电火花线切割

电火花线切割机(Wire Electrical Discharge Machining简称WEDM)，属电加工范畴，是由前苏联拉扎联科夫妇研究开关触点受火花放电腐蚀损坏的现象和原因时，发现电火花的瞬时高温可以使局部的金属熔化、氧化而被腐蚀掉，从而开创和发明了电火花加工方法。线切割机也于1960年发明于前苏联，我国是第一个用于工业生产的国家。

电火花线切割是基于电极间脉冲放电时的电火花腐蚀原理。该技术利用连续移动的细金属丝(通常是钼丝或铜丝，称为电极丝)作为工具电极，对工件进行脉冲火花放电，从而蚀除金属、切割成型。这一过程中，工件接入脉冲电源正极，电极丝接高频脉冲电源负极，形成放电回路。

电火花线切割工作原理

1、电极丝与工件设置：

电极丝(如钼丝)作为工具电极，通过储丝筒作正反向交替移动。

工件安装在工作台上，并接入脉冲电源的正极。

2、脉冲电源供电：

脉冲电源发出连续的高频脉冲电压，同时加到工件电极和工具电极(电极丝)上。

脉冲电源提供的加工能量是电火花放电的基础。

3、工作液介质：

在电极丝与工件之间注入足够的具有一定绝缘性能的工作液(如水或水基工作液)。

工作液的主要作用是冷却、排屑和绝缘，确保放电过程的稳定进行。

4、放电间隙与火花放电：

当电极丝与工件间的距离小到一定程度时(通常认为放电间隙d电=0.01mm左右)，工作液介质被击穿。

电极丝与工件之间形成瞬时火花放电，产生瞬间高温(可达数千度)，使工件表面的金属局部熔化甚至气化。

5、金属蚀除与冲洗：

在高温和工作液介质的冲洗作用下，熔化和气化的金属被蚀除下来。

冲洗作用有助于清除加工中产生的碎屑，保持放电间隙的清洁和稳定。

6、数控编程与控制：

通过数控编程对电极丝的切割轨迹进行控制，实现精确加工。

数控系统根据预设的程序控制电极丝和工件的相对运动，保持脉冲放电的持续进行。

一、电火花线切割的特点

1、高精度加工：电火花线切割技术能够实现高精度的加工，特别是在加工复杂形状和精密细小的工件时表现出色。其加工精度可达到0.001mm级，表面质量也接近磨削水平。

2、广泛的材料适应性：该技术不受材料硬度、强度、脆性的限制，可以加工高熔点、高硬度难切削的材料，如硬质合金、陶瓷等。这使得它在加工特殊材料时具有独特的优势。

3、非接触式加工：电火花线切割是通过电火花的放电原理对工件进行加工，不存在显著的机械切屑力，因此对工件的物理性能影响较小，能够加工出较为平滑的切割面。

4、电极丝损耗小：由于电极丝是连续移动的，且单位长度的电极丝损耗较小，特别在低速走丝电火花线切割中，电极丝放电后不再使用，进一步减小了损耗对加工精度的影响。

5、自动化程度高：现代电火花线切割机床普遍采用数字化自动控制技术，能够实现自动编程、自动加工，大大提高了生产效率和加工精度。

6、环保节能：采用水或水基工作液作为介质，不仅有利于环保，还能实现无人安全运转，降低了生产过程中的安全隐患。

二、电火花线切割的用途

1、模具制造：在模具加工行业中，电火花线切割技术广泛应用于冷冲模、挤压模等模具的加工，能够加工出形状复杂、精度高的模具零件，显著提高了模具的制造效率和精度。

2、航空航天：在航空航天领域，电火花线切割技术用于加工各种复杂形状的零件，如发动机叶片、涡轮盘等，满足了航空航天产品对高精度、高可靠性的要求。

3、医疗器械：在医疗器械制造中，电火花线切割技术用于加工精密的医疗器械零件，如手术刀、植入物等，确保了医疗器械的精度和安全性。

4、精密仪器：在精密仪器制造领域，电火花线切割技术也发挥着重要作用，能够加工出各种微小、复杂的零件，满足精密仪器的制造需求。

一、日常保养

1、清洁与润滑

定期清洁机床表面，特别是导轨、螺杆和机床内部，确保没有金属屑、切割渣滓或其他污物。

