如何改善与提高线切割加工的精度和表面质量-牛bb文章网
如何改善与提高线切割加工的精度和表面质量
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摘要:影响线切割加工精度和表面质量的因素较多,主要有人为因素、设备因素和被加工件材料性能等三方面。在实践中只要对其进行系统地科学分析和总结,就可对这类复杂且零乱的因素加以控制与调配。关键词:线切割;加工精度;表面质量;切割参数中图分类号:TG484文献标识码:A文章编号:?(5-02电火花线切割机通常是用金属钼丝作为工具电极,对工件进行脉冲火花放电,使局部瞬时产生高温来蚀除材料的一种金属加工方法。工作时工具钼丝在储丝筒上做正反交替运动,脉冲电源正极接工件,负极接工具电极,同时喷注工作液加以冷却和排屑,工作台在步进或伺服电机的驱动下按预先编制的数控程序两轴联动,来完成各种形状的穿通型腔加工。电火花线切割机分为高速走丝和低速走丝两种。低速走丝所加工的精度和表面质量要比高速走丝好,但设备成本和使用成本都比较高,而高速走丝线切割机在制造和使用成本上较低,并且能够加工较大厚度的工件,目前在产品加工、模具制造及新产品试制过程中得到广泛使用。电火花线切割加工时影响其加工精度和表面质量的因素较多,这已成为线切割加工中综合性的技术问题。主要可从人为因素、设备因素和被加工件材料性能等三方面来加以控制和探索。1人为因素的控制与改善1.1进行少量多次加工这主要用在慢走丝线割机上进行高精度的型腔加工。加工量一般是由几十微米逐渐递减到十几微米,最后一次常常在几微米到十几微米之间。同时在加工过程中为了减少材料本身的变形,在粗加工或半精加工时留有一定余量,以补偿加工时因材料应力平衡状态遭破坏而产生的变形。少量多次切割加工出来的工件具有单次切割时不可比拟精度和表面质量,是控制和改善线切割加工精度和表面质量有效易行的方法。1.2正确选择切割参数对于不同的粗、精加工,其走丝速度、丝的张力和喷流压力应以机床参数表为基础作适当调整。虽然机床说明书上供了通用条件下的相关参数选择,但由于工件的材质、精度要求以及其他因素的影响,我们不能完全照搬说明书上提供的参数,要根据实际情况和工作经验作相应的调整。例如要加工厚度为43mm的工件,则在加工参数表中找不到对应的情况,这时,必须根据厚度在40～60mm间的切割条件和相应补偿量作出合理调整,选择合理的步速、脉间和脉宽,主要办法是加工工件的厚度接近哪一个档次厚度就选择该栏的参数值,并作适当的调整,而补偿量则根据工件的实际厚度,与表中标准厚度的差值,按比例加以调整。1.3采用导轮近距离加工为了使工件加工达到一定的精度和表面质量,根据工件厚度及时调整丝架高度,使上下喷嘴与工件的距离尽量靠近,因为上下导轮离工件上下表面越近钼丝电极振幅就越小,且放电稳定而均匀,这对工件的加工精度和表面质量会都有提高和改善。许多操作者怕费事,几年来从未调整过丝架,这就不可能加工出高质量的产品。1.4工件装夹要合理当加工工件切割完毕时,其与母体材料的联接强度下降,此时要防止因工作液的冲击使工件发生偏斜,因为一旦发生偏斜,就会改变切割间隙,轻者影响工件表面质量,重者使工件切坏报废。在切割封闭型腔结束时,被切割的部分会脱落,导致钼丝常常会被碰断,因此,必要时还得制作工装夹具来合理定位和装夹工件。