《线切割操作工》 | 第三章 线切割机床加工操作 第一节 基本操作

一、工件的装夹

线切割加工机床的工作台比较简单，一般在通用夹具上采用压板固定工件。为了适应各种形状的工件加工，机床还可以使用旋转夹具和专用夹具。工件装夹的形式与精度对机床的加工质量及加工范围有着明显的影响。

（1）工件装夹的一般要求

a.待装夹的工件其基准部位应清洁无毛刺，符合图样要求。对经淬火的模件在穿丝孔或凹模类工件扩孔的台阶处，要清除淬火时的渣物及工件淬火时产生的氧化膜表面，否则会影响其与电极丝间的正常放电，甚至卡断电极丝。

b.夹具精度要高，装夹前先将夹具固定在工作台面上，并找正。

c.保证装夹位置在加工中能满足加工行程的需要，工作台移动时不得和丝架臂相碰，否则无法进行加工。

d.装夹位置应有利于工件的找正。

e.夹具对固定工件的作用力应均匀，不得使工件变形或卷曲，以免影响加工精度。

f.成批零件加工时，最好采用专用夹具，以提高工作效率。

g.细小、精密、壁薄的工件应预先固定在不易变形的辅助小夹具上才能进行装夹，否则无法加工。

（2）装夹的方式装夹的方式很多，这里介绍一些常用的方法。

a.悬臂式支撑方式。

悬臂支撑通用性强，装夹方便，如图3.1所示。但由于工件单端固定，另一端呈悬梁状，因而工件平面不易平行于工作台面，易出现上仰或下斜，致使切割表面与其上下平面不垂直或不能达到预定的精度。另外，加工中工件受力时，位置容易变化。因此只有工件的技术要求不高或悬臂部分较少的情况下才能使用。

图3.1 悬臂式支撑方式

b.垂直刃口支撑方式。如图3.2所示，工件装在具有垂直刃口的夹具上，此种方法装夹后工件能悬伸出一角便于加工。装夹精度和稳定性较悬臂式支撑为好，也便于找正。

图3.2 垂直刃口支撑方式

c.双端支撑方式。工件两端固定在夹具上，其装夹方便，支撑稳定，平面定位精度高，如图3.3所示，但不利于小零件的装夹。

图3.3 双端支撑方式

d.桥式支撑方式。采用两支撑垫铁架在双端支撑夹具上，如图3.4所示。其特点是通用性强，装夹方便，对大、中、小工件都可方便地装夹。

图3.4 桥式支撑方式

e.板式支撑方式。板式支撑夹具可以根据工件的常规加工尺寸而制造，呈矩形或圆形孔，并增加X，Y方向的定位基准。装夹精度易于保证，适宜常规生产中使用，如图3.5所示。

图3.5 板式支撑方式

f.复式支撑方式。复式支撑夹具是在桥式夹具上再固定专用夹具而成。这种夹具可以很方便地实现工件的成批加工。它能快速地装夹工件，因而可以节省装夹工件过程中的辅助时间，特别是节省工件找正及对丝所费的时间。这样，既提高了效率，又保证了工件加工的一致性，其结构如图3.6所示。

图3.6 复式支撑方式

g.V形夹具支撑。如图3.7所示，此种装夹方式适合于圆形工件的装夹。装夹时，工件母线要求与端面垂直。在切割薄壁零件时，要注意装夹力要小，以防止工件变形。

图3.7 V形夹具支撑

h.弱磁力夹具。

弱磁力夹具装夹工件迅速简便，通用性强，应用范围广，对于加工成批的工件尤其有效，其结构如图3.8所示。

图3.8 弱磁力夹具及基本原理图

当永久磁铁的位置如图3.8（b）所示的那样，磁力线经过磁靴左右两部分闭合，对外不显示磁性。把永久磁铁旋转90度，如图3.8（c）所示，磁力线被磁靴的铜焊层隔开，没有闭合的通道，则对外显示磁性。工件被固定在夹具上时，工件和磁靴组成闭合回路，于是工件被夹紧。加工完毕后，将永久磁铁再旋转90度，夹具对外不显示磁性，可将工件取下。