润滑机床的各个部件，如导轨、螺杆、轴承等，以减少磨损并提高运行效率。

2、检查冷却液系统

确保冷却液充足且清洁，定期更换冷却液和滤芯，以防止冷却液中的污物和杂质损害机床。

3、检查电极丝

检查电极丝的磨损程度和张力，及时更换磨损严重的电极丝，确保切割质量和效率。

4、电气系统检查

定期检查电气系统，包括电缆、接线、开关和控制面板，确保没有松动的连接或电路问题。

5、操作环境控制

确保机床安装在干燥、清洁、通风良好的环境中，避免高温、潮湿或腐蚀性气体的影响。

二、定期维护

1、校准与调整

定期进行机床的校准，包括电极丝位置、切割速度、脉冲频率等参数的调整，确保其精度和稳定性。

2、驱动系统检查

检查机床的驱动系统，包括伺服马达和驱动器，确保它们正常工作并无异常噪音。

3、紧固件检查

定期检查和紧固所有螺丝、螺母和螺栓，确保机床的各个部件安全固定。

4、防护罩与安全装置检查

检查机床的防护罩和安全装置，确保它们没有损坏或松动，以保护操作员的安全。

三、特殊维护与保养

1、替换消耗件

根据使用情况定期更换消耗件，如电极丝、喷嘴、导电块等，以保持机床的最佳工作状态。

2、电气系统深度维护

对电气系统进行深度维护，如清洁接触器、检查继电器、测试绝缘电阻等，以确保电气系统的稳定性和安全性。

3、液压系统维护

如果机床配备液压系统，需要定期检查液压油的油位、油质和油温，并清洗或更换液压滤清器。

四、培训与记录

1、培训操作员

培训机床操作员，教导他们正确的操作和维护方法，以减少误操作造成的损坏。

2、维护记录

建立详细的维护记录，记录每次维护的时间、内容、更换的部件和维修结果等信息，以便跟踪机床的维护历史和性能变化。

1、图样分析：

分析待加工工件的图纸或CAD模型，确定加工路径、切割深度、切割速度等参数。

这一步是制定加工方案的基础，直接影响后续加工的精度和效率。

2、毛坯准备：

根据图样要求，准备合适的毛坯材料。

对毛坯进行必要的预处理，如去毛刺、校直等，以确保加工过程的顺利进行。

3、工艺准备：

选择合适的电极丝(如钼丝、铜丝等)，并调整其张紧度和位置。

配置工作液(如水或水基工作液)，并检查其绝缘性能和冷却效果。

设定脉冲电源的参数，如脉冲宽度、脉冲间隔、峰值电流等，以满足加工需求。

4、工件装夹和调整：

将毛坯工件安装在工作台上，并进行精确的定位和夹紧。

调整电极丝与工件之间的相对位置，确保放电间隙的准确性和稳定性。

5、程序编制：

根据图样和工艺要求，使用数控编程软件编制加工程序。

程序应包含电极丝的切割轨迹、切割速度、加工深度等关键信息。

6、加工及检验：

启动电火花线切割机床，按照编制好的程序进行加工。

在加工过程中，实时监控加工状态，如放电稳定性、电极丝损耗情况等。

加工完成后，对工件进行检验，包括尺寸精度、表面粗糙度等指标的测量和评估。

一、人身安全注意事项

1、穿戴防护用品：

工作前必须按照规定穿戴好防护用品，如工作服、工作帽、防护眼镜、绝缘手套等。

特别注意扎好袖口，防止衣物卷入机床中。

2、防触电措施：

禁止用湿手接触电源和机床控制面板。

在检修机床、电器或控制系统时，应先切断电源，防止触电。

3、操作规范：

操作者必须熟悉机床性能和操作技术，经培训合格后方可上岗。

严禁非线切割人员擅自动用线切割设备。

二、设备安全注意事项

1、机床检查与维护：

开机前检查机床各部件是否正常，如电极丝、工作液、润滑系统等。

定期检查机床的电气系统、传动系统和冷却系统，确保无故障运行。

2、电极丝管理：

检查电极丝的松紧度、磨损情况和垂直度，确保切割过程中电极丝的稳定性和精度。

更换电极丝时，应注意安全，避免电极丝扎手或甩出伤人。

