数控线切割机床的优化方案

1.数控线切割原理

数控线切割加工技术是电火花加工技术的特例，是一种线电极电火花加工技术。如图4-1所示是数控线切割机床加工的工作原理图。

数控线切割加工机床主要由程序输入输出设备、数控装置、储丝走丝部件、纵横向进给机构、工作液循环系统、脉冲电源等部分构成。数控线切割机床采用钼丝或硬性黄铜丝作为电极丝，被切割的工件为工件电极，连续移动的电极丝为工具电极。线电极与脉冲电源的负极相接，工件与电源的正极相接。

脉冲电源发出连续的高频脉冲电压，加到工件电极和工具电极上（电极丝），同时在电极丝与工件之间注有足够的、具有一定绝缘性能的工作液。当电极丝与工件间的距离小到一定程度时（通常认为电极丝与工件之间的放电间隙δ=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，使工件表面的金属局部熔化甚至汽化，再加上工作液介质的冲洗作用，使得金属被蚀除下来。这就是电火花线切割金属的加工原理。把工件放在机床坐标工作台上，按数控装置或计算机程序控制下的预定轨迹进行运动，最后得到所需要的形状。由于储丝筒带动电极丝作正、反向交替的高速运动，所以电极丝基本上不被蚀除，可以较长时间使用。

图4-1 数控线切割机床的工作原理图

1—供液系统 2—走丝机构 3—电极丝 4—高频脉冲电源 5—工件 6—十字滑台 7—数控装置 8—机床本体

数控线切割加工必须具备以下几个条件：

① 工件与电极丝之间保持合适的放电间隙。

② 合适的电规准参数。

③ 一定绝缘性能的工作液。

④ 满足要求的运动：电极丝作走丝运动，工作台作进给运动。

2.数控线切割的加工特点

① 采用电火花线切割加工，由于只采用一根很细的金属丝做工具电极，因此加工工件时不需要再制作相应的成形工具电极，从而大大降低了工作量，节约了贵重的有色金属。

② 在切割加工时，由于电极丝的连续移动，使新的电极丝不断地补充和替换在电蚀加工区受到损耗的电极丝，避免了电极损耗对加工精度的影响。

③ 利用线切割可以加工出精密细小、形状复杂的工件。例如通过线切割可加工出0.05～0.07mm的窄缝。圆角半径小于0.03mm的锐角等。

④ 线切割加工零件的精度可达±（0.01～0.005）mm，表面粗糙度值可达R_a1.6～0.4μm。

⑤ 在加工时，一般采用一个电规准一次加工完成，中途不需要转换规准。

⑥ 一般不需要对被加工工件进行预加工，只需在工件上加工出穿电极丝的穿丝孔。

⑦ 模具加工中，在线切割加工的切缝宽度与凸凹模配合间隙相当时，有可能一次切出凸模和凹模来。

3.数控线切割加工的分类

（1）根据工作台纵横向运动的控制方式不同，线切割加工机床可分为靠模仿形加工、光电跟踪加工和数字程序控制加工三种方式。

1）靠模仿形加工方式 靠模仿形加工是在对工件进行线切割加工前，预先制造出与工件形状相同的靠模。加工时把工件毛坯和靠模同时装夹在机床工作台上，在切割过程中电极丝紧紧地贴着靠模边缘移动，通过工件与电极丝的电火花放电，从而切割出与靠模形状和精度相同的工件来。

2）光电跟踪加工方式 光电跟踪加工是在对工件进行线切割加工前，先根据零件图样按一定放大比例描绘出一张光电跟踪图。加工时将图样置于机床的光电跟踪台上，跟踪台上的光电头始终追随墨线图形的轨迹运动，借助于电气、机械的联动来控制机床的纵、横滑板运动，使工作台连同工件相对电极丝做相似形的运动，通过工件与电极丝的火花放电，从而切割出与图样形状相同的工件来。

3）数字程序控制加工方式 数字程序控制的加工方式既不需要制作靠模板也无需绘制放大图，只需要按照数控系统的规定对被加工工件编制出数控加工程序。数控线切割机床中的数控系统可按照程序中给出的工件形状和几何参数，自动控制机床纵、横滑板做准确的移动，并通过工件与电极丝的火花放电而达到线切割加工的目的。由于这种加工方式采用了先进的数字化自动控制技术，因此它比前面两种线切割加工方式具有更高的精度和更广阔的加工范围。

（2）根据电极丝的运行速度的不同，数控线切割机床又分为两大类：高速走丝机床和低速走丝机床。表4-1为高、低速走丝线切割机床的主要区别。

表4-1 高、低速走丝线切割机床的主要区别(www.xing528.com)

1）高速走丝机床 这类机床的电极丝作高速往复运动，一般走丝速度为8～10m/s。这是我国生产和使用的主要机种，也是我国独创的电火花线切割加工模式。

2）低速走丝机床 这类机床的电极丝作低速单向运动，一般走丝速度低于0.2m/s，这是国外生产和使用的主要机种。

4.数控线切割机床的主要技术参数

数控线切割机床的品种规格较多，主要技术参数包括机床尺寸、加工范围、加工精度、电参数、运动参数等。表4-2为常见的数控线切割机床的尺寸及加工范围参数。

表4-2 数控线切割机床的常见尺寸及加工范围参数

5.典型数控线切割机床

（1）DK7740数控线切割机床及其产品（图4-2）

图4-2 DK7740数控线切割机床及其产品

DK7740中各符号和数字的含义如下：

40——主参数代号：表示工作台横向X轴行程的1/10，即400mm；

7——型别代号：表示中走丝线切割机；

7——组别代号：表示电火花加工机床；

K——通用特性代号：表示数字程序控制；

D——机床类别代号：电加工机床。

（2）DK7740数控线切割机床的组成

DK7740数控线切割机床主要由四部分组成：

1）主机 包括床身、坐标工作台、走丝机构等。

2）脉冲电源 把交流电流转换成一定频率的单向脉冲电流。

3）控制系统 控制机床运动。

4）工作液循环系统 提供清洁的、有一定压力的工作液。

（3）DK7740数控线切割机床的主要技术指标见表4-3。

表4-3 DK7740数控线切割机床的主要技术指标