二、工件找正

在工件安装到机床工作台上后，还应对工件进行平行度校正。根据实际需要，平行度校正可在水平、左右、前后三个方向进行。一般为工件的侧面与机床运动的坐标轴平行。工件位置校正的方法有以下几种：

（1）拉表法。百分表是机械加工中应用非常广泛的一种计量仪表。拉表法是利用磁力表座，将百分表固定在丝架或者其他固定位置上，百分表头与工件基面进行接触，往复移动X或Y坐标工作台，按百分表指示数值调整工件。必要时校正可在三个方向进行，如图3.9所示。

图3.9 拉表找正

（2）划线法。工件等切割图形与定位基准相互位置精度要求不高时，可采用划线法。把划针固定在丝架上，划针尖指向工件图形的基准线或基准面，往复移动工作台，目测划针、基准间的偏离情况，将工件调整到正确位置，如图3.10所示。

图3.10 划线法

（3）固定基面靠定法。利用通用或专用夹具纵横方向的基准面，先将夹具找正。于是具有相同加工基准面的工件可以直接靠定，尤其适用于多件加工，如图3.11所示。

图3.11 固定基面靠定法

（4）电极丝法。在要求不高时，可利用电极丝进行工件找正。将电极丝靠近工件，然后移动一个拖板，观察电极丝与工件端面的距离，如果距离发生了变化，说明工件不正，需要调整；如果距离保持不变，说明这个面与移动的方向已平行，如图3.12所示。

图3.12 电极丝法

（5）量块法。用一个具有确定角度的测量块，靠在工件和夹具上，观察量块跟工件和夹具的接触缝，这种检测工件是否找正的方法，称量块法。根据实际需要，量块的测量角可以是直角（90度），也可以是其他角度。使用这种方法前，必须保证夹具是找正了的，如图3.13所示。

图3.13 量块法

三、上丝操作

上丝操作可以自动或者手动进行，这里只讲手动上丝，自动上丝可参考机床操作手册。手动上丝操作步骤如下：

（1）按下急停按钮，防止意外。如图3.14所示。

图3.14 急停

（2）将丝盘套在上丝螺杆上，并用螺母锁紧，如图3.15所示。

图3.15 装上丝盘

（3）用摇把将储丝筒摇向一端至接近极限位置，如图3.16所示。

图3.16 储丝筒摇向一端

（4）将丝盘上电极丝一端拉出绕过上丝导轮，并将丝头固定在储丝筒端部紧固螺钉上，剪掉多余丝头，如图3.17所示。

图3.17 上好丝头

（5）用摇把匀速转动储丝筒，将电极丝整齐地绕在储丝筒上，直到绕满，取下摇把。手摇储丝筒的旋转方向要根据丝头在储丝筒上的左端或右端来确定，不要摇反了方向，要注意观察。图3.17中，丝头在左端，应该顺时针方向摇动储丝筒。手摇绕丝如图3.18所示。