2设备因素的控制与改善电火花线切割机属于高精度数控机床,加工工件的精度和质量是直接建立在机床精度基础上的,因此机床的正常维护保养非常重要,加工前要排除一切可能影响加工精度和表面质量的隐患,其注意事项如下:2.1钼丝检查钼丝检查主要是钼丝张力和损耗情况的检查。钼丝使用一段时间后由于损耗而变细使得张力松弛,这样在运丝过程中产生振动,使火花放电间隙不均,对加工工件的表面质量有很大的影响。因此,钼丝在使用一定时间后必须重新手工紧丝,紧丝时手上用力要均匀,应在不断丝的前提下尽可能提高钼丝的张力。同时钼丝使用一段时间后由于损耗而变细,在这种情况下会影响型腔加工的尺寸精度。如常用的直径0.18mm的钼丝,经过使用后直径变为0.15mm,那么加工出来型腔的各径向尺寸就会比要求小出0.06mm,此时必须在编程时通过调整左右补偿值来加以解决。也就是说,加工前必须测量一下钼丝的实际直径才能确保加工精度。2.2工作液检查高速走丝线切割机一般采用乳化油与水配制的工作液。由于火花放电必须在具有一定绝缘性能的液体介质中进行,正是由于工作液的绝缘性才能使击穿后的放电通道压缩,从而局限在较小的通道半径内火花放电,形成瞬时和局部高温来熔化和气化金属,放电结束后又迅速恢复放电通道间隙成为绝缘状态。绝缘性能太低,则工作液成了导电体,而不能形成火花放电;绝缘性能太高,则放电间隙小,排屑难,切割速度降低。加工前要根据不同的工艺条件选择不同型号的乳化液,此外还必须检查工作液的液量及脏污程度,以保证工作液的绝缘性能、洗涤性能、冷却性能都达到要求。也就是说工作液状况直接影响线切割的加工效率、表面质量和钼丝的使用寿命。注意的是线切割使用的工作液是专用工作液而不能用车床或磨床上的冷却液来代替。否则,不但影响加工表面质量而且极易产生短路和断丝。2.3导电块和导轮的的检查线切割导电块一般是硬质合金材料制成,虽具有较高的耐磨性和硬度,但钼丝与其一直处在高速滑动摩擦状态,这样在接触处会出现沟槽,影响其导电性能甚至断丝。高速走丝线切割机一般在使用200小时后可将导电轮转动一个角度来改变与钼丝的接触位置或者更换新导电块,来保证钼丝与工件处在良好的放电状态,从而保证加工精度和表面质量。同时当电极丝的导轮用久了,其支承轴承会有磨损而使回转精度不够,这样运丝过程中会产生振动甚至断丝,也是影响加工精度和表面质量的一个不可忽视因素。2.4运丝系统检查经常检查贮丝筒回转精度情况,贮丝筒磨损过大会影响钼丝运动的平稳性,需及时修复或更换。导电块、导轮和上、下喷嘴的不良状况也会引起线钼丝的振动,此时即使加工表面能进行良好的放电,但因电极丝的振动,加工表面也很容易产生波峰或条纹,最终引起工件表面粗糙度变差。在此补充一点的是电极丝的直径问题。通常根据丝筒排丝间距参数尽可能选择较粗的电极丝。若电极丝直径过小,则承受电流小,切缝也窄,不利于排屑和稳定加工,断丝的可能性较大,而较粗的钼,可提高其张力,减少抖动,不易断丝。当电极丝损耗到一定程度时必须强制更换,否则,若在工作过程中断丝,必须从起点开始重新切割,会造成二次放电,这对工件表面质量影响极大。2.5电源电压检查电源电压不稳定会造成电极与工件两端火花放电参数不稳定,会引起击穿放电过程不稳定,从而影响工件加工的精度和表面质量,最好配备专用的稳压电源。3材料因素的控制与改善用同样的工艺参数加工不同材质的工件所获得的精度和表面质量是不同的。因此,若需线切割加工工序的零件,在零件设计时就必须要考虑到这一点,材料性能影响线切割加工精度和表面质量的因素主要有以下两点:3.1材料物理性能方面由于不同金属材料具有不同的熔点、导热、导电性能等,线切割时即使用同样工艺参数和方法来加工不同金属,所获得的工件表面质量是不相同的。