五叶轮零件的电火花线切割加工毕业设计

五叶轮零件电火花线切割加工

摘要

近年来，我国电火花线切割技术得到了很好的发展，特别是快走丝机床在我国应用广泛,社会上对这门技术人才的需求量也越来越多。本文介绍了快走丝线切割软件的实际应用和零件在线切割加工中的流程及加工中的一些基本知识和注意事项。

关键词：电火花；线切割软件；加工流程

The five impeller components electrical fire colored thread cutting processing

Abstract

Author:Meng Qi Lue

Tutor:YanRuiQiang In recent years, our country electrical fire cut the technology to obtain the very good development, specially quickly walked the silk engine bed to applywidely in our country, in the society more and more were also many to this technical talented person's demand quantity. This article introduced quickly walks the silk thread to cut software the practical application and the components on-line cuts in the processing in the flow and processing some elementary knowledge and the matters needing attention.

Keywords:Electric spark; Line cutting software; Process technological process

1绪论 (1)

2 零件图的工艺分析 (1)

3 毛坯的确定 (2)

3.1 材料的选择 (2)

3.2 毛坯的尺寸 (2)

4 毛坯的加工 (2)

4.1 电极丝起始位置的基准面加工 (2)

4.2 线切割定位基准面的加工 (3)

5 设备的选择 (3)

6 电极丝的选择与安装 (3)

6.1 电极丝的选择 (3)

6.2 电极丝的安装 (4)

7 工件的安装 (4)

8 电极丝垂直度的找正 (5)

9 加工前的其他准备 (5)

9.1 工作液的选择与配置 (5)

9.2 电参数的确定 (6)

9.3 程序的工艺分析 (6)

10 线切割的加工 (10)

10.1自动加工及其监控 (10)

10.2加工中特殊情况处理 (10)

零件的质量分析 (10)

总结 (12)

致谢 (13)

参考文献 (14)

随着制造领域的快速发展，近来我国电火花线切割机床的生产和技术得到了飞速发展，特别是快走丝机床在我国应用广泛。同时也对电火花线切割机床和技术提出了更高的要求。作为一名职业技术学院数控专业的学生，了解并掌握这门技术也是一项重要的技能。本文的设计与加工运用到了三年来所学课程的知识,运用了我院的《CAXA线切割XP》软件，同时对线切割加工前的准备、工艺等进行了大概的阐述。

2 零件图的工艺分析

图2-1零件图

电火花线切割程序(3B格式)的生成是依靠图形的完整性和正确性，在图形中要准确地定出各点的坐标,上图2-1圆与圆相切,圆形各点的相交等应该清楚,在标注时看图形是否有矛盾或多余的尺寸,仔细检查图形是否缺少尺寸,给出的几何要素的相互关系是否够明确。另外还要分析零件图的精度和技术要求是否在线切割的要求范围以内(快走丝的范围一般为Ra1.6-3.2μm)工件厚度是否小于线架的最

大跨度、线切割机床的XY滑板的有效行程长度是否满足于加工工件尺寸的要求、材料是否是导电的材料、零件中的窄缝是否小于电火花线切割加工的间隙或零件图内轮廓拐角处的圆角半径是否小于电极丝半径与放电间隙之和。

3 毛坯的确定

3.1材料的选择

电火花线切割加工过程中，使用工具和工件之间不断产生脉冲性的火花放电，利用放电在局部时产生的高温把金属蚀除下来，它是利用电能和热能进行加工的工艺方法。在材料的选择上首先要求材料具有良好的通电性。常用的材料有碳素工具刚、合金工具刚、碳素结构刚、铝合金、纯铜、石墨等。在市场常见到的有碳素结构刚和铝合金。铝合金在切割的时候，切割速度虽然比碳素结构刚快，但其在高温下表面极其容易形成不导电的氧化膜，同时由于产生不导电的微粒，这些微粒分布在导电块与电极丝之间，常使电极丝在导电块处发生火花放电，从而加快导电块的损耗。且在价格方面铝合金比碳素结构刚高的多，经以上分析，这次材料的选择选择了碳素结构刚中的Q235。

3.2毛坯的尺寸

快走丝切割液是靠高速运行的丝带入切缝的，不像慢走丝那样要进行高压冲液，对切缝周围的余量没多大的要求，只要保证其装夹的余量即可，此零件图形直径为φ156mm，考虑到毛坯的加工及线切割加工的装夹余量，理论上材料相对大一点比较好，但为了杜绝浪费和购买的实际情况，这次零件的加工选择了182x182x12(mm)的毛坯。

