一、引言
中走絲機床線切割是一種先進的金屬加工技術,應用廣泛。
二、工藝原理
1.概述
中走絲機床是電火花線切割機床的一種。它包括中走絲、慢走絲、快走絲三類,其中中走絲機床的走絲速度及工件質量介于快走絲和慢走絲之間。
電火花線切割機床起源于20世紀70年代初,早期發展較慢,主要因為當時的電子工業落后,生產廠多為國有企業,技術水平參差不齊。新世紀初,隨著高速線切割技術研發的投入增加,中走絲機床逐漸嶄露頭角。中走絲機床通過多次切割技術,提高了加工質量,并逼近低速走絲線切割機的工藝效果,同時保留了快速走絲線切割機床結構簡單、造價低、使用消耗少等特點。
2.工作原理
中走絲機床的工作原理是利用連續移動的鉬絲(稱為電極絲)作為電極,對工件進行脈沖火花放電蝕除金屬、切割成型。具體來說,繞在運絲筒上的電極絲沿運絲筒的回轉方向以一定的速度移動,裝在機床工作臺上的工件由工作臺按預定控制軌跡相對于電極絲做成型運動。脈沖電源的一極接工件,另一極接電極絲,在工件與電極絲之間總是保持一定的放電間隙,并噴灑工作液。電極之間的火花放電蝕出一定的縫隙,連續不斷的脈沖放電就切出了所需形狀和尺寸的工件。
中走絲機床的走絲原理并非指走絲速度介于高速與低速之間,而是復合走絲線切割機床。在粗加工時,中走絲機床采用高速(8-12m/s)走絲,而在精加工時,則采用低速(1-3m/s)走絲。這樣工作相對平穩、抖動小,并通過多次切割減少材料變形及鉬絲損耗帶來的誤差,使加工質量相對提高。
3.加工條件
中走絲機床線切割加工能正常運行,必須具備以下條件:
放電間隙:鉬絲與工件的被加工表面之間必須保持一定間隙,間隙的寬度由工作電壓、加工量等加工條件而定。如果間隙過大,極間電壓不能擊穿極間介質,則不能產生電火花放電;如果間隙過小,則容易形成短路連接,也不能產生電火花放電。
工作液:電火花線切割機床加工時,必須在有一定絕緣性能的液體介質中進行,如煤油、皂化油、去離子水等。工作液的主要作用有:一是利于產生脈沖性的火花放電;二是排除間隙內電蝕產物;三是冷卻電極。
脈沖電源:必須采用脈沖電源,即火花放電必須是脈沖性、間歇性。在脈沖間隔內,使間隙介質消除電離,使下一個脈沖能在兩極間擊穿放電。
4.機床組成
機床主體:包括床身、絲架、走絲機構、X—Y數控工作臺。
工作液系統:用于提供工作液,保持放電間隙的穩定。
高頻電源:產生高頻矩形脈沖,脈沖信號的幅值、脈沖寬度可以根據不同工作狀況調節。
數控和伺服系統:用于控制機床的運行,實現精確切割。
5.切割工藝
中走絲機床線切割的切割工藝主要包括以下幾個步驟:
第一次切割:快速切割,選用高壓、大電流、較大脈寬、較小脈間的規準進行大電流切割,以獲得較高的切割速度。
第二次切割:精修,選用低壓、小電流、較小脈寬、較大脈間的規準進行小電流切割,修切余量選0.05mm,以獲得較高的切割精確度。
第三次切割:拋磨修光,選用低壓、較小電流、較小脈寬、較大脈間的規準進行小電流切割,修切余量選0.015mm,以獲得較小的切割表面粗糙度。
通過多次切割,中走絲機床可以顯著提高加工質量,減少材料變形和鉬絲損耗帶來的誤差。
三、應用說明
中走絲機床線切割因其工藝原理和加工質量,被廣泛應用于各個領域:
1.模具加工:廣泛應用于加工各種沖模、粉末冶金模、鑲拼型腔模、拉絲模、波紋板成型模等。
2.微細異形孔加工:可以加工微細異形孔、窄縫和復雜形狀的工件。
3.樣板和成型刀具加工:用于加工樣板和成型刀具。
4.硬質材料加工:用于加工硬質材料、切割薄片,以及切割貴重金屬材料。
5.特殊齒輪加工:用于加工凸輪、特殊的齒輪等復雜形狀的工件。
6.小批量多品種零件加工:適合于小批量、多品種零件的加工,可以減少模具制作費用,縮短生產周期。