數(shù)控電火花線切割加工工藝及應(yīng)用

前言

數(shù)控電火花線切割加工是一種直接利用電能進(jìn)行材料加工的現(xiàn)代加工方法。它蝕除量少，材料利用率高，不僅能加工各種各樣的硬、脆、韌金屬材料，而且還能加工各種各樣的精密復(fù)雜零件。因而從20世紀(jì)50年代剛剛開發(fā)時(shí)起，就受到國(guó)內(nèi)外制造業(yè)的廣泛關(guān)注，并迅速成為制造業(yè)中一種必不可缺的重要加工方法。至2007年底，中國(guó)數(shù)控電火花線切割機(jī)的年產(chǎn)量已突破3.5萬(wàn)臺(tái)，在生產(chǎn)實(shí)踐中運(yùn)行的數(shù)控電火花線切割機(jī)約有30萬(wàn)臺(tái)，相關(guān)從業(yè)人員將近100萬(wàn)人。數(shù)控電火花線切割加工技術(shù)發(fā)展至今日，技術(shù)已比較成熟，各類數(shù)控電火花線切割加工機(jī)也都比較完善和穩(wěn)定。然而，無(wú)論是哪一類數(shù)控電火花線切割加工機(jī)，其工藝效果都會(huì)或多或少受到操作者技術(shù)水平影響；了解和熟悉數(shù)控電火花線切割加工工藝的操作者，可以最大限度挖掘數(shù)控電火花線切割加工機(jī)的潛力，獲得尚佳工藝效果；不了解數(shù)控電火花線切割加工工藝的操作人員，即使是使用高檔數(shù)控電火花切割機(jī)，也難獲得好的工藝效果。而且廣大數(shù)控電火花線切割加工機(jī)操作人員都有同感，了解和學(xué)會(huì)操作線切割機(jī)比較容易，但要獲得最佳工藝效果，加工出高精密復(fù)雜零件則很難。為了幫助廣大數(shù)控電火花線切割加工從業(yè)人員學(xué)習(xí)和了解數(shù)控電火花線切割加工工藝知識(shí)，迅速提高我國(guó)電火花線切割加工工藝水平，作者在中國(guó)機(jī)械工程學(xué)會(huì)特種加工分會(huì)電火花線切割加工技術(shù)委員會(huì)的關(guān)心和支持下，總結(jié)自己在上海交通大學(xué)上海模具技術(shù)研究所的數(shù)十年電火花線切割加工試驗(yàn)研究成果及教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，編寫了這本《數(shù)控電火花線切割加工工藝及應(yīng)用》，希望能有助于相關(guān)從業(yè)人員學(xué)習(xí)和了解數(shù)控電火花線切割加工工藝知識(shí)，共同提高我國(guó)電火花線切割加工工藝水平，充分用好現(xiàn)有數(shù)控電火花線切割加工設(shè)備，爭(zhēng)取創(chuàng)造出更大的效益。在編寫過(guò)程中，上海大量電子設(shè)備有限公司不僅提供了很多寶貴的參考資料，而且為編寫工作提供了許多其他便利條件；蘇州三光科技技術(shù)有限公司、上海沙迪克機(jī)電有限公司、上海三菱電機(jī)自動(dòng)化有限公司、北京阿奇夏米爾工業(yè)電子有限公司、牧野機(jī)床（中國(guó)）有限公司、上海東洋炭素有限公司、北京潤(rùn)滑劑有限公司等單位也提供了許多資料；上海大量電子設(shè)備有限公司張曉霞還參加了部分內(nèi)容的編寫工作，借此表示衷心感謝！由于我們的水平有限，書中難免出現(xiàn)錯(cuò)誤，望廣大讀者批評(píng)指正。

內(nèi)容概要

本書系統(tǒng)而全面地論述了數(shù)控電火花線切割加工工藝及應(yīng)用方面的理論及相關(guān)知識(shí)，主要包括數(shù)控電火花線切割加工原理、特點(diǎn)、應(yīng)用范圍及發(fā)展情況；數(shù)控線切割加工設(shè)備及編程；電火花線切割加工的基本規(guī)律；線切割加工工藝應(yīng)用及實(shí)例；人們所關(guān)心的線切割加工表面條紋、加工質(zhì)量、故障與處理方法、工藝效果預(yù)測(cè)及工藝參數(shù)優(yōu)化技術(shù)等。    本書適合于從事數(shù)控電火花線切割加工工藝研究與應(yīng)用的工程技術(shù)人員和操作人員閱讀，也可供從事模具設(shè)計(jì)與制造的技術(shù)人員以及大專院校機(jī)械制造及模具制造專業(yè)師生學(xué)習(xí)、參考。