4 毛坯的加工

由于毛坯表面粗糙度高，各面都不平整并带有大量的毛刺及钝角，在线切割加工前，须先要确定电极丝起始位置的基准面和线切割加工的定位基准面。利用我院现有的铣削系统对毛坯进行如下的加工。

4.1电极丝起始位置的基准面加工

选择一个相对平整的面作为粗基准面，采用虎钳装夹，利用直径为φ10mm 的立铣刀铣削基准面，由于材料硬度大，Z轴的下刀量不宜太大，加工基准面后再翻过来铣削粗基准面，为了获的更好的毛坯利用同一种方法把其余的两个面也铣平整。

4.2线切割定位基准面的加工

由于毛坯的长宽度都大于虎钳装夹的最大限度，装夹时采用压板压紧的方法，装夹时选择一个相对平整的面作为粗基准面，利用面铣刀来加工定位面，加工好后翻转过来再铣粗基准面。毛坯经过加工后尺寸为180x180x9.3（mm）

5 设备的选择

数控线切割机床的加工精度主要是靠机床本身的精度来确定的，应根据零件的精度要求来合理地选择机床。此零件设计的粗糙度为 6.3μm,利用我院的DK-7725型快走丝机床，足已满足其加工要求，其性能指标如下表所示：

表5-1 DK-7725型机床参数表

6 电极丝的选择与安装

6.1电极丝的选择

电极丝的直径对线切割速度的影响很大，若电极丝直径太小，则承受电流小，切缝也窄，不利于排屑和稳定加工，显然不可能获得理想的切割速度，但电极丝的直径超过一定的程度，造成切缝过大，反而影响了切割速度的提高。且不同的电极丝其切割速度也不一样。在电极丝材料的选择上也会对线切割加工指标带来不同的影响。如今常用的快走丝材料主要有钨丝、钼丝、钨钼W50Mo这三种电极丝，它们的材料性能如下表所示：

表6-1 常用电极丝材料性能

由上表可知，钨丝虽然抗拉强度高、耐腐蚀，但脆而不耐弯曲，且价格

昂贵，仅在特殊情况下使用，而钼丝在这三种电极丝中韧性最好,抗拉强度高，

适合这次零件加工的需求，这次零件的加工选择直径为φ0.18mm的钼丝。

6.2电极丝的安装

6.2.1上丝

上丝是加工前的必要准备，也是线切割加工的一道工艺。上丝时把电极丝的一端固定在储丝筒上的螺钉上进行绕丝。绕丝过程中要用手拉住钼丝轮，保持一定的张力，如果没有张力容易造成丝筒乱和丝滑出导轮的现象。因线切割加工当中丝筒作的是一种往复的运动，丝筒装丝宽度应该大于丝筒宽度的二分之一，略小于丝筒的宽度。当满足于上述所需的行程时，把电极丝的另一端绕过机床上的副导轮和主导轮里进行穿丝，穿丝后拉紧固定在储丝筒的另一端，上螺丝的时候不宜太紧，防止压断电极丝。

6.2.2紧丝

紧丝是线切割的一个重要环节，它的好坏直接影响到工件的质量和切割速度，刚穿好的丝往往由于松弛，需要用手轮进行多次紧丝，紧丝时拿手轮的手要端平，保持平衡。并注意安全，防止手碰到运行的储丝筒。在每一次紧丝过后都要认真检验电极丝的松紧程度，如果还没有达到紧丝的目的，就要继续紧丝。但紧丝时应防止紧丝过紧，导致加工过程中容易产生断丝。

7 工件的安装

毛坯经过加工后，余量进一步减少，为了防止电极丝切割过程中切割到工作台，首先要调节工作台的距离（大于156mm）并找正它的平行度。利用已加工好的面作为定位面，装夹工件时尽量使两边的余量相同，防止一边余量过小导致电机丝切割到工作台。工件装夹好后应该找正它的平行度。由于线切割加工的轮廓与工件的基准无精度要求，可利用电极丝找正法来找正，工件通过预紧后，将电极丝移动靠近基准侧面处，保持电极丝与工件侧面间有微小的距离，沿基准方向移动坐标轴，根据目侧法来调整工件位置。由于线切割的工作用力小，不像金属切削机床要承受很大的切削力，所以装夹的时候不是需要很大的夹紧力，工件经过找正后用压板压住对角即可。工件装夹如下图所示：

