第六讲 电火花线切割加工原理、特点、应用范围及设备

四、实习过程

本次实习着重在于电火花线切割加工，因此，我们可以看看电火花线切割加工的一些原理、特点、分类应用、以及有关的一些机床。

电火花线切割加工概述

电火花线切割机（Wire cut Electrical Discharge Machining简称WEDM），属电加工范畴，是由前苏联拉扎林科夫妇研究开关触点受火花放电腐蚀损坏的现象和原因时，发现电火花的瞬时高温可以使局部的金属熔化、氧化而被腐蚀掉，从而开创和发明了电火花加工方法。线切割机也于1960年发明于前苏联，我国是第一个用于工业生产的国家

1、电火花线切割加工原理

在电火花线切割加工中，利于移动的细金属导线（铜丝或钼丝）作一个电极，工件作另一个电极，并按照预定的轨迹运动，通过不断的火花放电对工件进行放电蚀除，以切割出成型的各种二维、三维表面。及也就是自由正离子和电子在场中积累，很快形成一个被电离的导电通道。在这个阶段，两板间形成电流。导致粒子间发生无数次碰撞，形成一个等离子区，并很快升高到8000到12000度的高温，在两导体表面瞬间熔化一些材料，同时，由于电极和电介液的汽化，形成一个气泡，并且它的压力规则上升直到非常高。然后电流中断，温度突然降低，引起气泡内向爆炸，产生的动力把溶化的物质抛出弹坑，然后被腐蚀的材料在电介液中重新凝结成小的球体，并被电介液排走。然后通过NC控制的监测和管控，伺服机构执行，使这种放电现象均匀一致，从而达到加工物被加工，使之成为合乎要求之尺寸大小及形状精度的产品。

图1电火花线切割加工示意图

1-贮丝筒2-电极丝3-丝架4-导轮5-脉冲电源6-工作台7-工作液箱

电火花线切割加工的原理

电火花线切割加工是一种特殊的加工方法，常用于金属材料的切割、模具加工等领域。其原理是利用电火花放电的高能量，将金属材料上的一小点加热到熔化或汽化的温度，从而实现对材料的切割。下面将详细介绍电火花线切割加工的原理。

第一，电火花放电原理

电火花线切割加工的基础是电火花放电原理。电火花是在两个电极之间产生高电压放电泄放的现象。在电火花线切割中，电极是一根线状电极，被称为丝线。当丝线和工件之间形成一定的电荷差时，电流会通过工件而不是丝线。这是因为工件是电导体而丝线是绝缘体。

当电流通过工件时，由于局部放电产生的电弧在微观层面掏蚀金属，形成小孔或小坑。在这个过程中，电弧的温度非常高，可以达到几千摄氏度。当放电一段时间后，电极的形状将被改变，与工件相隔较近的位置形成突起。因此，电火花线切割是一种非接触式加工，不会产生切割力或机械剪切。

第二，切割过程

在电火花线切割过程中，需要使用一台特殊的设备，称为电火花线切割机。这台机器包括一个电源、一个丝线电极、一个工作台和一个冷却系统。

首先，需要将待加工的工件固定在工作台上。然后，在丝线电极上施加高电压的脉冲，使其与工件之间产生电荷差。当电流通过工件时，局部放电产生的电弧便开始加热工件的表面。随着放电过程的进行，电弧将形成一个直径很小的孔洞。

此时，需要控制丝线电极和工件之间的间隙，并进行电弧移动。因为电弧是非接触式的，只需保证电极与工件之间的电荷差，就能在整个切割过程中保持稳定的切割能量。而电弧的移动路径由机器控制，可以按照预定的路径进行。

电火花线切割的原理及应用

1. 原理

电火花线切割是一种通过放电形成的强烈热量来切割金属的加工方法。其基本原理是利用电火花的高温高压作用在工件表面放电，以放电火花的强烈热量瞬间使金属表面部分汽化成金属蒸汽，再利用高速喷射的压缩空气将熔融金属吹去，从而实现切割的目的。

