数控电火花线切割加工是一种特种加工工艺，它利用电蚀加工原理，采用金属导线作为工具电极切割工件，以满足加工要求。机床通过数字控制管理系统的控制，可按加工要求，自动切割任意角度的直线和圆弧。目前，这类机床一般适用于切割淬火钢、硬质合金等金属材料，非常适合于一般金属切削机床难以加工的细缝槽或形状复杂的零件，在模具行业的应用尤为广泛。7.1.1线切割机床及其组成线切割机床主要分机床主体和控制部分两大部分。机床主体是通过控制柜发出的脉冲信号和高频电流来完成对工件的加工的。脉冲信号控制机床的动作，高频电流提供放电时所需的能量。控制部分的作用是加工者可通过你自己所要加工的零件图在控制柜的电脑上画出图形、生成G代码或3B代码（也可以直接输入3B、4B编程指令），通过数据接口发送给机床的伺服系统，从而来使机床执行动作。高速走丝线所示，主要由机床、脉冲电源、控制管理系统三大部分所组成。机床由床身6、工作台（由上滑板4与下滑筒也称之为走丝系统。其中主要部件的工作原理如下：4-上滑板5-下滑板6-床身7-电源、控制柜图7-1高速走丝线切割机线切割机床的床身一般为铸件，是坐标标工作台、绕丝机构及丝架的支承和固定基础，一般会用箱式结构，应有足够的强度和刚度。一般在机床内部安放电源和工作液箱，有的机床考虑到电源及工作液泵的振动，将电源和工作液箱放在床身以外。线切割机床是通过坐标工作台与电极丝的相对运动来完成对零件的加工。坐标工作台如图7-2所示，由底座9、中滑板、上滑板5、导轨、丝杠6、变速齿轮副2、3，步进电动机1等组成。步进电动机1通过齿轮副2、3传动，带动丝杠6旋转并向前移动，丝杠6空套在滑板5上通过滚珠7带动滑板5向前进，滑板5与底座8之间用弹簧8保证丝杠后退时，滑板5随之后退，并消除丝杆螺母4的间隙。滑板5通过对合式滚动导轨装在底座9上。X、Y轴滑板结构相同。因为丝杠6空套在滑板5上的轴承中，在正向作用力克服弹簧力推动工作台时，工作台5即可向前移动。图7-2坐标工作原理图走丝机构使电极丝以一定的速度运动并保持一定的张力。在高速走丝机床上，一定长度的电极丝被平整地卷绕在贮丝筒上，如图7-3所示。电极丝张力与排绕时拉紧力有关，贮丝筒通过联轴节与驱动电机相连。为了重复使用电极丝，电动机专门由换向装置控制作正反向交替运转。走丝速度一般为8～10m/s。图7-3高速走丝机构在电火花线切割工艺流程中，需要稳定地供给有一定绝缘性能的工作介质——工作液，以冷却电极丝和工件，排除电蚀产物等，这样才可以保证火花放电持续进行。如图7-4所示，一般线切割机床的工作液系统包括：工作液箱9、工作液泵8、流量控图7-4线工作液的质量及清洁程度在某一种意义上对线切割工作起着很大的作用。如图7-5所示，用过的工作液经管道流到漏斗5，再经磁钢2、泡沫塑料3、纱布1流入水池中。这时基本上已将电蚀物过滤掉，再流经两块隔墙4，铜网布6，磁钢2，工作液得到过滤复原，7为工作液泵。此种过滤装置不需特殊设备，方法简单，可靠实用，设备费用一定要注意：水箱内壁不能涂涂料，要做镀锌处理，工作液的粘度要小些，否则泡沫塑料会堵塞，水泵的进水口要装铜丝网。11图7-6电火花加工机床的型号表示方法例如：DK7725中，D表示电火花加工机床，K表示数控，77和25表示工作台横向行程为250mm的数控电火花线按控制方式分，有靠模仿形控制、光电跟踪控制、数字程序控制和微机控制线切割机床等。按脉冲电源形式分，有RC电源、晶体管电源、分组脉冲电源和自适应控制电源线切割机床等。