电火花线切割加工的原理和特点

4.2.1　电火花线切割加工的原理和特点

电火花线切割加工是利用电火花加工的基本原理，用一根金属丝来作为工作电极（一般是负极），而工件作为另一个电极（正电极），利用脉冲电源和极间工作液的绝缘与电离击穿作用，对工件进行加工。

1．电火花线切割加工的基本原理

电火花线切割加工的基本原理如图4-42所示。图中，1是机床的脉冲电源系统，工件7接脉冲电源的正极，电极丝接负极，在工件与电极丝之间加上高频脉冲电源后，工件与电极丝之间会产生很强的脉冲电场，使其间的工作液介质被电离击穿产生脉冲放电，利用电火花的放电来烧蚀工件材料，烧蚀过程中，在机床数控系统2插补控制下，步进电动机5和6使工作台带动工件相对于电极丝按照所要求的加工形状轨迹做进给运动，在电极丝经过的沿途，电火花不断地将工件与电极丝之间的金属材料烧蚀掉，就可以逐渐切割出所需要的工件形状。

图4-42　电火花线切割加工的原理

1—脉冲电源；2—数控进给装置；3—工作液箱；4—走丝机构；5、6—步进电机；7—工件；8、9—纵、横滑板；10—喷嘴；11—导轮；12—电源电极

同所有的电火花加工方法一样，电火花线切割加工中也有极性效应问题。为了获得较好的表面加工质量和较高的尺寸精度，加工过程中，电极丝受到的腐蚀要求尽可能小，所以将电极丝接脉冲电源的负极，工件接正极，这样电极丝受到的腐蚀最小。为了减小因电极丝的烧蚀而引起的加工误差，要求电极丝不断地作轴向移动，以避免电极丝在某个局部位置的过度烧蚀。另外，加工过程中，还需要不断地向放电间隙中注入大量的液体介质，以使电极丝得到充分的冷却、冲刷，并保证能够在电极丝与工件间不断地形成正常的火花放电，避免产生电弧放电。

2．电火花线切割加工的工艺特点

与其他电加工相比较，电火花线切割加工具有以下工艺特点：

（1）线切割直接利用电极丝作电加工的电极，不需要制作专用电极，可以节省电极的设计和制造费用。

（2）线切割采用细电极丝切割材料，因此可以加工其他加工方法所不能加工的极其细微、狭窄的孔、槽结构。

（3）运动的电极丝的损耗极小，可以保证较高的加工精度。

（4）可以加工侧壁倾斜的异性小孔。

（5）线切割加工的工作液采用水基乳化液，成本低，不会发生火灾。

3．线切割加工的应用范围

由于电火花线切割加工具有以上特点，所以，线切割加工为新产品试制、精密零件加工及模具制造开辟了一条新的工艺途径。目前，电火花线切割主要应用于以下几个方面：

（1）高硬度模具零件的加工。线切割非常适合于切割加工用硬质合金、淬火钢等高硬度材料制作的模具零件和样板等那些常规加工方法难以加工的模件。

（2）具有细微异性孔、槽的模件。电火花线切割采用很细的电极丝做切割加工工具，所以线切割适用于各种形状的冲模加工，尤其是那些形状复杂、常有尖角窄缝的小型凹模的型孔，可采用整体结构，在淬火后进行线切割加工，既能保证模具的精度，又可以简化设计与制造过程，降低了模具生产成本，节省了生产时间。

（3）切割成型电极。电火花穿孔加工用的电极、带有锥度的型腔电极、铜钨、银钨合金材料的电极，用线切割加工就比较经济。

（4）贵重金属下料。由于线切割加工所消耗的工件材料极少，而且电极丝本身也可以选择得很细（最细的电极丝尺寸可达0.02mm），可以利用线切割加工手段来切割贵重的金属材料。

（5）同时加工凸、凹模件。由于线切割的加工间隙可以控制得很小，在目前的数控伺服驱动条件下，可以把加工精度控制在0.01～0.001mm范围内，而且，凸模、凹模、凸模固定板及卸料板等同一套模具件，可以采用同一个加工程序来进行线切割加工。此外，线切割还可加工挤压模、粉末冶金模、弯曲模、塑压模等模件，还可加工带锥度的模具。

所以，电火花线切割加工可以使模具生产的制造周期缩短，成本降低。