作者簡(jiǎn)介

李明輝，1940年生，上海交通大學(xué)塑性成形工程系博士生導(dǎo)師、教授。1984年底負(fù)責(zé)上海模具技術(shù)研究所電加工研究室籌建，先后擔(dān)任電加工研究室主任和模具所總工程師，曾兼任中國(guó)機(jī)械工程學(xué)會(huì)特種加工分會(huì)第七屆理事會(huì)副理事長(zhǎng)及數(shù)控線切割技術(shù)委員會(huì)主任，上海市模具技術(shù)協(xié)會(huì)榮譽(yù)理事長(zhǎng)上海市模具行業(yè)協(xié)會(huì)特種加工專業(yè)委員會(huì)主任。同時(shí)還兼任上海市人民政府采購(gòu)咨詢?cè)u(píng)審專家。
    主要從事電加工理論和模具制造技術(shù)研究和教學(xué)工作。在研究電加工機(jī)理時(shí)，曾發(fā)現(xiàn)電極之間的膠體系統(tǒng)是放電加工過(guò)程十分活躍的因素，所總結(jié)的研究論文曾在英國(guó)召開的第22屆MTDR國(guó)際學(xué)術(shù)會(huì)議上發(fā)表，并獲得1979年上海市重大科技成果三等獎(jiǎng)；所主持的純鎢材料深小孔加工技術(shù)研究獲國(guó)家教委1987年科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)；在負(fù)責(zé)國(guó)家經(jīng)委1985年-1987年度重大科技攻關(guān)項(xiàng)目“皮革塑料花紋輥制造技術(shù)”課題時(shí)，又創(chuàng)造性地開發(fā)了電火花滾花技術(shù)和照相反腐蝕工藝，獲得國(guó)家經(jīng)委優(yōu)秀成果獎(jiǎng)和上海市1989年科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)；所承擔(dān)的模具電火花加工過(guò)程計(jì)算機(jī)仿真系統(tǒng)研究，獲上海市2000年科技進(jìn)步三等獎(jiǎng)，2009年1月獲上海市模具行業(yè)協(xié)會(huì)杰出貢獻(xiàn)獎(jiǎng)。
    代表作是國(guó)防工業(yè)出版社1989年出版的《電火花加工理論基礎(chǔ)》。已發(fā)表80余篇論文，并編寫了《特種加工》和《模具制造工藝》等高等學(xué)校教材。

書籍目錄

第1章 概論  1.1 電火花加工的產(chǎn)生及分類  1.2 電火花線切割加工原理  1.3 電火花線切割加工特點(diǎn)及應(yīng)用范圍  1.4 電火花線切割機(jī)分類  1.5 電火花線切割加工技術(shù)發(fā)展歷程與趨勢(shì)  1.6 電火花線切割機(jī)床使用規(guī)則及安全技術(shù)規(guī)準(zhǔn)第2章 數(shù)控電火花線切割加工設(shè)備與編程  2.1 概述  2.2 機(jī)床精度標(biāo)準(zhǔn)及檢驗(yàn)方法  2.3 機(jī)床本體結(jié)構(gòu)  2.4 脈沖電源  2.5 數(shù)控裝置與機(jī)床電氣  2.6 電火花線切割加工程序編制第3章 電火花線切割加工的基本規(guī)律  3.1 電火花線切割加工的工藝指標(biāo)及測(cè)試方法  3.2 影響切割速度的主要因素  3.3 影響加工精度的主要因素  3.4 影響加工表面質(zhì)量的主要因素  3.5 影響電極絲損耗的主要因素第4章 數(shù)控電火花線切割加工工藝  4.1 數(shù)控電火花線切割加工基本工藝路線及工藝分析  4.2 數(shù)控電火花線切割加工前的工藝準(zhǔn)備  4.3 電火花線切割加工多次切割工藝  4.4 大厚度工件電火花線切割加工  4.5 電火花線切割加工工作液與電極絲第5章 數(shù)控電火花線切割加工應(yīng)用實(shí)例  5.1 沖裁模線切割加工  5.2 超行程大型工件線切割加工  5.3 錐度零件線切割加工  5.4 上下異形復(fù)雜零件線切割加工  5.5 典型零件線切割加工  5.6 特種材料線切割加工第6章 線切割加工過(guò)程中人們關(guān)注的幾個(gè)問(wèn)題  6.1 線切割加工的表面條紋  6.2 電火花線切割加工質(zhì)量問(wèn)題  6.3 電火花線切割加工故障與處理  6.4 電火花線切割加工計(jì)算機(jī)仿真  6.5 電火花線切割加工CAD／CAM系統(tǒng)附錄 高速走絲電火花線切割加工工藝數(shù)據(jù)表參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