图3.18 手动绕丝

（6）电极丝绕满后，剪断电极丝，把丝头固定在储丝筒另一端，如图3.19所示。

图3.19 将丝头固定在储丝筒上

（7）粗调储丝筒左右行程挡块，使两个挡块间距小于储丝筒上的丝距。完成上丝操作的储丝筒如图3.20所示。

图3.20 上好丝的储丝筒

四、穿丝操作

（1）用摇把转动储丝筒，使储丝筒上电极丝的一端与导轮对齐。

（2）取下储丝筒相应端的丝头，进行穿丝。

穿丝顺序：

a.如果取下的是靠近摇把一端的丝头，则从下丝臂穿到上丝臂，如图3.21所示。

图3.21 穿丝路径示意图

b.如果取下的是靠近储丝电动机一端的丝头，则从上丝臂穿到下丝臂，即穿丝方向与图3.21相反。

（3）将电极丝从丝架各导轮及导电块穿过后，仍然把丝头固定在丝筒紧固螺钉处。剪掉多余丝头，用摇把将储丝筒反摇几圈。

（4）应注意的问题。

a.要将丝装入导轮的槽内，并与导电块接触良好。并防止电极丝滑入导轮或导电块旁边的缝隙里。

b.操作过程中，要沿绕丝方向拉紧电极丝，避免电极丝松脱造成乱丝。

c.摇把使用后必须立即取下，以免误操作使摇把甩出，造成人身伤害或设备损坏。

五、调整储丝筒行程及紧丝

上丝和穿丝完毕后，就要根据储丝筒上电极丝的长度和位置来确定储丝筒的行程，并调整电极丝的松紧。

（1）调整储丝筒行程

a.用摇把将储丝筒摇向一端，至电极丝在该端缠绕宽度剩下８毫米左右的位置停止。

b.松开相应的限位块上的紧固螺钉，移动限位块，当限位块上的换向行程撞钉移至接近行程开关的中心位置后固定限位块。

c.用同样方法调整另一端，两行程挡块之间的距离即储丝筒的行程。储丝筒拖板将在这个范围来回移动。

d.经过以上调整后，可以开启自动走丝，观察走丝行程，再作进一步细调。为防止机械性断丝，储丝筒在换向时，两端还应有一定的储丝余量。

（2）紧丝

新装上去的电极丝，往往要经过几次紧丝操作，才能投入工作。

a.开启自动走丝。

b.如图3.22所示，用张力轮靠在电极丝上；或者如图3.23

所示，用手持紧丝轮靠在电极丝上，加适当张力。

图3.22 用张力轮紧丝

图3.23 用手持紧丝轮紧丝

c.在自动走丝的过程中，如果电极丝不紧，丝就会被拉长。待储丝筒上的丝从一端走到另一端后，停止自动走丝，取下丝头，把多余的丝收紧后装回储丝筒上。

d.反复几次，直到电极丝运行平稳，松紧适度。

六、校正电极丝垂直度

加工前必须校正电极丝垂直度，即电极丝找正。校正电极丝垂直度的方法是：

（1）保证工作台面和找正器各面干净无损坏；

（2）将找正器底面靠实工作台面；

（3）调小脉冲电源的电压和电流，使电极丝与工件接近时只产生微弱的放电，启动走丝，打开高频；

（4）在手动方式下，移动X轴和Y轴拖板，使电极丝接近找正器，当它们之间的间隙足够小时，会产生放电火花；

（5）手动调节上丝臂上的调节钮，移动小拖板，使找正器上下放电火花均匀一致，电极丝即找正，上丝臂手动调节钮如图3.24所示；

图3.24 U轴或V轴的小拖板

（6）校正应分别在X，Y两个方向进行，而且重复2～3次，以减少垂直误差，如图3.25所示。

图3.25 电极丝垂直校正

如果使用电子找正器，操作方法相似，但不能开高频，不需要放电。调节上丝臂小拖板，使电极丝能同时接触电子找正器的上、下测量头，电子找正器的上下指示灯同时点亮。再换一个方向操作，并重复几次。如果在两个方向都能使上下指示灯同时点亮，就说明电极丝已垂直。如图3.26所示，是两种找正器示意图。

图3.26 电子找正器

七、对丝操作

装夹好了工件，穿好了电极丝，在加工零件前还必须进行对丝。对丝的目的，就是确定电极丝与工件的相对位置，把电极丝放到加工起点上，这个点我们叫做起丝点。对丝操作时，可以给电极丝加上比实际加工时大30%～50%的张力，并且在启动走丝的情况下进行操作。

要对丝，就要进行找边操作。

（1）找边

找边也称为对边，就是让电极丝刚好停靠在工件的一个边上，如图3.27（a）所示。找边操作既可以手动，也可以利用控制器自动找边功能找边。

图3.27 找边

a.手动找边操作。将脉冲电源电压调到最小挡，电流调小，使电极丝与工件接触时，只产生微弱的放电。开启走丝，打开高频。根据找边的方向，摇动相应手轮，使电极丝靠近工件端面，即靠近要找的边，电极丝离工件远时，可摇快一些，快接近时要减速慢慢靠拢，直到刚好产生电火花，停止摇动手轮，找边结束。注意这时候电极丝的“中心”与工件的“边线”差一个电极丝半径的距离，参见图3.27（b）。