电火花线切割的基本原理包括以下几个关键步骤：

1.放电发生：通过电极之间施加高压电源，形成放电通道。通常使用

的电极材料是铜或铜合金。

2.电火花放电：高压下，形成电极间的放电通道会使放电区间的空气

瞬间电离，并产生大量的高温高压等离子体。该等离子体中的温度可达数万度以上。

3.金属表面气化：放电通道中的等离子体会使金属表面部分汽化成金

属蒸汽，并产生高温高压的冲击波。

4.金属蒸汽喷射：利用高速喷射的压缩空气将熔融金属吹去，形成切

割槽。

5.重复放电：通过馈线系统，不断地重复以上步骤，沿着所需切割轨

迹运行，实现连续切割。

2. 应用

电火花线切割技术具有精度高、效率高、适用于复杂工件切割等优点，在许多行业中得到广泛应用。

2.1 工业制造

电火花线切割在工业制造中主要用于以下方面：

•模具制造：电火花线切割技术可以用于制造各种金属模具，如注塑模具、压铸模具、模锻模具等。它能够精确地切割不同形状的工件，并且不会对工件造成热变形。

•复杂零件加工：电火花线切割技术可以用于加工各种形状复杂的零件，比如汽车零件、飞机零件等。通过电火花线切割，可以精确地切割各种形状的孔、形状和轮廓。

2.2 航空航天

电火花线切割在航空航天领域有着广泛的应用：

•涡轮发动机制造：电火花线切割技术可以用于制造涡轮发动机的叶片和导向叶片等零件。利用该技术可以切割出各种形状的叶片，保证叶片的精度和表面质量。

电火花加工的基本原理、基本特点和用途

1. 简介

电火花加工是一种利用脉冲电流在工件表面产生电火花放电，通过放电产生的

高温和高压力，将工件上的材料剥离或融化的先进加工技术。

2. 基本原理

电火花加工的基本原理是利用电火花放电形成的高温、高速电浆等物理效应，

在工件表面加工上形成微小的卸载和击打，从而使表面材料脱落或产生微小的坑洞等效果。

其原理可以概括为以下几个步骤：

•通过电极间的电解质液形成电晕放电。

•电火花发生时，加工电极上的放电区内产生极高温度和压力。

•高温和高压力使材料表面受到局部熔融、汽化和剥落等作用。

•下一个脉冲的放电击打在已剥落的材料表面，进一步清除表面氧化物。

3. 基本特点

电火花加工具有以下基本特点：

3.1 非接触加工

电火花加工是一种非物理接触的加工方式，电极不直接接触工件表面，避免了

因接触而带来的磨损、变形等问题。因此，适用于对硬度较高的材料进行加工，如淬火钢、硬质合金等。

3.2 微细加工能力

电火花加工可以在微小的加工区域内进行精密加工，最小加工尺寸可以达到几

个微米甚至更小。这使得电火花加工在制造微型零部件、精密模具等领域有广泛的应用。

3.3 高表面质量

由于电火花加工不涉及机械接触，因此能够在工件表面获得较高的加工质量。

通常情况下，电火花加工的表面粗糙度可以控制在Ra 0.2微米左右。

3.4 加工硬材料能力

电火花加工不受工件材料硬度的限制，可以加工各种硬度的金属和非金属材料，包括硬质合金、不锈钢、陶瓷等。

4. 应用领域

电火花加工在现代制造领域有广泛的应用，主要包括以下几个方面：

简述线切割,电火花加工原理

线切割是一种以导电材料为工件的电火花加工方法之一。它利用电火花放电的原理，在工件与电极之间应用电压，使电流经过工件形成高能量的电弧，通过电弧的热和化学反应，将工件进行切割或切割成所需的形状。

电火花加工原理是利用非常细小的放电电流，在工件与电极之间产生火花放电。当电极靠近工件时，电极和工件之间会产生高压电场，导致放电通路形成。电流通过工件和电极之间的放电通路时会产生非常高的温度和能量，导致电极和工件材料部分蒸发、熔化或被腐蚀。

线切割的原理如下：首先，使用导电性的铜丝作为电极，通过电极与工件之间的电场形成高能量放电通路；然后，控制电压和间隙大小，使放电通路稳定和可靠；接着，在电极与工件之间产生高频放电，通过电流的高温和能量，使工件表面材料蒸发、熔化或被腐蚀；最后，通过移动电极与工件之间的相对位置，实现对工件的切割或切割成所需的形状。

线切割具有高精度、高效率和广泛适用性的优点，适用于各种导电材料的切割，特别适用于需要高度精密度和复杂形状的工件。线切割广泛应用于模具制造、航空航天、汽车制造、电子器件等领域。

