13.3　电火花线切割加工工艺

数控线切割加工时，为了使工件达到图样规定的尺寸、形状位置精度和表面粗糙度要求，必须合理制定数控线切割加工工艺。

13.3.1　电火花线切割加工工艺分析

1.零件图工艺分析

零件图工艺分析对保证工件的加工质量和综合技术指标有决定性意义。通过对零件图进行工艺分析，明确加工要求，确定工艺基准和定位方法。还要分析零件的形状及材料热处理后的状态，考虑在加工过程中会不会发生变形，哪些部位最容易变形。线切割加工往往是最后一道工序，如果发生变形，则难以弥补，应在加工中采取措施，制定出合理的加工路线。

2.工艺基准的选择

在选择工艺基准时应注意以下几点：

（1）合理选择主要定位基准，以保证将工件正确、可靠地装夹在机床或夹具上，并应尽量使定位基准与设计基准重合。

（2）选择某些工艺基准作为电极丝的定位基准，用来将电极丝调整到相对于工件正确的位置。对于以底平面作主要定位基准的工件，当其上具有相互垂直而且又同时垂直于底平面的相邻侧面时，应选择这两个侧面作为电极丝的定位基准。

3.工件的装夹

装夹工件时，必须保证工件的切割部位位于机床工作台纵向、横向进给的允许范围之内，以避免超出极限，同时应考虑切割时电极丝的运动空间。夹具应尽可能选择通用夹具，方便装夹，以便于协调工件和机床的尺寸关系。

4.加工路线的选择

在加工中，工件内部应力的释放会引起工件的变形，所以在选择加工路线时，应尽量避免破坏工件或毛坯结构的刚性。在选择加工路线时应注意以下几点：

（1）避免从工件端面由外向里开始加工，破坏工件的强度，引起变形，应从穿丝孔开始加工。如图13-3所示，（a）路线是错误的，（b）路线正确。

图13-3　加工路线选择一

（2）不能沿工件端面加工　若沿工件端面加工，则放电时电极丝单向受电火花冲击力，使电极丝运行不稳定，难以保证尺寸和表面精度。

（3）加工路线距端面距离应大于5mm，以保证工件结构强度少受影响而发生变形。

（4）加工路线应向远离工件夹具的方向进行加工，以避免加工中因内应力释放引起工件变形，待最后再转向工件夹具处进行加工。

（6）当在一块毛坯上要切出两个以上零件时，不应该连续一次切割出来，而应从不同穿丝孔开始加工。如图13-4所示，（a）路线是错误的，（b）路线正确。

图13-4　加工路线选择二

13.3.2　电极丝的选择和穿丝孔位置的确定

1.电极丝的选择

电极丝应具有良好的导电性和抗电蚀性，抗拉强度高、材质均匀。常用电极丝有钼丝、钨丝、黄铜丝和包芯丝等。钨丝抗拉强度高，直径在0.03～0.1mm 范围内，一般用于各种窄缝的精加工，但价格昂贵。黄铜丝适合于慢速加工，加工表面粗糙度和平直度较好，蚀屑附着少，但抗拉强度差，损耗大，直径在0.1～0.3mm 范围内，一般用于慢速单向走丝加工。钼丝抗拉强度高，适用于快速走丝加工，直径在0.08～0.2mm 范围内。

电极丝直径的选择应根据切缝宽窄、工件厚度和拐角尺寸大小来选择。若加工带尖角、窄缝的小型模具，宜选用较细的电极丝；若加工大厚度工件或进行大电流切割，应选用较粗的电极丝。

2.穿丝孔位置的确定

（1）当切割凸模需要设置穿丝孔时，位置可选在加工轨迹的拐角附近，以简化编程。

（2）切割凹模等零件的内表面时，将穿丝孔设置在工件对称中心，这样对编程计算和电极丝定位都较为方便，但切入行程较长，不适合大型工件的加工。

（3）在加工大型工件时，穿丝孔应设置在靠近加工轨迹边角处或选在已知坐标点上，以使运算简便，缩短切入行程。

（4）在加工大型工件时，还应沿加工轨迹设置多个穿丝孔，以便发生断丝时能就近重新穿丝，切入断丝点。

穿丝孔的设置具有一定的灵活性，应根据具体情况确定。

13.3.3　电火花线切割加工工艺参数的选择

电火花线切割加工的工艺参数主要包括脉冲电参数（如脉冲宽度、脉冲间隙、脉冲频率、峰值电流等）以及进给速度、走丝速度等机械参数。在电火花加工中，提高脉冲频率或增加单个脉冲的能量都能提高生产效率，但工件加工表面的粗糙度和电极丝损耗也随之增大。因此，应综合考虑各参数对加工的影响，合理地选择工艺参数，在保证工件加工精度的前提下，提高生产效率，降低加工成本。

1.脉冲参数的选择

（1）脉冲宽度　脉冲宽度是指脉冲电流的持续时间。在其他加工条件相同的情况下，切割速度随着脉冲宽度的加大而提高，但容易造成加工不稳定、表面粗糙度增大。一般取脉冲宽度为2～60μs。

（2）脉冲间隙　其他条件不变，减小相邻两个脉冲之间的间隔时，平均电流增大，可以提高切割速度。但脉冲间隙过小会引起电弧放电和断丝。一般取脉冲间隙为10～250μs，当切割大厚度工件时可取较大值，以保证加工的稳定性。

（3）峰值电流　峰值电流是指放电电流的最大值。峰值电流对切割速度的影响也就是单个脉冲能量对加工速度的影响，它和脉冲宽度对切割速度与表面粗糙度的影响相似，但程度更大些。因此，合理地增大脉冲电流的峰值，对提高切割速度是最为有效的。但电极丝的损耗也随峰值电流的增大而增大，容易造成断丝。一般取峰值电流小于40A，平均电流小于5A。

2.机械参数的选择

（1）走丝速度　走丝速度影响加工速度，走丝速度提高，加工速度也提高。提高走丝速度有利于脉冲结束时放电通道的迅速消电离；同时，高速运动的金属丝将工作液带入厚度较大的工件放电间隙中，有利于电蚀物的排除和放电加工的稳定。但走丝速度过高，将引起机械振动，易造成断丝。走丝速度应根据工件厚度和切割速度选择。

（2）进给速度　进给速度要维持接近工件被蚀除的线速度，使进给均匀平稳。若进给速度太快，超过工件的蚀除速度，则会出现频繁的短路现象；若进给速度太慢，滞后于工件的蚀除速度，则极间将偏于开路。在数控电火花线切割设备中，进给是由变频电路控制的，通过线切割机床控制台的板面开关或计算机相应的菜单按键即可调整变频工作点。

在电火花线切割中，进给速度对表面粗糙度的影响较大。进给速度过高，间隙偏于短路，实际进给量小，加工表面成褐色，工件的上、下端面均有过烧现象；进给速度过低，间隙将时而开路时而短路，加工表面和工件上、下端面也出现过烧现象。只有进给速度适宜时，工件蚀除速度与进给速度相匹配，加工丝纹均匀，才能得到表面粗糙度值小、精度高的加工效果，生产效率也较高。