可见，手动找边是利用电极丝接触工件产生电火花来进行判断的。这种方法存在两个弱点，一是手工操作存在许多人为因素，误差较大，二是电火花会烧伤工件端面。克服这些缺点的办法就是采用自动找边。

b.自动找边操作。自动找边是利用电极丝与工件接触短路的检测功能进行测定。

第一步，开启走丝，关闭高频，如图3.28所示。

图3.28 高频开关

第二步，摇动手轮，使电极丝接近工件，留2～3毫米左右的距离。

第三步，点击控制器上的对边按钮，拖板自动移动，电极丝向工件端面慢慢靠拢。电极丝一旦接触工件，拖板会立即停下，完成自动找边。找边按钮如图3.29所示，其中上、下、左、右指控制电极丝的移动方向，操作中应根据实际情况来选择按哪个按钮，如果发现走丝方向反了，停下来，重新操作相反方向的按钮即可。“中心”按钮是对中心用的，后面会提到。

图3.29 自动找边按钮

通过找边操作，就能确定电极丝与工件的位置关系，也就能把电极丝移到起丝点，从而完成对丝。对丝，通常有两种情况：起丝点在工件的边上和孔的中心。

（2）起丝点在端面的对丝

假设起丝点在如图3.30所示的位置。注意起丝点距上面一边的距离为15毫米，下面重点就是看这个“15毫米”是如何保证的？

图3.30 对丝步骤

第一步，在上方找边。找到边后，松开Y轴手轮上的锁紧螺钉，保持手轮手柄不动，转动刻度盘，使刻线0对准基线，锁紧刻度盘，这时刻度盘就从0刻值开始计数。这步操作叫做对零。

第二步，摇动X轴手轮使电极丝离开工件。

第三步，摇Y轴手轮。这一步要使电极丝位置满足“15毫米”的距离要求。这里必须考虑电极丝的半径补偿。假设电极丝半径为9丝，那么实际要走15.09毫米（即1509丝），即多走一个电极丝半径的距离。另外，手轮摇一小格是1丝，一圈是400丝（4毫米）。可以算出，Y轴手轮应往起丝点方向摇3圈（12毫米）加309小格，就达到距离要求。

提示：电极丝半径，可用千分尺测量其直径得到。

第四步，向起丝点找边定位，就到达起丝点。

数控线切割机床，可以通过电脑来控制移动的距离。

（3）起丝点在孔中心的对丝（定中心）

对于有穿丝孔的工件，常把起丝点设在圆孔的圆心，穿丝加工时，必须把丝移到圆心处，这就是定中心。

定中心是通过四次找边操作来完成的，如图3.31所示。

图3.31 定中心

手动操作时，首先让电极丝在X轴（或Y轴）方向与孔壁接触，找第一个边，记下手轮刻度值，然后返回，向相反的对面孔壁接触，找到第二个边，观察手轮刻度值，计算距离，再返回到两壁距离一半的位置，接着在另一轴的方向进行上述过程，电极丝就到达孔的中心。可以把上述过程总结为“左右碰壁回一半，前后碰壁退一半”。

自动定中心。关闭高频，启动走丝，把“加工/定中心”开关置“定中心”位置（图3.28）。点击控制器上的“中心”按钮（图3.29），开始自动找中心。拖板的运动过程与手动操作是一样的，只不过找边后，它自动反向，自动计算，自动回退一半的距离。找到中心后自动结束。

八、工作液的配制及使用

（1）工作液的作用

工作液系统是电火花切割机床的重要系统之一。工作液是脉冲放电的介质，同时起冷却作用，对切割速度、表面粗糙度和加工精度有较大的影响。高速走丝线切割机床使用的工作液是专用的乳化液，种类很多。但无论哪种工作液都应具有一定的绝缘性能、冷却性能，对环境无污染，对人体无危害。