线切割加工适合硬度高,导电性好的材质,如硬质合金类材料、淬过火的模具型腔。而不太适合不锈钢、铝材、铜材等,因为这些较软的材料极易粘在钼丝上,影响排屑,堵塞放电间隙且容易短路直接影工件的表面质量。因此在零件设计时必须考虑加工工艺对材质的特殊要求。 3.2材料残余应力方面线切割对一些模具型腔进行加工时,由于大面积去除和切断材料会使材料内部残余应力的平衡性受到破坏,加工出来的型腔尺寸、形状和表面质量都会受影响。为了避免这些情况,应选择锻造性好、淬透性好、热处理变形小的材料。同时线切割前一定要进行去应力或退火处理。若工件在平磨后再线切割加工时还要进行退磁处理,将残余内应力减少到最低程度以防加工变形。总之,影响电火花线切割加工精度和表面质量有许多不确定的因素,但只要对其进行系统地科学分析和总结,在实践中不断积累经验,就可以对这类复杂且零乱的因素加以控制与调配。但这需要一定的现场操作经验和长期的系统总结,而不能照搬书本。作者简介:丁龙保(1967-),男,江苏句容人,江苏农林职业技术学院机电工程系教师,高级工程师,研究方向:数控技术、机械制造。欢迎您转载分享：
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各种加工方法的经济精度和表面粗糙度要点详解.doc18页
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各种加工方法能够达到的尺寸的经济精度
表1 孔加工的经济精度
加 工 方 法 精度等级（IT）
钻孔及用钻头扩孔 11～12
扩孔 粗扩 12
铸孔或冲孔后一次扩孔 11～12
钻或粗扩后的精扩 9～10
铰孔 粗铰 9
镗孔 粗镗 11～12
精镗 8～10
拉孔 粗拉铸孔或冲孔 7～9
粗拉或钻孔后精拉孔 7
磨孔 粗磨 7～8
研磨、珩磨 6
滚压、金刚石挤压 6～10
表2 圆锥形孔加工的经济精度
加工方法 精度等级（IT）
锥孔 深锥孔
扩孔 粗 11 ―
镗孔 粗 9 9～11
铰孔 机动 7 7～9
手动 高于7
磨孔 高于7 7
研磨 6 6～7
表3 圆柱形深孔加工的经济精度
加工方法 精度等级（IT） 加工方法 精度等级（IT）
用麻花钻、扁钻、环孔钻钻孔 钻头回转 11～13 镗刀块镗孔 7～9
工件回转 11 铰孔 7～9
钻头和工件都回转 11 磨孔 7
扩钻 9～11 珩磨 7
扩孔 9～11 研磨 6～7
炮孔钻钻孔或镗孔 刀具回转 9～11 工件回转 9 刀具工件都回转 9
表4 花键孔加工的经济精度
加工方法 精度等级（IT）
表5 外圆柱表面加工的经济精度
加工方法 精度等级（IT）
车削 粗车 11～12
半精或一次车 8～10
细车、金刚车 5～6
磨削 粗磨 8
研磨、超精加工 5
滚压、金刚石压平 5～6
表6 端面加工的经济精度（mm）
加工方法 直径 mm
车削 粗 0.15 0.2 0.25 0.4
精 0.07 0.1 0.13 0.2
磨削 普通 0.03 0.04 0.05 0.07
精密 0.02 0.025 0.03 0.035
表7 用成形铣刀加工的经济精度（mm）
表面长度 mm
铣刀宽度 mm
120～180 ≤120
≤100 0.25 ― 0.1 ―
100～300 0.35 0.45 0.15 0.2
300～600 0.45 0.5 0.2 0.
