数控电火花线切割加工机床优化方案

1.数控线切割机床的型号

我国机床型号是根据GB/T 15375—2008 《金属切削机床型号编制方法》 的规定进行编制的，机床型号由汉语拼音字母和阿拉伯数字组成，它表示机床的类别、特性和基本参数。

数控电火花线切割机床型号DK7740 的含义如下：

2.数控线切割机床的分类

线切割加工机床可按多种方法进行分类，通常按电极丝的走丝速度分为快速走丝线切割机床（WEDM-HS）与慢速走丝线切割机床（WEDM-LS）。

（1）快速走丝线切割机床

快走丝线切割机床的电极丝做高速往复运动，一般走丝速度为8～10 m/s，是我国独创的电火花线切割加工模式。快走丝线切割机床上运动的电极丝能够双向往返运行，重复使用，直至断丝为止。线电极材料常用直径为0.1～0.3 mm 的钼丝（有时也用钨丝或钨钼丝）。对小圆角或窄缝切割，也可采用直径为0.6 mm 的钼丝。

工作液通常采用乳化液。快走丝线切割机床结构简单、价格便宜、生产率高，但由于运行速度快，工作时机床振动较大，钼丝和导轮的损耗快，加工精度和表面粗糙度不如慢走丝线切割机床，其加工精度一般为0.01～0.02 mm，表面粗糙度Ra 为1.25～2.5 μm。

（2）慢速走丝线切割机床

慢走丝线切割机床走丝速度低于0.2 m/s，常用黄铜丝（有时也采用紫铜、钨、钼和各种合金的涂敷线）作为电极丝，铜丝直径通常为0.1～0.35 mm。电极丝仅从一个单方向通过加工间隙，不重复使用，避免了因电极丝的损耗而降低加工精度。同时由于走丝速度慢，机床及电极丝的振动小，因此加工过程平稳，加工精度高，可达0.005 mm，表面粗糙度Ra≤0.32 μm。

慢走丝线切割机床的工作液一般采用去离子水、煤油等，生产率较高。

慢走丝机床主要由日本、瑞士等国生产，目前，国内有少数企业引进国外先进技术，与外企合作生产慢走丝机床。

3.数控线切割机床的结构

（1）快走丝线切割机床

目前在生产中使用的快走丝线切割机床几乎全部采用数字程序控制，这类机床主要由NC 系统、脉冲电源、机床本体和工作液循环系统四部分组成，如图14-2 所示。

1）数控系统。

NC 系统在电火花线切割加工中起着重要作用，具体体现在以下两个方面：

①轨迹控制作用。它精确地控制电极丝相对于工件的运动轨迹，使零件获得所需的形状和尺寸。

②加工控制。它能根据放电间隙大小与放电状态控制进给速度，使之与工件材料的蚀除速度相平衡，保持正常的稳定切割加工。

图14-2　快走丝线切割机床外形

1—运丝机构；2—丝架；3—锥度切割装置；4—电极丝；5—坐标工作台；6—工作循环系统；7—床身；8—操纵盒；9—NC 系统

目前绝大部分机床采用NC 控制，并且普遍采用绘图式编程技术，操作者首先在计算机屏幕上画出要加工的零件图形，线切割专用软件（如HL 软件、CAXA 线切割软件）会自动将图形转化为G 代码或3B 代码等线切割程序。

2）脉冲电源。

脉冲电源也叫高频脉冲电源，是机床的核心部件，其作用是把普通的交流电转换成高频率的单向脉冲电流，供给火花放电所需的能量。它正极接在工件上，负极接在电极丝上，当两极间运动到一定距离时，在它们之间产生脉冲放电，腐蚀工件，进行切割加工。

电火花线切割加工的脉冲电源与电火花成型加工作用的脉冲电源原理相同，不过受加工表面粗糙度和电极丝允许承载电流的限制，线切割加工脉冲电源的脉宽较窄（2～60 μs），单个脉冲能量、平均电流（1～5 A）一般较小，所以线切割总是采用正极性加工。

3）机床本体。

机床本体主要由床身、坐标工作台、运丝机构和丝架等几部分组成。

①床身。(www.xing528.com)

床身一般为铸件，是支撑和固定工作台、运丝机构等的基体。因此，要求床身应有一定的刚度和强度，一般采用箱体式结构。床身里面安装有机床电气系统、脉冲电源、工作液循环系统等元器件，以减少占地面积。

②坐标工作台。

坐标工作台用来固定被加工工件，一般采用“十”字滑板、滚动导轨和丝杠传动副将电动机的旋转运动变为工作台的直线运动，通过两个坐标方向各自的进给移动，可合成获得各种平面图形曲线轨迹。

③运丝机构。

运丝机构用来带动电极丝按一定线速度运动，并将电极丝整齐地排绕在储丝筒上，它由储丝筒和运丝电动机两部分组成。

④丝架。

丝架主要是在电极丝快速移动时，对电极丝起支撑作用，并使电极丝工作部分与工作台平面保持垂直。为获得良好的工艺效果，上、下丝架之间的距离应尽可能小。

为了实现锥度加工，最常见的方法是在上丝架的导轮上加两个小步进电动机，使上丝架的导轮做微量坐标移动（又称U、V 轴移动），其运动轨迹由计算机控制。

4）工作液循环系统。

工作液循环系统由工作液、工作液箱、工作液泵、流量控制阀、进液管、回液管和过滤装置等组成。目前绝大部分快走丝机床使用专用乳化液作为工作液，其主要作用有以下几点。

①绝缘作用。电极丝与工件之间必须有一定性能的绝缘介质才能产生火花击穿和脉冲放电，放电后要迅速恢复绝缘状态，否则会转化成稳定持续的电弧放电，烧断电极丝，影响加工表面质量。

②排屑作用。把加工过程中产生的电蚀产物及时从加工区域中排除，并连续、充分地供给清洁的工作液，以保证脉冲放电过程稳定而顺利地进行。

③冷却作用。用来冷却工具电极和被加工工件，防止工件热变形，保证表面质量，并提高电阻能力。

（2）慢走丝线切割机床

同快走丝线切割机床一样，慢走丝线切割机床也是由机床本体、脉冲电源、NC 系统等部分组成。但慢走丝线切割机床的性能大大优于快走丝线切割机床，其结构具有以下特点。

1）本体结构。

①机头结构。

机床和锥度切割装置（U、V 轴部分）实现了一体化，并采用了桁架铸造结构，从而大幅度地强化了刚度。

②主要部件。

精密陶瓷材料大量用于工作臂、工作台固定板、工件固定架、导丝装置等主要部件，形成了高刚度和不易变形的结构。

③工作液循环系统。

慢走丝线切割机床大多数采用去离子水作为工作液，所以有的机床（如北京阿奇）带有去离子系统。在较精密加工时，慢走丝线切割机床采用绝缘性能较好的煤油作为工作液。

2）走丝系统。

慢走丝线切割机床的电极丝在加工中是单方向运动（即电极丝是一次性使用）的。在走丝过程中，电极丝由储丝筒出丝，由电极丝输送轮收丝。慢走丝系统一般由储丝筒、导丝机构、导向器、张紧轮、压紧轮、圆柱滚轮、断丝检测器、电极丝输送轮和其他辅助件（如毛毡、毛刷）等组成。

3）脉冲电源。

慢走丝线切割机床的开路电压是380 V，工作电流为1～32 A。