图7-1 工件装夹图

8 电极丝垂直度的找正

为了准确切割出符合精度要求的工件电极丝必须垂直于工件的装夹基面或工作台定位面。为了保证电极丝的位置精度，在导轮和导轮轴承发生磨损后应及时更换导轮和导轮轴承，在工件加工之前应进行电极丝的垂直度校正。常用的电极丝垂直度校正方法有找正器校正，此找正器是一个六面体，使用找正器校正时，首先将找正器垂直置于工件的装夹基面或工作台定位面的合适位置，即保证x.y 方向都能接触到的位置，同时保持找正器表面干燥和干净，电极丝上不要有工作液，手动操作机床使电极丝靠近找正器。通过调整导轮体和丝架等位置来调整电极丝的垂直度。

9 加工前的其他准备

9.1工作液的选择与配置

工作液的好坏将直接影响到加工的顺利进行。它对切割速度、表面粗糙度、加工精度等工艺指标均有很大的影响，不仅不同类型的工作液有着其不同的性能。就同一类型不同浓度的工作液都有着其不同的性能。这次零件的加工选择乳化型工作液，因其切割速度比非乳化型的工作液切割速度高，介电强度和冷却能力较强，洗涤性好。配置工作液时，为了达到较大的切割速度，配置的乳化油质量分数约为8%左右，这样加工起来比较稳定且不易断丝。另外工作液的脏污程度对工艺指标也有较大的影响，工作液太脏会降低加工的工艺指标，纯净的工作液也并非加工效果最好，如果发现工作液太脏，应及时更换工作液。

9.2电参数的确定

合理地选择电参数也是电火花线切割加工的一项重要指标，电参数的设定对零件的粗糙度Ra和切割速度Vwi有着密切的联系，只要客观地运用它们的最佳组合就能够获得良好的加工效果，通过零件图的分析和结合我院线切割机床的性能及加工过程的需要，选择的电参数如下表所以：

表9-1电参数选择表

9.3程序的工艺分析

9.3.1切割起点的设定

由于此工件无穿丝孔，不需要进行穿丝点的设定，尺寸精度的相互关系要求不是很高，工件加工前首先要进行切割起点的设定。为了方便确定电极丝切入点的位置，切入点选择工件被夹持部分的中点。既电极丝起始面的中点（从直径为φ27mm的圆心向电极丝起始面牵引一条90mm的直线的端点）如下图：

图9-2 零件加工切入点

9.3.2程序参数的选择

在程序的生成前首先要选择好程序的参数，在加工参数中轮廓精度选择为0.01，由于零件是通过一次性切割加工完成的、在切割次数的选择上选择切割次数为1次、支撑宽度指的是多次切割时，指定每行轨迹的始末点之间保留的一段不切割部分的宽度，由于是一次性加工，选择为0即可、由于零件无锥度要求，

不切割锥度时保持为0即可。补偿实现方式选轨迹生成时自动实现补偿，由于零件存在着尖角，所以在拐角过渡方式上要选择为尖角方式。这次生成程序的参数具体如下图所示：

图9-3 切割参数

图9-4 偏移量/补偿值参数

9.3.3程序的模拟加工

为了确保零件在加工过程中能够正确并顺利地进行，加工前首先要在CAXA 线切割软件上进行模拟加工。在模拟加时按照软件上的提示，拾取好图形轮廓线，选择切割方向为外偏。为了更清楚地观察加工的轨迹，步长值应该选取小一点，这次选择为0.001，加工轨迹如下图所示：