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获得机械加工精度的方法
    在机械加工中，根据生产批量和生产条件的不同有很多获得加工精度的方法。1)获得尺寸精度的方法(1)试切法。试切法是指在零件加工过程中不断对已加工表面的尺寸进行测量，并相应调整相对工件加工表面的位置进行试切，直到达到尺寸精度要求的加工方法。该方法是获得零件尺寸精度最早采用的加工方法，同时也是目前常用的获得高精度尺寸的主要方法之一，主要用于单件小批生产。(2)调整法。调整法是指按试切好的工件尺寸、标准件或对刀块等调整确定相对工件定位基准的准确位置，并在保持此准确位置不变的条件下，对一批工件进行加工的方法，多用于大批大量生产，在摇臂钻床上用钻床夹具加工孔系即为此法。(3)定尺寸法。以保证被加工零件尺寸精度。该方法生产率高，但其制造复杂，成本高。用方形拉刀拉方孔，用键刀块加工内孔等即属此法。(4)自动控制法。在加工过程中，通过由尺寸测量装置、动力进给装置和控制机构等组成的自动控制系统，使加工过程中的尺寸测量、月具的补偿调整和切削加工等一系列工作自动完成，从而自动获得所要求尺寸精度。数控机床上的大多数操作属于此法。2)获得形状精度的方法(1)成形运动法。零件的各种表面可以归纳为几种简单几何形面，比如平面、圆柱面等，这些几何形面均可通过工件之间作一定的运动加工出来。成形运动是保证得到工件要求的表面形状的运动，成形运动法就是利用工件之间的成形运动来加工表面的方法。成形运动法根据具体所使用不同，又可分为轨迹法（利用刀尖运动轨迹形成工件表面形状）、成形法（由成形刀刃的形状形成工件表面形状）、展成法（由切削刃包络面形成工件表面形状）和相切法（利用盘状边旋转边作一定规律的轨迹运动获得工件表面形状）。(2)非成形运动法。该类方法中，零件表面形状精度的获得不是靠相对工件的准确成形运动，而是靠在加工过程中对加工表两形状的不断检验和工人对其进行精细修整加工的方法。该类方法是获得零件表面形状尺.精度最原始的方法，但到目前为止，在一些复杂型面和形状精度要求很高的表面加工过程中仍然采用。3)获得位置精度的方法在机械加工中，位置精度主要由机床精度、夹具精度和工件的装夹精度来保证，获得位置精度的方法主要有下列两种。(1)一次装夹获得法。该方法中，零件有关表面的位置精度是直接在工件的同一次装夹中，由各有关相对工件的成形运动之间的位置关系保证的。如轴类零件外圆与端面的垂直度，箱体孔系加工冲各扎之间的同轴度、平行度等，均可用此法获得。(2)多次装夹获得法。该方法中，零件有关表面间的位置精度是由相对工件的成形运动与工件定位基准面之间的位置关系保证的。如轴类零件上键槽对外圆表面的对称度、箱体平而与平面之间的平行度等，均可用此法获得。在多次装夹获得法中，又可根据工件的不同装夹方式划分为直接装夹法、找正装夹法和夹具装夹法。
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淘豆网网友近日为您收集整理了关于第四章机械加工精度及加工表面质量分析的文档，希望对您的工作和学习有所帮助。以下是文档介绍：第四章机械加工精度及表面质量分析第一节机械加工精度概述第二节影响加工误差的因素第三节加工误差的统计分析第四节提高加工精度的途径第五节机械加工后的表面质量第六节机械加工后的表面粗糙度和表面层物理机械性能的影响因素第七节控制加工表面质量的工艺途径第一节机械加工精度概述一、加工精度1、加工精度是指零件加工后的实际几何参数(尺寸、形状和位置)与理想几何参数的符合程度。符合程度越高,加工精度越高。一般机械加工精度是在零件工作图上给定的,其包括:1) 尺寸精度:加工后零件的实际尺寸与零件理想尺寸相符的程度。2) 形状精度:加工后零件的实际形状与零件理想形状相符的程度。