总在电极丝的局部位置而被烧断，电极丝速度约在7~10m/s左右。高速运动的电极丝，还有利于不断往放电间隙中带入新的工作液，同时也有利于把电蚀产物从间隙中带出去。
电火花线切割加工时，为了获得比较好的表面粗糙度和高的尺寸精度，并保证电极丝不被烧断，应选择好相应的脉冲参数，并使工件和钼丝之间的放电必须是火花放电，而不是电弧放电。 (2)电火花线切割加工的走丝运动
为了避免火花放电总在电极丝的局部位置而被烧断，影响加工质量和生产效率。在加工过程中电极丝沿轴向作走丝运动。走丝原理如图b所示。钼丝整齐地缠绕在储丝筒上，并形成一个闭合状态，走丝电机带动储丝筒转动时，通过导丝轮使钼丝作轴线运动。
(3)X、Y坐标工作台运动
工件安装在上下两层的X、Y坐标工作台上，分别由步进电动机驱动作数控运动。工件相对于电极丝的运动轨迹，是由线切割编程所决定的。
1.1.2数控电火花切割加工特点
数控电火花线切割是数字系统控制下直接利用电能加工工件的一种方法，因一些与其他加工方相比有自己独立的特点：
（1）直接利用线状的电极丝作电极，不需要制作专用电极，可节约电极的设计、制造费用。
（2）可以加工用传统切削加工方法难以加工或无法加工的形状复杂的工件。对不同的工件只需编制不同的控制程序，对不同形状工件都很容易实现自动加工，很适合小批量形状复杂零件、单件和试制品的加工，且加工周期短。
（3）利用电蚀加工原理，电极丝与工件不直接接触，两者之间的作用很小，故而电极丝、夹具不需要太高强度。
（4）传统的车、铣、钻加工中，刀具硬度必须比工件大，而数控电火花线切割机床电极丝材料不必比工件材料硬，可节省辅助时间和刀具费用。
（5）直接利用电、热能进行加工，可以方便地对影响加工精度的加工参数（脉冲宽度、间隔、伺服速度等）进行调整，有利于加工精度提高，便于实现加工过程的自动化控制。
（6）工作液一般采用水基乳化液或纯水，成本低，不会发生火灾。
（7）利用四轴或五轴联动，可加工锥度、上下面异形体或回转体等零件。
（8）由于电极丝比较细，可以方便地加工微细异形孔、窄缝和复杂截面的型柱、型孔。由于切缝很窄，实际金属去除量很少，材料的利用率很高。对加工、节约贵重金属有重要意义。
（9）采用移动的长电极丝进行加工，使单位长度电极丝的损耗较少，从而对加工精度的影响比较小，特别在慢走丝线切割加工中，电极丝一次性使用，电极丝损耗对加工精度的影响更小。
正是由于电火花线切割加工有许多突出确良特点，因面在国内外发展都很快，在塑料模具加工中已获得了广泛的应用。
电火花线切割要求有严格的工作环境
（1）满足线切割机床所要求的空间尺寸；
（2）选择能承受机床重量的场所；
（3）选择没有振动和冲击传入的场所。
线切割放电机床是高精度加工设备，如果所放置的地方有振动和冲击，将会对机台造成严重的损伤，从而严重影响其加工精度，缩短其使用寿命，甚至导致机器报废。
（4）选择没有粉尘的场所，避免流众多的通道旁边；
线切割放电机器之本身特性，其空气中有灰尘存在，将会使机器的丝杆受到严重磨损，从而影响使用寿命；
线切割放电机器属于计算机控制，计算机所使用的磁盘对空气中灰尘的要求相当严格的，当磁盘内有灰尘进入时，磁盘就会被损坏，同时也损坏硬盘；线切割放电机本身发出大量热，所以电器柜内需要经常换气，若空气中灰尘太多，则会在换气过程中附积到各个电器组件上，造成电器组件散热不良，从而导致电路板被烧坏掉。因此，机台防尘网要经常清洁。
（5）选择温度变化小的场所，避免阳光通过窗户和顶窗玻璃直射及靠近热流的地方
高精密零件加工之产品需要在恒定的温度下进行，一般为室温20C；
由于线切割放电机器本身工作时产生相当大的热量，如果温度变化太大则会对机器使用寿命造成严重影响。
（6）选择屏蔽屋：因线切割放电加工过程属于电弧放电过程，在电弧放电过程中会产生强烈的电磁波，从而对人体健康造成伤害，同时会影响到周围的环境.
（7）选择通风条件好，宽敞的厂房，以便操作者和机床能在最好的环境下工作.
1.2数控电火花切割机床
1.2.1电火花线切割机床分类
1.按走丝的速度分为：可分为慢速走丝方式和高速走丝方式线切割机床
2.按加工特点分为：可分为大、中、小型以及普通直臂切割型与锥度切割型线切割机床。
3.按脉冲形式分为：可分为RC电源、晶体管电源、分组脉冲电源及自适应控制电源线切割机床。
1.3数控电火花线切割工艺基础
1.3.1模坯准备 1.3.2工件的装夹与调整 1.3.3电极丝的选用和调整 1.3.4工艺参数的选择
1.4数控电火花切割机床的基本编程方法
1.4.13B格式编制程序 1.4.2Pre编程
