第一節 數控電火花線切割加工工藝
電火花線切割加工（Wire Cut Electrical Discharge Machining，簡稱WEDM）是在電火花加工基礎上於20世紀50年代末在前蘇聯發展起來的一種新工藝，使用線狀電極（鉬絲或銅絲）靠火花放電對工件進行切割，故稱電火花線切割。
目前國內外的線切割機床都采用數字控製,數控線切割機床已占電加工機床的60%以上。數控電火花線切割機床利用電蝕加工原理，采用金屬導線作為工具電極切割工件，以滿足加工要求。機床通過數字控製係統的控製，可按加工要求，自動切割任意角度的直線和圓弧。這類機床主要適用於切割淬火鋼、硬質合金等金屬材料，特別適用於一般金屬切削機床難以加工的細縫槽或形狀複雜的零件，在模具行業的應用尤為廣泛。
通過本章的學習主要掌握數控電火花線切割加工的工藝範圍和工藝方案的製定，並結合實例學會數控線切割常用的3B格式編程以及ISO標準下的線切割編程方法。雖然現有的數控線切割機床幾乎都備有自動編程係統，但熟練掌握線切割編程方法，對指導生產、分析程序錯誤、改進加工工藝等仍是必不可少的。
一、數控電火花線切割加工機床及其組成
1.數控線切割機床的分類
線切割機床按電極絲運動的線速度, 可分高速走絲和低速走絲兩種。線切割慢速走絲是指電極絲實施低速、單向運動的電火花線切割加工。電極絲隻一次性通過加工區域，電極絲經過加工區域後，被收絲輪繞在廢絲輪上,一般走絲速度在2～15mm/min。由於單向走絲，因此電極絲的損耗對加工精度幾乎沒有影響。線切割快速走絲是指電極絲高速往複運動的電火花線切割加工，其電極絲被整齊地排列在儲絲筒上，由儲絲筒的一端經絲架上的上、下導輪定位，穿過工件，返回到儲絲筒的另—端。加工時，電極絲在儲絲筒驅動電機的作用下，隨著儲絲筒作高速往返運動，一般運動速度在450～700m/min。我國目前常見的是快走絲線切割機床，本書也是以快走絲線切割為例加以介紹。
2.數控線切割機床的組成
快速走絲數控線切割機床由機床本體、脈衝電源、微機控製裝置、工作液循環係統等部分組成。
（1）機床本體機床本體由床身、走（運）絲機構、工作台和絲架等組成。
① 床身用於支承和連接工作台、運絲機構等部件和工作液循環係統。
② 走（運）絲機構電動機通過聯軸節帶動儲絲筒交替作正、反向運動，鉬絲整齊地排列在儲絲筒上，並經過絲架作往複高速移動。
③ 工作台用於安裝並帶動工件在水平麵內作X、Y兩個方向的移動。工作台分上、下兩層，分別與X、Y向絲杠相連，由兩個步進電機分別驅動。步進電機每接受到計算機發出的一個脈衝信號，其輸出軸就旋轉一個步距角, 再通過一對變速齒輪帶動絲杠轉動,從而使工作台在相應的方向上移動一個脈衝距離。
④ 絲架絲架的主要功用是在電極絲按給定線速度運動時，對電極絲起支撐作用，並使電極絲工作部分與工作台平麵保持一定的幾何角度。
（2）脈衝電源脈衝電源又稱高頻電源，其作用是把工頻50Hz交流電轉換成高頻率的單向脈衝電壓，加工中供給火花放電的能量。電極絲接脈衝電源負極，工件接正極。
（3）微機控製裝置微機控製裝置的主要功用是軌跡控製。其控製精度為可達±0.001mm, 機床切割加工精度為±0.01mm。
（4）工作液循環係統由工作液泵、工作液箱和循環導管組成。工作液起絕緣、排屑、冷卻的作用。每次脈衝放電後，工件與電極絲（鉬絲）之間必須迅速恢複絕緣狀態，否則脈衝放電就會轉變為穩定持續的電弧放電，影響加工質量。在加工過程中，工作液可把加工過程中產生的金屬微顆粒迅速從電極之間衝走，使加工順利進行，工作液還可冷卻受熱的電極絲和工件，防止燒絲和工件變形。
二、數控電火花線切割加工的特點及應用
1.數控電火花線切割加工的特點
（1）不需要製造成形電極, 用簡單的電極絲即可對工件進行加工。可切割各種高硬度、高強度、高韌性和高脆性的導電材料，如淬火鋼、硬質合金等。
（2）由於電極絲比較細, 可以加工微細異形孔、窄縫和複雜形狀的工件。
（3）能加工各種衝模、凸輪、樣板等外形複雜的精密零件，尺寸精度可達0.01mm，表麵粗糙度Ra值可達1.6μm。還可切割帶斜度的工件。
（4）由於切縫很窄, 切割時隻對工件進行“套料”加工，故餘料還可以利用。
（5）自動化程度高, 操作方便, 勞動強度低。
（6）加工周期短, 成本低。
2.數控電火花線切割加工的應用範圍
（1）應用最廣泛的是加工各類模具, 如衝模、鋁型材擠壓模、塑料模具及粉末冶金模具等。
（2）加工二維直紋曲麵的零件（需配有數控回轉工作台）。
（3）加工三維直紋曲麵零件。
（4）各種導電材料和半導體材料以及稀有、貴重金屬的切斷。
（5）加工微細槽、複雜曲線窄縫。
三、數控電火花線切割加工的工藝要點
1.毛坯的製備
適於數控線切割加工的零件一般采用鍛造毛坯，其線切割加工常在淬火與回火後進行。由於受材料淬透性的影響，當大麵積去除金屬和切斷加工時，會使材料內部殘餘應力的相對平衡狀態遭到破壞而產生變形，影響加工精度，甚至在切割過程中造成材料突然開裂。為減少這種影響，除在設計時應選用鍛造性能好、淬透性好、熱處理變形小的合金工具鋼（如Cr12、Cr12MoV、CrWMn）作模具材料外，對模具毛坯鍛造及熱處理工藝也應正確進行。另外還要注意以下幾點：
（1）為便於加工和裝夾，一般都將毛坯鍛造成平行六麵體。對尺寸、形狀相同，斷麵尺寸較小的零件，可將幾個零件製成一個毛坯。
（2）零件的切割輪廓線與毛坯側麵之間應留足夠的切割餘量（一般不小於5mm）。毛坯上還要留出裝夾部位。
（3）在有些情況下，為防止切割時毛坯產生變形，要在毛坯上加工出穿絲孔。切割的引入程序從穿絲孔開始。
2.工件的裝夾與調整
（1）工件的裝夾裝夾工件時，必須保證工件的切割部位位於機床工作台縱向、橫向進給的允許範圍之內，避免超出極限。同時應考慮切割時電極絲運動空間。夾具應盡可能選擇通用（或標準）件，所選夾具應便於裝夾，便於協調工件和機床的尺寸關係。在加工大型模具時，要特別注意工件的定位方式，尤其在加工快結束時，工件的變形、重力的作用會使電極絲被夾緊，影響加工。