線切割機(jī)床的工作原理詳解

一、線切割機(jī)床基礎(chǔ)概念

線切割機(jī)床，全稱為電火花線切割機(jī)床，英文簡稱WEDM（Wire Electrical Discharge Machining）。它是利用連續(xù)移動的細(xì)金屬絲（稱為電極絲，通常為鉬絲、銅絲等）作為電極，對工件進(jìn)行脈沖火花放電，靠放電時(shí)局部產(chǎn)生的高溫來熔化或氣化金屬，從而實(shí)現(xiàn)對工件材料的蝕除，以達(dá)到切割成型目的的一種加工機(jī)床。

二、線切割機(jī)床工作原理分步解析

1、放電加工原理

線切割機(jī)床的核心原理基于電火花放電加工。在加工過程中，電極絲與工件之間并不直接接觸，而是保持一定的放電間隙（通常在幾微米到幾十微米）。脈沖電源向電極絲和工件之間施加高頻脈沖電壓，當(dāng)電極絲與工件之間的電壓達(dá)到一定值，且間隙內(nèi)的工作液（常用乳化液或去離子水）被擊穿時(shí)，就會產(chǎn)生瞬間的脈沖放電現(xiàn)象。在放電的瞬間，放電通道內(nèi)的溫度可高達(dá)10000℃以上，使工件表面的金屬材料迅速熔化甚至氣化，同時(shí)產(chǎn)生的爆炸力將熔化和氣化的金屬材料拋出，從而在工件上蝕除出一個(gè)微小的凹坑。通過無數(shù)次這樣的脈沖放電，不斷蝕除工件材料，最終實(shí)現(xiàn)對工件的切割加工。

2、電極絲運(yùn)動系統(tǒng)

電極絲在加工過程中需要不斷移動，這是線切割機(jī)床實(shí)現(xiàn)連續(xù)加工的重要保障。電極絲的運(yùn)動分為走絲系統(tǒng)和卷絲系統(tǒng)兩部分?？熳呓z線切割機(jī)床通常采用往復(fù)循環(huán)走絲方式，電極絲在儲絲筒的帶動下，在加工區(qū)域和儲絲筒之間做高速往復(fù)運(yùn)動，速度一般在8-10m/s，這種走絲方式可以使電極絲不斷更新放電部位，提高電極絲的利用率，同時(shí)也有助于排屑和冷卻。慢走絲線切割機(jī)床則采用單向走絲方式，新的電極絲從放絲卷筒緩慢放出，經(jīng)過加工區(qū)域后，被收絲卷筒回收，走絲速度通常在0.2m/s以下，慢走絲方式能夠保證電極絲的精度和穩(wěn)定性，從而實(shí)現(xiàn)更高精度的加工。

3、工作液循環(huán)系統(tǒng)

工作液在整個(gè)線切割加工過程中起著至關(guān)重要的作用。首先，工作液具有絕緣作用，它可以使電極絲與工件之間在正常情況下保持絕緣狀態(tài)，只有在脈沖電壓的作用下，才會在極間間隙內(nèi)被擊穿放電。其次，工作液能夠?qū)Ψ烹妳^(qū)域進(jìn)行冷卻，迅速帶走放電產(chǎn)生的熱量，防止工件和電極絲因過熱而損壞，保證加工精度和表面質(zhì)量。此外，工作液還能將放電過程中產(chǎn)生的金屬碎屑和蝕除物及時(shí)沖走，起到排屑作用，使加工能夠順利進(jìn)行。工作液循環(huán)系統(tǒng)通過泵將工作液輸送到加工區(qū)域，經(jīng)過加工后的工作液攜帶碎屑和雜質(zhì)流回工作液箱，經(jīng)過過濾裝置過濾后，再次被泵輸送到加工區(qū)域，形成一個(gè)循環(huán)回路。

4、數(shù)控系統(tǒng)控制

現(xiàn)代線切割機(jī)床大多配備了數(shù)控系統(tǒng)，它是線切割機(jī)床的“大腦”。數(shù)控系統(tǒng)通過編程輸入加工指令，精確控制電極絲相對于工件的運(yùn)動軌跡。操作人員根據(jù)工件的設(shè)計(jì)圖紙，使用專門的編程軟件（如AUTOCUT、YH等）編寫加工程序，程序中包含了工件的輪廓形狀、尺寸、加工速度、放電參數(shù)等信息。數(shù)控系統(tǒng)將這些程序轉(zhuǎn)化為電信號，驅(qū)動伺服電機(jī)帶動工作臺在X、Y方向上移動，同時(shí)控制電極絲的走絲速度、放電頻率等參數(shù)，從而實(shí)現(xiàn)對工件的精確切割加工。通過數(shù)控系統(tǒng)的精確控制，線切割機(jī)床能夠加工出各種復(fù)雜形狀的零件，滿足不同行業(yè)的加工需求。