插圖：5.其他電火花加工  電火花加工除上述四種工藝形式外，還有電火花表面強(qiáng)化、非金屬電火花加工、電火花刻印以及其他多種復(fù)合加工形式。電火花表面強(qiáng)化一般以空氣為極間介質(zhì)，工具電極相對(duì)工件作小振幅的振動(dòng)，二者時(shí)而短接時(shí)而離開，在這過(guò)程中產(chǎn)生脈沖式火花放電，使空氣中的氮或工具材料滲透到工件表面層內(nèi)部，以改善工件表面的力學(xué)性能。非金屬電火花加工是指半導(dǎo)體和非導(dǎo)電體材料電火花加工，一般是用高電壓高頻率脈沖電源，通過(guò)尖狀電極施加在所需要加工的非金屬工件上，并使其產(chǎn)生電火花放電而瞬時(shí)釋放出大量的熱量，從而使工件的局部材料瞬時(shí)熔化和氣化，以達(dá)到加工的目的。1.1.3  電火花線切割加工常用專業(yè)名詞術(shù)語(yǔ)為了便于電加工技術(shù)的國(guó)內(nèi)外交流，在出版和教學(xué)方面都要有一套統(tǒng)一的名詞術(shù)語(yǔ)、定義和符號(hào)。以下對(duì)電火花線切割加工常用專業(yè)名詞術(shù)語(yǔ)做一介紹。（1）放電加工。在一定的加工介質(zhì)中，通過(guò)兩極（工具與工件）之間的火花放電或非穩(wěn)定短電弧放電的電蝕作用來(lái)對(duì)材料進(jìn)行加工的方法叫放電加工（簡(jiǎn)稱EDM）。（2）電火花加工。用脈沖電火花放電形式進(jìn)行加工的，叫電火花加工。（3）電火花成形加工。采用成型工具電極，并通過(guò)工具電極相對(duì)工件作進(jìn)給運(yùn)動(dòng)而把成型電極的形狀尺寸復(fù)制在工件上的加工方法叫電火花成形加工，包括電火花穿孔和型腔電火花加工。（4）電火花穿孔。一般指貫通的二維形孔電火花加工，它既可以是圓孔，也可以是方孔或復(fù)雜的型孔。（5）型腔電火花加工。一般指三維型腔和型面電火花加工，通常是非貫通的，講究深度方向形狀和尺寸。（6）線電極電火花加工。指用線狀電極作工具的電火花加工。電極沿軸向運(yùn)動(dòng)，其主要應(yīng)用為電火花線切割加工。（7）放電。絕緣介質(zhì)（氣體、液體或固體）被電場(chǎng)擊穿而形成高密度電流通過(guò)的現(xiàn)象。（8）脈沖放電。是指脈沖式的瞬時(shí)放電，這種放電不僅在時(shí)間上是斷續(xù)的，而且在空間上是分散的，它是電火花加工采用的放電形式。（9）火花放電。介質(zhì)被擊穿之后的初始階段是火花放電，極間電壓與電流呈現(xiàn)一種負(fù)特性。火花放電通道中的電流密度很高，瞬時(shí)溫度很高（可達(dá)10000℃）。隨著放電時(shí)間的延續(xù)，極間電壓將維持在一定數(shù)值（維持火花放電的放電電壓Ue），而不隨電流及間隙大小變化而變化，呈短電弧特性。但國(guó)內(nèi)習(xí)慣上也稱它為火花放電。（10）電弧放電。電弧放電是一種漸趨穩(wěn)定的放電，這種放電在時(shí)間上是連續(xù)的，在空間上是完全集中在一點(diǎn)或一點(diǎn)的附近放電。放電加工時(shí)遇到電弧放電常常引起電極和工件的燒傷。電弧放電往往是放電間隙中排屑不良或脈沖間隙過(guò)小來(lái)不及消電離恢復(fù)絕緣，或脈沖電源損壞變成直流放電等引起的。（11）放電通道。放電通道又稱電離通道或等離子通道，是介質(zhì)擊穿后極間形成導(dǎo)電的等離子體通道。（12）放電間隙6（mm）。放電時(shí)電極之間的距離。它是放電加工回路的一部分，有一個(gè)隨擊穿而變化的電阻。

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