電火花線切割加工機的發(fā)展史
20世紀中期, 蘇聯(lián)拉扎林科夫婦研究開關觸點受火花放電腐蝕損壞的現(xiàn)象和原因時,發(fā)現(xiàn)電火花的瞬時高溫可以使局部的金屬熔化、氧化而被腐蝕掉,從而開創(chuàng)和發(fā)明了電火花加工方法, 線切割放電機也于1960年發(fā)明于蘇聯(lián)。當時以投影器觀看輪廓面前后左右手動進給工作臺面加工,其實認為加工速度雖慢,卻可加工傳統(tǒng)機械不易加工的微細形狀。代表的實用例子是化織噴嘴的異形孔加工。當時使用之加工液用礦物質(zhì)性油(燈油)。絕緣性高,極間距離小,加工速度低于現(xiàn)在械械,實用性受限。
將之NC化,在脫離子水(接近蒸餾水)中加工的機種首先由瑞士放電加工機械制造廠在1969年巴黎工作母機展覽會中展出,改進加工速度,確立無人運轉(zhuǎn)狀況的安全性。但NC紙帶的制成卻很費事,若不用大型計算機自動程序設計,對使用者是很大的負擔。在廉價的自動程序設計裝置(Automatic Programed Tools APT)出現(xiàn)前,普及甚緩。
日本制造廠開發(fā)用小型計算機自動程序設計的線切割放電加工機廉價,加速普及。線切割放電加工的加工形狀為二次元輪廓。自動程序裝置廣用簡易形APT(APT語言比正式機型容易),簡易形APT的出現(xiàn)為線切割放電機發(fā)展的重要因素
線切割放電加工基本原理
線切割放電加工以銅線作為工具電極,在銅線與銅、鋼或超硬合金等被加工物材料之間施加60~300V的脈沖電壓,并保持5~50um間隙,間隙中充滿煤油、純水等絕緣介質(zhì),使電極與被加工物之間發(fā)生火花放電,并彼此被消耗、腐蝕.在工件表面上電蝕出無數(shù)的小坑,通過NC控制的監(jiān)測和管控,伺服機構執(zhí)行,使這種放電現(xiàn)象均勻一致,從而達到加工物被加工,使之成為合乎要求之尺寸大小及形狀精度的產(chǎn)品.
電火花加工的物理原理如下:
為了在2個電極之間產(chǎn)生電火花,這2個電極之間的電壓必須高于間隙(電極-工件之間)擊穿電壓取決于:
1) 電極和工件之間的距離;
2) 電介液的絕緣能力(水質(zhì)比電阻);
3) 間隙的污染狀況(腐蝕廢物)。
放電首先在電場最強的點發(fā)生,這是個復雜的過程;自由正離子和電子在場中積累,很快形成一個被電離的導電通道;在這個階段,兩板間形成電流。導致粒子間發(fā)生無數(shù)次碰撞,形成一個等離子區(qū),并很快升高到8000到12000度的高溫,在兩導體表面瞬間熔化一些材料,同時,由于電極和電介液的汽化,形成一個氣泡,并且它的壓力規(guī)則上升直到非常高;然后電流中斷,溫度突然降低,引起氣泡內(nèi)向,產(chǎn)生的動力把溶化的物質(zhì)拋出彈坑,然后被腐蝕的材料在電介液中重新凝結成小的球體,并被電介液排走;對于電極及工件腐蝕對不對稱的問題,主要取決于電極熱傳導性,材料的熔點,持續(xù)時間以及放電密度,發(fā)生在電極上稱作損耗,發(fā)生在工件上稱作去除材料.