3、工作液管理：

确保工作液充足且清洁，定期更换工作液和滤芯。

防止工作液溅出工作箱，避免污染环境和危害人体健康。

4、设备清洁与保养：

加工完毕后及时清理机床表面和内部的杂质和废料。

定期对机床进行保养，如润滑、紧固螺丝等。

三、加工质量注意事项

1、工艺参数设置：

根据加工材料和要求，合理设置脉冲电源参数(如脉冲宽度、脉冲间隔、峰值电流等)。

确保加工参数在机床允许范围内，防止因参数设置不当导致断丝或加工质量下降。

2、工件装夹与定位：

工件装夹前应清理干净锈渣、杂质，确保装夹表面平整。

工件装夹位置应有利于工件找正和编程切割，避免与机床行程或电极丝发生干涉。

3、加工过程监控：

加工过程中应密切关注机床运行状态和加工质量。

如发现异常现象(如短路、断丝、加工速度变慢等)，应及时停机检查并处理。

四、其他注意事项

1、环境要求：

机床应安装在干燥、通风、无腐蚀性气体的环境中。

远离易燃、易爆物品，防止发生火灾或爆炸事故。

2、安全培训：

操作人员应定期接受安全培训和使用说明培训，提高安全意识和操作技能。

3、记录与总结：

加工完毕后应做好记录工作，包括加工参数、加工时间、加工质量等信息。

定期对加工过程进行总结和分析，不断优化加工工艺和提高加工效率。

一、数控系统故障

故障现象：数控系统是电火花线切割机床的核心部分，一旦出现故障，会导致整个设备无法正常运行。常见的故障包括控制程序出错、电脑故障等。

排除方法：

首先检查数控系统软件是否正常，并及时更新或升级软件。

检查数控系统硬件是否正常运行，如出现故障，需要及时更换或修理硬件部件。

二、钼丝磨损与断丝

故障现象：钼丝磨损是线切割过程中常见的问题，会导致切割质量下降;断丝则会导致加工中断。

排除方法：

定期检查钼丝磨损情况，根据需要更换钼丝。确保钼丝安装正确，避免过度磨损。

对于断丝问题，应检查进给速度、电流大小、工作液是否正常喷出、钼丝在贮丝筒上的绕丝松紧度、导轮及轴承的磨损情况等因素，并逐一排除。

三、电机故障

故障现象：电机故障可能导致切割不准确，可能是电机老化、短路或其他电路问题。

排除方法：

维修或更换故障的电机，确保电机正常运转。

检查电机驱动电路和供电系统，确保无短路或断路现象。

四、导轨损坏

故障现象：导轨是电火花线切割机床的重要组成部分，其耐磨性和精度对加工质量影响很大。导轨损坏会导致加工精度下降。

排除方法：

检查导轨是否松动或轨道表面是否磨损，如果有磨损，需要及时更换导轨。

加强设备的日常保养，定期清洁和润滑导轨，以延长其使用寿命。

五、工作台问题

故障现象：工作台不稳定或不平整可能影响切割质量。

排除方法：

调整或更换工作台，确保其稳固且平整。

定期检查工作台的水平度和紧固情况，及时进行调整和紧固。

六、切割不稳定

故障现象：切割不稳定可能是由于切割速度过快、钼丝磨损或电解液不足等原因导致的。

排除方法：

通过降低切割速度、更换钼丝或及时添加电解液等措施来解决。

检查并调整切割参数，确保其在合理范围内。

七、工作液问题

故障现象：工作液使用不当或变质会影响切割效果和机床寿命。

排除方法：

经常保持工作液的清洁，合理配制工作液。

定期检查工作液的性能和浓度，及时更换或补充。

八、工件固定不当

故障现象：工件固定不当会导致切割位置偏移或工件损坏。

排除方法：

学习正确的工件固定方法，确保工件牢固固定。

检查并调整工件夹紧装置，确保其夹紧力适中且均匀。

九、其他常见故障

电压表无电压指示：检查熔断器、整流桥和线路是否短路或接触不良，及时更换或修复。

加工电流异常增大：检查VMOS功率管、振荡电路、反向二极管和控制卡等部件是否损坏，及时更换或修复。