數控電火花線切割加工原理

電火花數控線切割加工的過程中主要包含下列三部分內容(如圖a所示):

   （1）電極絲與工件之間的脈沖放電。

   （2）電極絲沿其軸向(垂直或Z方向)作走絲運動。

   （3）工件相對于電極絲在X、Y平面內作數控運動。

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圖a  電火花線切割加工原理圖

(1)電火花線切割加工時電極絲和工件之間的脈沖放電

電火花線切割時電極絲接脈沖電源的負極，工件接脈沖電源的正極。在正負極之間加上脈沖電源，當來一個電脈沖時，在電極絲和工件之間產生一次火花放電，在放電通道的中心溫度瞬時可高達10000°C以上，高溫使工件金屬熔化，甚至有少量氣化，高溫也使電極絲和工件之間的工作液部分產生氣化，這些氣化后的工作液和金屬蒸氣瞬間迅速熱膨脹，并具有爆炸的特性。這種熱膨脹和局部微爆炸，將熔化和氣化了的金屬材料拋出而實現對工件材料進行電蝕切割加工。通常認為電極絲與工件之間的放電間隙在0.O1mm左右，若電脈沖的電壓高，放電間隙會大一些。

為了電火花加工的順利進行，必須創造條件保證每來一個電脈沖時在電極絲和工件之間產生的是火花放電而不是電弧放電。首先必須使兩個電脈沖之間有足夠的間隔時間，使放電間隙中的介質消電離，即使放電通道中的帶電粒子復合為中性粒子，恢復本次放電通道處間隙中介質的絕緣強度，以免總在同一處發生放電而導致電弧放電。一般脈沖間隔應為脈沖寬度的4倍以上。

    為了保證火花放電時電極絲不被燒斷，必須向放電間隙注人大量工作液，以便電極絲得到充分冷卻。同時電極絲必須作高速軸向運動，以避免火花放電總在電極絲的局部位置而被燒斷，電極絲速度約在7~10m/s左右。高速運動的電極絲，還有利于不斷往放電間隙中帶入新的工作液，同時也有利于把電蝕產物從間隙中帶出去。

    電火花線切割加工時，為了獲得比較好的表面粗糙度和高的尺寸精度，并保證電極絲不被燒斷，應選擇好相應的脈沖參數，并使工件和鉬絲之間的放電必須是火花放電，而不是電弧放電。

(2)電火花線切割加工的走絲運動

為了避免火花放電總在電極絲的局部位置而被燒斷，影響加工質量和生產效率。在加工過程中電極絲沿軸向作走絲運動。走絲原理如圖b所示。鉬絲整齊地纏繞在儲絲筒上，并形成一個閉合狀態，走絲電機帶動儲絲筒轉動時，通過導絲輪使鉬絲作軸線運動。

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圖b  走絲機構原理圖

(3)X、Y坐標工作臺運動

工件安裝在上下兩層的X、Y坐標工作臺上，分別由步進電動機驅動作數控運動。工件相對于電極絲的運動軌跡，是由線切割編程所決定的。

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圖c  上層工作臺的傳動示意圖