工 業(yè) 安 全
為了確保操作者和機床在最佳安全條件下,及同一廠內(nèi)人員的健康和具備舒適的工作環(huán)境,使機器設備長時間保持原有加工性能及精準度, 延長使用壽命,必須遵守線切割放電加工的安全規(guī)則。
一、環(huán)境:
環(huán)境的選擇與線切割放電加工設備及其操作人員有直接的關系,環(huán)境選擇的好壞有以下影響:其一、損壞設備性能及精度,使其機床壽命縮短;其二、影響工件加工精度,造成品質(zhì)不良;其三、對操作者的安全及身體健康也有所危害。故而,在環(huán)境場所的選擇請參考以下事項:
1.滿足線切割機床所要求的空間尺寸;
2.選擇能承受機床重量的場所;
3.選擇沒有振動和沖擊傳入的場所。
線切割放電機床是高精度加工設備,如果所放置的地方有振動和沖擊,將會對機臺造成嚴重的損傷,從而嚴重影響其加工精度,縮短其使用壽命,甚至導致機器報廢。
4.選擇沒有粉塵的場所,避免流眾多的通道旁邊;
(1) 線切割放電機器之本身特性,其空氣中有灰塵存在,將會使機器的絲桿受到嚴重磨損,從而影響使用壽命;
(2) 線切割放電機器屬于計算機控制,計算機所使用的磁盤對空氣中灰塵的要求相當嚴格的,當磁盤內(nèi)有灰塵進入時,磁盤就會被損壞,同時也損壞硬盤;
(3) 線切割放電機本身發(fā)出大量熱,所以電器柜內(nèi)需要經(jīng)常換氣,若空氣中灰塵太多,則會在換氣過程中附積到各個電器組件上,造成電器組件散熱不良,從而導致電路板被燒壞掉。因此,機臺防塵網(wǎng)要經(jīng)常清潔。
5.選擇溫度變化小的場所,避免陽光通過窗戶和頂窗玻璃直射及靠近熱流的地方
(1)高精密零件加工之產(chǎn)品需要在恒定的溫度下進行,一般為室溫20C;
(2)由于線切割放電機器本身工作時產(chǎn)生相當大的熱量,如果溫度變化太大,則會對機器使用壽命造成嚴重影響。
6.選擇屏蔽屋:因線切割放電加工過程屬于電弧放電過程,在電弧放電過程中會產(chǎn)生強烈的電磁波,從而對人體健康造成傷害,同時會影響到周圍的環(huán)境.
7.選擇通風條件好,寬敞的廠房,以便操作者和機床能在最好的環(huán)境下工作.
二、搬運:
1.搬運方式的選擇:線切割放電加工機設備搬運用叉車式和滾輪式,特殊情況下時選用吊式移動;
2.搬運前的鎖定:在搬運之前,必須用專用隨機固定件將床臺和各軸鎖定。以防止在搬運中造成設備損壞,從而影響機臺精度甚至使設備報廢。
三、操作安全:
為不使機床及人員受到損壞及危害,在操作線切割加工設備時需注意以下事項。
1.只有經(jīng)過此類機器設備培訓的人員才能獲準使用該機器設備。
2.為了避免加工液及電柜過熱,冷卻系統(tǒng)必須處于連續(xù)工作狀態(tài);
3.為了避免直接接觸到通電的電線,必須關閉機臺防護門;
4.不允許2人同時操作同一機臺,在運行畫面操作時,應盡量將熒屏亮度降低,并選擇斜視觀察畫面,從而減少熒屏輻射給眼睛帶來的傷害;
5.加工者應熟練掌握操作面板各按鍵的具體功能及使用中的狀態(tài),在機臺的操作過程中靈活運用,熟知畫面的轉(zhuǎn)換,特別是幾個重要的畫面(如準備畫面,觀察畫面)所具有的功能,避免在加工中因不熟悉操作面板而造成各種異常,另因各按鍵(特別是常用鍵)的高密集使用容易受損,所以在操作面板時,表面應附一層塑料紙作保護,以延長操作面板之使用壽命;
