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微型机械的发展与成熟应用是未来制造业的主要发展方向,因而针对微型机械制造的需要出现了许多新型的微细加工方法。近年来,随着对微小零件——微小齿轮、微小花键和微小联接器等特殊复杂零件加工的需要,微细电火花线切割加工由于其独特的加工方法,即非机械接触加工的特点,特别适应微型机械制造的要求,并且具有较高的性价比,在许多微型机械生产领域发挥了重要的作用,从而得到了迅速的发展。国内外对微细电火花线切割加工技术的不断研究探索,已使微细电火花线切割加工在与微型机械制造结合及实用化方面取得了较大进步[1]。
电火花切割的原理
电火花线切割加工的是利用移动的细金属丝(铜丝或钼丝)作为工具电极,时把工具电极接高频脉冲电源的负极,工件接高频脉冲电源的正极,当脉冲电压加到两极之间时,便在当时条件下相对某一间隙最小处或绝缘强度最低处击穿介质,在该局部产生火花放电,从而产生瞬间高温(可达10000℃左右),使工件局部金属材料很快达到熔点、沸点直至气化,从而切割成形[2]。
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1-绝缘底板 2-工件 3-脉冲电源 4-钼丝 5-导向轮 6-支架 7-储丝筒
, 在加工中,储丝筒7使线电极(钼丝)一方面相对于工件不断地往上(下)移动(慢速走丝是单向移动,快速走丝是往返移动);另一方面,安装工件的十字台由数控伺服电动机驱动,在X,Y轴方向实现切割进给,
使线电极沿加工图形的轨迹对工件进行切割加工。这种切割加工是依靠电火花放电来实现的。
电火花线切割加工系统组成
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,微细电火花线切割加工系统主要包括晶体管可控Rc微能量脉冲电源、电极丝循环低速运动的恒张力走丝系统和基于压电陶瓷电动机的微驱动伺服进给系统。微细电极丝材料为钨丝,直径为30um,工作液为航空煤油。加工过程中,系统根据由检测回路反馈的电压值识别出加工状态,通过控制伺服进给,来保持最佳放电加工状态进行加工。
电火花线切割的特点
工件必须是导电材料;
材料的去除是靠放电时的电能作用来实现的;
工具电极和工件之间不直接接触,几乎没有切削力,所以加工的材料可以选用高硬度的材料(一般加工工件都可在淬火后进行);
加工对象主要是平面形状,当机床上加上能使电极丝作相应倾斜运动的功能后,也可以加工锥面。但是不能加工盲孔;
自动化程度高、操作方便,易于实现自动化;
不需要制造成形电极,用简单的电极丝即可对工件进行加工。
电火花线切割的应用
(1)加工模具
适用于各种形状的冲模。调整不同的间隙补偿量,只需一次编程就可以切割凸模、凸模固定板、凹模及卸料板等。模具配合间隙、加工精度通常都达到要求。此外,还可加工挤压模、粉末冶金模等通常带锥度模具。
(2)加工电火花成形加工用的电极
一般穿孔加工用的电极以及带锥度型腔加工用的电极,以及铜钨、银钨合金之类的电极材料,用线切割