3) 位置精度:加工后零件的实际位置与零件理想位置相符的程度。2、获得加工精度的方法:1) 试切法:即试切--测量--再试切--直至测量结果达到图纸给定要求的方法。如图a2) 定尺寸***法:用***的相应尺寸来保证加工表面的尺寸。如:孔加工、成形***3) 调整法:按零件规定的尺寸预先调整好***与工件的相对位置来保证加工表面尺寸的方法。如图b3、加工误差:实际加工不可能做得与理想零件完全一致,总会有大小不同的偏差,零件加工后的实际几何参数对理想几何参数的偏离程度,称为加工误差。加工误差的大小表示了加工精度的高低。生产实际中用控制加工误差的方法来保证加工精度。4、误差的敏感方向: 加工误差对加工精度影响最大的方向,为误差的敏感方向。例如:车削外圆柱面,加工误差敏感方向为外圆的直径方向。二、加工经济精度由于在加工过程中有很多因素影响加工精度,所以同一种加工方法在不同的工作条件下所能达到的精度是不同的。任何一种加工方法,只要精心操作,细心调整,并选用合适的切削参数进行加工,都能使加工精度得到较大的提高,但这样会降低生产率,增加加工成本。加工误差δ与加工成本C成反比关系。某种加工方法的加工经济精度不应理解为某一个确定值,而应理解为一个范围,在这个范围内都可以说是经济的。三、研究机械加工精度的方法—因素分析法和统计分析法。因素分析法:通过分析、计算或实验、测试等方法,研究某一确定因素对加工精度的影响。一般不考虑其它因素的同时作用,主要是分析各项误差单独的变化规律;统计分析法:运用数理统计方法对生产中一批工件的实测结果进行数据处理,用以控制工艺过程的正常进行。主要是研究各项误差综合的变化规律,只适合于大批、大量的生产条件。四、原始误差由机床、夹具、***和工件组成的机械加工工艺系统(简称工艺系统)会有各种各样的误差产生,这些误差在各种不同的具体工作条件下都会以各种不同的方式(或扩大、或缩小)反映为工件的加工误差。工艺系统中凡是能直接引起加工误差的因素都称为原始误差。工艺系统的原始误差主要有:1、加工前的误差(原理误差、调整误差、工艺系统的几何误差、定位误差)2、加工过程中的误差(工艺系统的受力变形引起的加工误差、工艺系统的受热变形引起的加工误差)3、加工后的误差(工件内应力重新分布引起的变形以及测量误差)等。第二节影响加工误差的因素一、加工前的误差(原理误差、机床调整误差、定位误差、工艺系统的几何误差)(一)、加工原理误差:定义:由于采用近似的加工运动或近似的***轮廓所产生的加工误差,为加工原理误差。(1) 采用近似的***轮廓形状: 例如:模数铣刀铣齿轮。(2) 采用近似的加工运动: 例如:车削蜗杆时,由于蜗杆螺距Pg=πm,而π=3.1415926…,是无理数,所以螺距值只能用近似值代替。因而,***与工件之间的螺旋轨迹是近似的加工运动。在曲线或曲面的数控加工中,***相对于工件的成形运动是近似的;又如滚齿用的齿轮滚刀有两种误差:一是为了制造方便,采用阿基米德蜗杆或法向直廓蜗杆代替渐开线基本蜗杆而产生的刀刃齿廓形误差;二是由于滚刀刀齿有限,实际上加工出的齿形是条由微小折线段组成的曲线,和理论上的光滑渐开线有差异,从而产生加工原理误差。采用近似的成形运动或近似的刀刃轮廓,虽然会带来加工原理误差,但往往可简化机床结构或***形状,提高生产效率,且能得到满足要求的加工精度。因此,只要这种方法产生的误差不超过规定的精度要求,在生产中仍能得到广泛的应用。(二) 机床调整误差:机床调整:是指使***的切削刃与定位基准保持正确位置的过程。(1) 进给机构的调整误差:主要指进刀位置误差;(2) 定位元件的位置误差:使工件与机床之间的位置不正确,而产生误差;(3) 模板(或样板)的制造误差:使对刀不准确。1播放器加载中，请稍候...
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