（2）工作液的配制

将自来水按一定比例倒入乳化液，搅拌后使工作液充分乳化成均匀乳白色即可。天冷时（０℃以下），可先将少量开水倒入拌匀，再加冷水搅拌。某些工作液要求用蒸馏水配制，要注意生产厂家说明。

乳化液的质量比例一般为5%～20%。在称量不方便或要求不严时，也可按大致体积比配制。如果切割速度高或工件厚度大，浓度可适当小些，一般为5%～8%，这样便于冲下电蚀产物，加工比较稳定，且不易断丝。对加工表面粗糙度和精度要求比较高的工件，工作液用蒸馏水配制，浓度稍大些，一般为10%～20%，这样可使加工表面洁白均匀。

（3）工作液的使用

新配制的工作液，要使用一段时间后，才能达到最佳效果。如果加工电流为2安培左右，切割速度为每分钟40平方毫米左右，每天工作8小时，那么使用约两天后效果最好，继续使用8～10天后效果变差，且易断丝，需更换新的工作液。加工时供液一定要充分，并且工作液要包住电极丝，这样才能使工作液顺利进入加工区，达到稳定加工的效果。

九、加工参数的选择

电火花加工的可调参数主要是脉冲电源参数和进给速度。

（1）脉冲电源参数

脉冲电源参数包括脉冲电源空载电压、脉冲功率管数（脉冲电流）、脉冲宽度和脉冲间隙。控制面板参见图2.28。参数的选择要根据工件材料、厚度、加工要求等加工情况而定。

下面简单分析脉冲参数对加工的一些影响：

a.空载电压升高，有利于放电，切割速度加快，但工件表面质量变差。一般空载电压为60～150伏。

b.脉冲宽度增大，放电加强、切割速度加快，但工件表面质量变差。

c.脉冲间隙增大，有利于排屑，加工更稳定，但切割速度降低。

d.高频电流提高，切割速度加快，但工件的表面粗糙度变差。

由此可见，切割速度随着加工电流峰值、脉冲宽度和开路电压的增大而提高，但是切割速度与表面粗糙度的要求是互相矛盾的两个工艺指标。所以，在提高切割速度时必须兼顾工件的表面粗糙度。

脉冲宽度小，脉冲间隔适当，峰值电压低，峰值电流小时，其表面粗糙度较好。

切割厚工件时，选用高电压、大电流、大脉冲宽度和大的脉冲间隔。大的脉冲间隔可充分消电离，可使工作液容易进入并将电蚀物尽快带走，从而保证加工的稳定性。

（2）进给速度的调整

首先要区分两个概念：进给速度和切割速度。进给速度是拖板移动的速度，切割速度是电极丝对工件的加工蚀除速度。进给速度是通过调节“变频”来调节的。在控制器加工界面上方，有调节变频值的“－”、“＋”按钮，如图3.32所示。变频数小，进给速度快；变频数大，进给速度慢。当前切割速度，显示在加工界面下方的信息栏里，如图3.33所示，其中“效率平方毫米/M:143”就是指每分钟切割143平方毫米。

图3.32 调变频数改变进给速度

图3.33 加工效率显示

进给速度既不能过快，也不能过慢。进给过快，超过工件的蚀除速度时，会出现短路，使加工中断。进给过慢，不但效率低，而且电极丝在一个地方反复放电，工件加工面就出现过烧现象，使加工表面发焦呈淡褐色。

当进给速度调得适宜时，加工稳定，切割速度高，加工表面细而亮，丝纹均匀，可获得较好的表面粗糙度和较高的精度。

另外，对走丝速度可调的线切割机床，在加工厚工件且进给速度快时，可提高走丝速度，这有利于排屑和冷却，以保证有效的加工，且不断丝。

在实际操作中，要利用控制系统上的仪表来观察加工状态，实时调节，使之处于较好的加工状态。同时还要在实际加工中多积累经验，以达到比较满意的加工效果。