按加工特点分，有大、中、小型以及普通直壁切割型与锥度切割型，还有切割上下异形的线切割机床等。按走丝速度分，有快速走丝方式和慢速走丝方式的线所谓线切割加工，就是以移动着的细丝（直径约为0.5mm以内）做工具电极，并在金属丝与工件间通以脉冲电流，利用脉冲放电的电腐蚀作用对工作进行切割加工。线所示。工件上事先钻好穿丝孔，电极丝穿过工件上的穿丝孔，经导轮由走丝机构带动进行轴向走丝运动。工件通过绝缘板安装在工作台上，由数控装置按加工程序指令控制沿X、Y两个坐标方向挪动而合成所需的直线、圆弧等平面轨迹。在移动的同时，线电极和工件间不断地产生放电腐蚀现象，工作液通过喷嘴注入，将电蚀产物带走，最后在金属工件上留下细丝切割形成的细缝轨迹线，进而达到了使一部分金属与另一部分金属分离的加工要求。14图7-7线切割加工原理图线切割的精度要求能够达到0.01mm，表面粗糙度为1.25～2.5。由于线切割加工不使用金属切削刀具，它通过放电获得高温将工件熔化腐蚀进而分离，因此它不受被加工工件硬度的限制。这类机床一般适用于切割淬火钢、硬质合金等硬度高的金属材料，在模具行业中应用广泛。15我国已颁布的《电火花线)标准，作为各机床生产厂商在设计开发新产品时的标准。如表7-1所示，为DK77系列数控电火花线切割机床的主要型号及技术参数。表7-1DK77系列数控电火花线切割机床的主要型号及技术参数16数控电火花线切割机床的主要技术参数包括：工作台行程(纵向行程横向行程)、最大切割厚度、加工表面粗糙度、加工精度、切割速度以及数控系统的控制功能等。表7-2为DK7725型数控电火花线切割机床的主要型号及技术参数。17表7-2DK7725型数控电火花线切割机床的主要型号及技术参数。1819线切割加工时，高速走丝机床的上导轮（或低速走丝机床的上导向器）与下导轮（或下导向器）的距离由加工工件的厚度决定。上导轮与下导轮的距离越小，电极丝运行时振动的振幅越小，加工粗糙度越低。线架的下臂是固定的，上臂是可调的。高速走丝线切割机床是靠手摇手轮调整Z轴行程，低速走丝线切割机床是按Z轴键自动调整Z轴行程。要注意的是，高速走丝机床在调整Z轴行程前须松开锁紧螺钉，调整后须旋紧锁紧螺钉，而低速走丝线切割机床是自动锁紧。Z轴即上臂的升降位置由工件的上表面决定，高速走丝线切割机床的上臂下表面与工件上表面的距离一般是10～20mm，低速走丝线切割机床Z轴行程的调整须按照具体的说明书要求而定。20我们大家都知道凹模的图形是封闭的，因此工件在切割前必须加工出穿丝孔，以保证工件的完整性。因此，在工件装夹完毕后，线切割机床的上丝与穿丝是加工前重要准备工作之一。如图7-8所示，上丝操作就是将电极丝从丝盘绕到高速走丝线切割机床的贮丝筒上的过程。不同和机床操作的流程有所差异，一般由以下几个步骤组成。21图7-8上丝操作示意图图7-9贮丝筒操作面（1）如图7-9所示，上丝之前要先移开左、右行程开关，再启动丝筒，将其移到行程左端或右端的极限位置（目的是将电极丝上满，如果不需要上满，则需要与极限位置有一段距离）。（2）上丝过程中要打开上丝电机起停开关，并旋转上丝电机电压调节按钮以调节上丝电机的反向力矩（目的是保证上丝过程中电极丝上有均 （3）操作时要按照机床说明书，按上丝示意图提示将电极丝从丝盘绕到贮丝筒上。 注意应在上丝前试好左右行程开关与丝筒旋转方向、丝筒移动方向的对应关系，以确定上丝时启 动的行程开关。 