图9-5零件加工轨迹

9.3.4程序的生成

参数选择完毕后，利用软件正确地生成程序，程序如下：

CAXA WEDM -V ersion 2.0 , Name : 11.3B

Conner R= 0.00000 , Offset F= 0.10000 ,Length= 441.394 mm

****************************************

Start Point = -66.28600 , -0.00000 ; X , Y

N 1: B 21186 B 0 B 21186 GX L1 ; -45.100 , -0.000

N 2: B 5100 B 0 B 7345 GX SR2 ; -37.755 , 4.579

N 3: B 1276 B 2604 B 4646 GY NR3 ; -33.968 , 8.634

N 4: B 5090 B 8816 B 8816 GY L2 ; -39.058 , 17.450

N 5: B 4417 B 2550 B 9906 GY SR3 ; -30.408 , 22.844

N 6: B 2407 B 1617 B 4183 GY NR3 ; -25.101 , 24.462

N 7: B 1 B 10179 B 10179 GY L1 ; -25.100 , 34.641 N 8: B 5100 B 0 B 9854 GY SR2 ; -14.912 , 34.987 N 9: B 2893 B 197 B 4153 GY NR3 ; -9.507 , 33.734 N 10: B 5090 B 8816 B 8816 GY L1 ; -4.417 , 42.550 N 11: B 4417 B 2550 B 9895 GY SR2 ; 4.580 , 37.756 N 12: B 2604 B 1276 B 4646 GX NR2 ; 8.634 , 33.969 N 13: B 8816 B 5089 B 8816 GX L1 ; 17.450 , 39.058 N 14: B 2550 B 4417 B 9906 GX SR2 ; 22.844 , 30.407 N 15: B 1617 B 2407 B 4183 GX NR2 ; 24.462 , 25.101 N 16: B 10179 B 1 B 10179 GX L4 ; 34.641 , 25.100 N 17: B 0 B 5100 B 9854 GX SR1 ; 34.987 , 14.911 N 18: B 197 B 2893 B 4153 GX NR2 ; 33.735 , 9.507 N 19: B 8815 B 5090 B 8815 GX L4 ; 42.550 , 4.417 N 20: B 2550 B 4417 B 9895 GX SR1 ; 37.755 , -4.580 N 21: B 1276 B 2604 B 4646 GY NR1 ; 33.968 , -8.634 N 22: B 5090 B 8816 B 8816 GY L4 ; 39.058 , -17.450 N 23: B 4417 B 2550 B 9906 GY SR1 ; 30.408 , -22.845 N 24: B 2407 B 1617 B 4183 GY NR1 ; 25.101 , -24.462 N 25: B 1 B 10179 B 10179 GY L3 ; 25.100 , -34.641 N 26: B 5100 B 0 B 9854 GY SR4 ; 14.912 , -34.987 N 27: B 2893 B 197 B 4153 GY NR1 ; 9.507 , -33.735 N 28: B 5091 B 8815 B 8815 GY L3 ; 4.416 , -42.550 N 29: B 4417 B 2550 B 9895 GY SR4 ; -4.581 , -37.755 N 30: B 2604 B 1276 B 4646 GX NR4 ; -8.635 , -33.968 N 31: B 8815 B 5089 B 8815 GX L3 ; -17.450 , -39.057 N 32: B 2550 B 4417 B 9906 GX SR4 ; -22.844 , -30.407 N 33: B 1617 B 2407 B 4183 GX NR4 ; -24.462 , -25.100 N 34: B 10179 B 0 B 10179 GX L3 ; -34.641 , -25.100 N 35: B 0 B 5100 B 9854 GX SR3 ; -34.987 , -14.912 N 36: B 197 B 2893 B 4153 GX NR4 ; -33.735 , -9.507

N 37: B 8815 B 5091 B 8815 GX L2 ; -42.550 , -4.416

N 38: B 2550 B 4417 B 4417 GY SR3 ; -45.100 , 0.001

N 39: B 21186 B 1 B 21186 GX L3 ; -66.286 , -0.000

N 40: DD

10 线切割的加工

10.1自动加工及其监控

程序上传完毕后，调节好已选好的线切割加工参数，经模拟加工无误后，将丝筒上的罩壳，上臂盖，上导轮盖盖好，同时安装好防护罩，防止工作液甩出。在加工过程中会产生有毒的气体和烟雾，应保持一定的距离，防止发生过敏或中毒，在加工期间禁止他人或自己触及电极丝、工件、工作台、更不能同时接触工件与工作台，并定时对机床各运动部件进行加油润滑，遵守线切割文明安全生产守则。

10.2加工中特殊情况处理

在零件的加工过程中电极丝由于松丝造成不放电故障的现象，在机床报警后，马上暂停程序的运行，关掉停机按扭，再关掉工作液，待紧丝后再继续运行；在快走丝切割加工中，工作液是循环使用的，并带有少量的污物，由于污物过量堆积在导轮和导电块，造成了短路停机的现象。停机后把污物排除，清洗导轮和导电块，排除故障后移动电极丝使其脱离工件，从新起点切割至原位，然后继续加工。