电火花加工的基本原理、特点和适用范围

1、电火花加工的基本原理：基于工具和工件(正、负电极)之间脉冲性火花放电时的电蚀现象来蚀除多余的金属，以达到对零件的尺寸、形状及表面质量预定的加工要求。

2、电火花加工的特点：

（1）电火花加工属不接触加工。

（2）加工过程中没有宏观切削力。

（3）易于实现加工过程自动化。

3、电火花加工的适用范围

（1）适合于难切削材料的加工

（2）可以加工特殊的零件

（3）可以加工复杂形状的零件

（4）可以改进结构设计，改善结构的工艺性

4、电火花加工的局限性

（1）只能用于加工金属等导电材料

（2）加工速度一般较慢

（3）存在电极损耗

（4）最小角部半径有限制

电火花线切割加工的基本原理和特点

1、电火花线切割加工的基本原理：利用移动的细金属丝(铜丝或钼丝)作为工具电极(接高频脉冲电源的负极)，对工件(接高频脉冲电源的正极)进行脉冲火花放电、切割成形。

根据电极丝的运行速度，电火花线切割机床通常分为两大类：

（1）高速走丝电火花线切割机床（快走丝）

（2）低速走丝电火花线切割机床（慢走丝）

2、电火花线切割加工的工艺特点（了解）

数控电火花加工机床

电火花加工机床及其组成

1、国产电火花穿孔、成形加工机床的型号与参数

1985年起国家把电火花穿孔成形加工机床定名为D7l系列，其型号表示方法如下：

2、数控电火花穿孔、成形加工机床的组成：包括（1）主机、（2）电源箱、（3）工作液循环过滤系统、（4）伺服进给系统。

数控电火花穿孔成形加工机床的机械装置

1、HCD300K电火花加工机床简介

2、数控电火花穿孔成形加工机床的主要机械装置

电火花线切割加工

知识目标

掌握电火花线切割加工的原理、特点及应用：了解电火花线切割加工的基本工艺规律；电火花线切割加工机床的组成及各部分的功用。

技能目标

掌握电火花线切割加工机床的结构：

学会电火花线切割加工的手工编程：

掌握线切割加工工艺及应用。

任勢一小批量零件的线切割加工

任务描述

图2-1-1所示的零件，需加工岀异形型腔，共数百件。如何通过线切割加工的方式来实

任务分析

许多类型的工件（如高精度要求的花键孔、特姝的异形刀具、航空航天所用的试制零件

等）由于生产批疑小、硬度髙，过去采用机械加工，通常用特制的拉刀在拉床上加工而成, 而拉刀成本非常髙，因此对于髙硬度、带有斜度的工件很难适用。在这种情况下采用慢速走丝线切割进行加工，可以极为方

便地满足加工要求。

知识准备

一、电火花线切割加工的原理、特点及应用

随着电火花加工技术的发展，在成形加工方而逐步形成两种主要加工方式：电火花成形加工和电火花线切割加工。电火花线切割加工（wircculEDM,简称WEDM）自20世纪50 年代末产生以来，获得了极其迅速的发展，已逐步成为一种高精度和高自动化的加工方法，在模具制造、成形刀具加工、难加工材料和精密复杂零件的加工等方而获得了广泛应用。目前电火花线切割机床已占电加工机床的60%以上。

1•电火花线切割加工的发展

电火花线切割加工历经半个多世纪的发展，已经成为先进制造技术领域的重要组成部分。电火花线切割加工不需要制作成形电极，能方便地加工形状复杂、大厚度的工件，且工件材料的预加工虽少，因此在模具制造、新产品试制和零件加工中得到了广泛应用。尤其是进入20世纪90年代后，随着信息技术、网络技术、航空和航天技术、材料科学技术等髙新技术的发展，电火花线切割加工技术也朝着更深层次、更髙水平的方向发展。

简述电火花线切割原理

电火花线切割（Electrical Discharge Machining，简称EDM）是一种通过电火花放电来切割金属材料的加工方法。它利用电火花放电的高能量和热能来熔化金属材料，从而实现切割的目的。本文将从原理、设备和应用三个方面进行介绍。

一、原理

电火花线切割的基本原理是利用电火花放电的高温和高能量来熔化金属材料，然后通过喷射冷却剂将其冷却和固化。具体步骤如下：

1. 电极与工件之间形成放电通道。在电火花线切割中，通常使用一根细且导电性好的铜丝作为电极，它与工件之间保持一定的间距。通过电源的控制，使电极与工件之间形成放电通道。

2. 电极与工件之间产生电火花放电。电极和工件之间的放电通道中充满了绝缘介质，通常是脱脂石蜡。当电源施加足够的电压时，放电通道中的电流会引发电火花放电。

3. 放电产生高温和高能量。电火花放电会产生高温和高能量，使放电通道中的金属材料瞬间熔化。同时，放电通道中的电流也会产生强大的电磁力，将熔化的金属材料冲击出去。

4. 冷却和固化。在电火花放电的同时，冷却剂会被喷射到放电通道中，将熔化的金属材料冷却和固化。冷却剂通常是脱离剂或脱脂石

蜡，它们具有良好的冷却和固化效果。

二、设备

电火花线切割设备主要由电源、控制系统、工作台和电极线等组成。

1. 电源。电源是电火花线切割的核心部件，它提供足够的电压和电流来产生电火花放电。常见的电源有脉冲电源和直流电源，它们可以根据不同的加工需求进行选择。

2. 控制系统。控制系统用于控制电源的工作状态和放电通道的形成。它可以通过调节电源的电压和电流来控制放电的强度和频率，从而实现对加工过程的控制。