23 （1）拉动电极丝头，按照操作说明书依次绕接各导轮、导电块至贮丝筒。在操作中要注意手 的力度，防止将电极丝打折。 （2）穿丝开始时，首先要保证贮丝筒上的电极丝与辅助导轮、张紧轮、主导轮在同一个平面 上，否则在运丝过程中，贮丝筒上的电极会重叠， 因此导致断丝。 （3）穿丝后人工启动行程开关时，要注意丝筒移动的方向，并要调整左右行程档杆，使贮丝筒左 右往返换向时，贮丝筒左右两端留有3～5mm的电 极丝余量。 24 在对精度要求比较高的零件或带有锥度的零件进行切割加工时，要重新校正电极丝对工作台的垂直度。电极丝 垂直度找正的方法通过有两种：一种是利用找正块找正； 一种是利用校正器找正。 找正块是一个六方体或类似六方体，如图7-10a所示。在校正电极丝垂直度时，首先目测电极丝的垂直度，若是明 显不垂直，则调节U、V轴，使电极丝大致垂直工作台；然 后找正块放在工作台上，在弱加工条件下，将电极丝沿X 轴缓缓移向找正块。当电极丝快碰到找正块时，电极丝与 找正块之间产生火花放电，肉眼观察产生的火花。若火花 上下均匀，如图7-10 b所示，则表明该方向上电极丝垂直 度较好；若下面火花多，如图7-10 c所示，则说明电极丝 右倾，应将U轴的值调小，直至火花上下均匀；若上面火 花较多，如图7-10 d所示，则说明电极丝左倾，故将U轴 的值调大，直至火花上下均匀。同理，调节V轴的值，使 电极丝在V轴上垂直度良好。 25 找正块b垂直度较好 c垂直度较差（右倾） 图7-10用火花法找正电极丝垂直度 26 找正块使用一次后，其表面会留下微小的放电痕迹。下次找正时，要重新换位置，不可以再用有放电痕迹的位 置碰火花校正电极丝的垂直度。 在精密零件加工前，分别校正U、V轴的垂直度，需要再检验电极丝垂直度校正的效果。具体方法是：重新分别 从U、V轴方向碰火花，看火花是否均匀。若U、V方向上火 花均匀，则说明电极丝垂直度较好；若U、V方向上火花不 均匀，则重新校正，再检验。 在校正电极丝垂直度之前，电极丝应张紧，张力与加工中使用的张力大致相同。 校正器是一个触点与指示灯构成光电校正装置，电极丝与触点接触时指示灯亮。它的灵敏度较高，使用起来更便捷且直观。底座用耐磨不变形的大理石或 花岗岩制成，如图7-11所示。 图7-11垂直度校正器 28 使用校正器进行校正电极丝垂直度的方法与火花法大致类似，所图7-12所示，主要区别是：火 花法是观察火花上下是否均匀，而用校正仪则是 观察指示灯。若在校正过程中，指示灯同时亮， 则说明电极丝垂直度良好，否则需要校正。 在使用校正器校正电极丝垂直度的过程中，要注意以下几点： 若加工零件精度高，则电极丝垂直度在校正后需要检查，其方法与火花法类似。 29 工件的装夹形式对加工精度有直接影响。线切割机床的夹具最简单。一般是在通用夹具上采 用压板螺钉固定工件。当然有时也会用到磁力夹 具、旋转夹具或专用夹具。工件在装 夹时一般要注意以下几点： （1）工件的基准表面应清洁无毛刺，经热处理的工件，在穿丝孔内及扩孔的台阶处，要清除 热处理残物及氧化皮。 （2）夹具应具有必要的精度，将其稳固地固定在工作台上，拧紧螺丝时用力要均匀。 （3）热处理件要充分回火去应力，平磨件要充分退磁。 30 （4）工件装夹的位置应有利于工件找正，并应与机床行程相适应，工作台移动时工 件不得与丝架相碰。 （5）对工件的夹紧力要均匀，不得使工件变形或翘起。 大批零件加工时，最好采用夹具，以提高生产效率。