零件的质量分析

零件虽然已经加工完成，但是经过对零件的检测，发现加工出来的零件

并没有得到预想的效果，与设计的加工要求有点距离。以下是造成偏差的原

因及解决的措施：

a、在定位基准面的加工过程中，由于采用压板装夹，给编程带来了很大的麻烦，所以铣平面的时候通过手轮操作的方式，这样就造成了表面粗糙度偏差，还有面铣刀磨损也造成了表面不够光滑，并带有少量的刀痕。在线切割加工过程中，毛坯的四个角落区域是要切割掉的。为了更好地加工定位基准面，应该在毛坯的对角处用立铣刀加工出压板压紧毛坯所需要的区域。然后通过编程来加工零件的定位基准面。

b、零件切割表面粗糙度偏大，而造成此原因的主要因素是高频电源的脉冲参数及电极丝的张紧力和移动速度。为了获得较好的表面粗糙度，应该适当地降低开路电压的参数及电极丝的移动速度；另外在零件的切割表面出现了较明显的条纹，影响条纹深度和宽度的主要因素有脉冲参数和走丝的稳定性、进给速度。所以应该适当地改变以上的因素来降低条纹的深度和宽度。

c、尺寸精度有误差，在线切割加工过程中由于电极丝在走丝过程中产生振动造成尺寸有偏差。产生振动的主要原因是电极丝相对较松，通过紧丝的方法可降低电极丝在切割中产生的振动；另外电极丝移动速度过快，造成的振动也较大，所以调整合适的移动速度也可以降低尺寸的误差。

通过这次的毕业设计，让我系统地巩固了大学三年课程的知识,同时也学习到了电火花线切割这门特种加工的很多知识。在零件的加工过程中，我对我院的加工中心操作有了进一步的提高，掌握了DK-7725快走丝线切割机床的基本操作。

从9月份到11月份，历时两个多月,我通过网上查找，读书馆查阅等方式来了解和理解了电火花线切割这一门特种加工技术，同时系统的温习了《机械制图》《机械制造》《数控编程》《AutoCAD》等课程。通过亡羊补牢、查漏补缺的方式来攻克了自己的薄弱环节。在确定零件图纸到产品的加工，在指导老师的带领下，我一步一个环节地设计制作，在这其中，我感受到了我在平时学习还不够认真刻苦，这就使我做起毕业设计的时候觉得很吃力，真是书到用时方恨少！同时也感受到了我们数控专业的学生不仅要多动手、还要学会思考。因为只有这样才能做的更好。

总之，这次的毕业设计是我劳动的付出，认真的结果，它检验了我这三年来的学习成果，我希望它是架起工作桥梁中的一根支柱。文中上述的内容主要讲述了线切割加工工艺过程及其程序编制方面的知识、利用零件图形的结构分析，设计出其加工的工艺方案，以达到生产要求，线切割加工工艺是工件在进行加工的重要内容，只要合理就可以保证其加工精度及各要项指标的要求。

我通过这次的毕业设计，增加了自己的不少专业知识、提高了自己的动手能力。感悟到了知识是要靠平时一点一滴的积累，扎扎实实地做好每一步，只有把理论运用到实际、实际结合理论，这样才能达到更好的要求，收到理想的效果。

这次毕业设计说明书及其零件的加工完成，首先要感谢我院提供的设备条件和系上的支持，同时也要感谢曾经教过我的科任老师，是他们平时淳淳教诲，才使我的毕业设计能够按时完成。在此要特别感谢的是我的指导老师严瑞强老师这两个多月以来在论文的设计和零件的加工中的精心指导和耐心教导，以及感谢同组的同学门，是他们为我提出了宝贵的意见和建议。

文中存在着某些的疏漏和不足,恳请广大老师和同学们指正。

参考文献

[1] 陈前亮.数控线切割操作技能鉴定考核培训教程[M].北京：机械工业出版社，2006.

[2] 刘晋春.特种加工[M].北京：机械工业出版社，2003.

[3] 赵万生.实用电加工技术[M].北京：机械工业出版社，2002.

[4] 李雪梅.数控机床[M].北京：电子工业出版社，2005.

[5] 刘晋春.特种加工[M].北京：机械工业出版社，2003.

[6] 劳动部教材办公室组织.电火花工[M].北京:中国劳动出版社,1997.

[7] 赵万生.实用电加工技术[M].北京：机械工业出版社，2002.

[8] 明兴祖.数控加工技术[M].北京：化学工业出版社，2002.

[9] 邱永成.机械基础[M].北京：中国农业出版社，2004.

[10] 张学仁.数控电火花线切割加工技术[M].黑龙江：哈尔滨工业大学出版社，2004

[11] 张梦欣.数控加工工艺学[M].北京:中国劳动社会保障出版社,2005.