6.同操作面板一樣,加工者也應熟知遙控器的具體使用方法,遙控器之按鍵外表應有一層塑料紙作保護,另外,遙控器之所以可以脫離操作板遠距離 操作,是利用一根電線作傳導,所以遙控器的保護還應包括對電線的保護。在使用過程中不可大力拉動電線,以免遙控器失靈,電線列的部分應圈起放置,使用后,一定要放回原處掛好;
7.在機床或機頭移動時,絕不可將手可手指置于機頭和工作物之間,經(jīng)防因指令輸錯或方向鍵按錯,造成安全事故;
8.加工平臺的保護:在加工工件時,應注意裝夾方式是否會傷到加工平臺,在機臺使用時應吹干平臺,長期不使用時應上防銹油加以保護機床;
9.在工件的架設過程中,應注意切割中是否會撞到上下機頭,對于有小孔的加工應采用特殊加工工藝,避免因廢料無法取出而造成卡料,影響機床精度;
10.工件的裝夾以方便和穩(wěn)固為原則,在架設工件時壓緊力以工件不被水沖動為原則,以免造成螺釘滑絲而無法卸除;
11.在日常的工作中,經(jīng)常會遇到使用一般架模方法而無法加工之工件,在這時就必須使用特殊的裝夾治具:
(1)小型工件--壓板無法架設時可慮使用正角器或麥石進行加工;
(2)如遇大斜度類工件--無法傾斜加工時,應采用正弦臺或斜度墊塊輔助傾斜的加工方法進行加工;
(3)多件加工時--可考慮采用正角器或麥石進行重迭加工
(4)在治具的使用過程中,應保證治具不受到損傷.(如:為方便架模而在切割中傷到治具等動作都是不可行的)
12.加工時應特別注意設備:電壓表之電壓是否在規(guī)定的標準范圍內(nèi);
13.加工中不能直接用手觸摸工作物及銅線,落料時應注意料頭卡機頭的現(xiàn)象,料頭較難取出時要小心設備和手指不受到傷害;
14.在清洗加工物時,會用到草酸清洗液,在使用時應采用毛刷洗凈加工物,而不應用雙手直接接觸草酸清洗工作物,從而減少草酸對手的腐蝕,切勿將草酸弄入眼睛,若有弄入應立即用清水清洗;
15.線割機臺操作人員加工后應注意勤洗手,特別在用餐前應洗凈雙手,避免雜質(zhì)較多的加工液攝入危害身體;
16.在電源柜內(nèi)部或機床的電器件上進行各種維修和檢測時,總開關必須設置于OFF位置,并設立標示牌(維修中勿開電源);
17.維修和檢測時,必須遵守安全指示,任何維修工作之前必須查閱手冊中相應章節(jié);
18.只有當控制柜切斷電源后,才能觸摸電子組件;
19.拿組件時只能抓住把手,不要接觸到印刷電路板的鍍金線;
21.應注意設備易損耗件的及時更換,以保持精度。
四、安全裝置\\
A、機器設備安全裝備之介紹:
1. 蜂鳴器的設置(可在發(fā)生停止或異常時自動報警);
2. 屏幕保護的設置(可在畫面長時間不使用時,屏幕自動關閉減少輻射);
3. 緊急制動鍵的設置(可在發(fā)生突發(fā)異常時緊急制動);
4. 散熱風扇的安裝(主要負責主機箱的通風散熱);
B、安全裝備操作使用方法:
1. 蜂嗚器的使用,蜂嗚器的使用只有兩種狀態(tài):當功能選擇為“ON”時,蜂嗚器會對出現(xiàn)的異常自動報警;當功能選擇為“OFF”時,蜂嗚器不起作用。蜂嗚器主要起提示用,當機臺暫停時,提醒加工者將機臺繼續(xù)加工處理;
2. 屏幕保護的使用:沙迪克機型屏幕保護的設置,可利用參數(shù)的修改進行,選擇是否啟用屏幕保護,并可設置啟用時間,如無使用時將之關閉即可;
3. 緊急制動按鈕的使用:當機臺出現(xiàn)突發(fā)異常,加工者無法立刻想出正確的解決方法時,可按此鍵將機臺制動;4. 散熱風扇在主電源打開的情況下便會啟用;
五、急救逃生:
1. 火災發(fā)生:火災發(fā)生時,應及出正確的消防處理,并