线切割快速加工

在精密制造的世界里,电火花线切割加工犹如一位无声的雕刻大师,以电为刀,以火为笔,在金属的疆域中刻画毫厘之间的精密。而其中,“中走丝”技术更是以其独特的魅力,成为众多制造场景中的“霸器”选择。今天,就让我们深入探讨这一技术的精髓与应用价值。

线切割介绍

电火花线切割的定义

电火花线切割属于一种通过高频脉冲放电的方式使工件形成局部高温来完成蚀除的过程。经过几十年的发展,目前电火花切割机床已占据电加工领域机床的70%以上,主要用于模具制造、精密零件加工及产品的试制等,已经成为机械制造领域不可或缺的一种工艺手段。

线切割的基本原理

线切割技术只需要一根细线就轻松切开几厘米厚的钢板,不出几秒就将其一分为二。头发丝那么细的丝为什么能将金属切开?线切割的原理是什么?其实,切割过程中闪耀的火花是电流产生的火花。
其原理是加工工件和电极丝分别接高频脉冲电源正负极,在放电加工时,放电通道中心的瞬时温度超过一万度,可以使工件金属熔化或气化,使工作液部分产生气化,气化后的工作液和金属工件迅速产生热膨胀并伴随着局部微爆炸,熔化和气化的金属残质被微爆炸抛出或工作液冲刷带出,从而实现对工件材料的电蚀线切割。
线切割加工中主要使用黄铜丝,但也有钨丝和钼丝等电极丝。另一方面,电火花线切割只能加工导电的金属材料,塑料、陶瓷等非导电材料无法实现放电加工。

线切割机床的分类

电火花线切割机床按其走丝形式的不同,通常分为两大类:
一类是低速单向走丝电火花线切割机床,俗称低速走丝机,这类机床的电极丝运行速度较低且作单向运动,走丝速度一般低于0.2m/s,这类机床主要在国外生产和使用。
另一类是高速往复走丝电火花线切割机床,俗称高速走丝机,其电极丝运行速度较高且作周期性往复运动,一般走丝速度为8~10m/s,其结构简单,性价比较高,目前主要在我国生产和使用,是我国独创的电火花线切割加工模式。

中走丝电火花切割技术

中走丝电火花线切割技术,是在高速往复走丝电火花线切割机上实现多次切割功能,它将慢走丝线切割机的切割工艺,融入到快走丝线切割机中,从而达到多次切割和无条纹切割要求。中走丝兼顾了慢走丝和快走丝二者在切割工件时的优点,在保持较高切割效率的同时通过多次切割将精度提升到±0.005mm以内,表面粗糙度优化至Ra<0.8μm。

中走丝机床可以最多可以实现7次切割。零件加工工艺的基本原则一般分为粗加工——半精加工——精加工。粗加工的主要目的是最快的速度切割多余的材料,一般采用高速运丝,运丝速度为8~13mm/s,采用高电流,以较大的脉宽进行大电流切割。二次切割加工目的是精修保证尺寸精度,采用低速运丝,运丝速度一般为1~3mm/s。最后切割的主要目的是研磨抛光。中走丝多次切割加工可以获得较高的加工精度和表面粗糙度。电火花线切割机床加工时,放电区电流密度大概是10000A/mm²左右,温度10000-12000℃左右,在火花放电的瞬时高温和工作液的快速冷却作用下,金属材料表面层分为了融化凝固层和热影响层。熔化凝固层被放电时瞬时高温熔化且滞留在金属材料表面最上层,受工作液快速冷却而凝固,随脉冲能量增大而变厚。中走丝多次切割工艺加工过程中,电流及电压依次降低,单个脉冲放电能量与放电爆炸力随之减小,加工表面的电蚀微坑也减小,表面粗造度值减小。

线切割弥补传统机械加工的不足

随着工业精细化的发展,传统机械加工方法已难以满足高精度和高复杂度的零件制造需求,在这一背景下,线切割加工技术迅速发展并广泛应用。 那么,线切割技术究竟解决了传统加工中的哪些关键难题呢?

硬度高、韧性差的材料的加工

硬质合金具有硬度偏高的特点,其加工韧性较差,常用磨削方式加工。但是,对于工件尺寸小、形状复杂、砂轮无法加工的工件表面,常常采用电火花线切割工艺来实现。对于难溶高硬度材料,加工刀具易折断,造成无法加工,线切割利用放电加工,可实现对硬度高、韧性差的材料的加工

微型精密零件加工

随着高端制造业的飞速发展,微型精密零件在许多领域扮演着越来越重要的角色。微型精密零件具有尺寸小、精度高、形状复杂等特点,对加工工艺提出极为严苛的要求。传统的切削、铣削等机械加工方法难以满足微细结构的制造需求。电火花线切割加工可以实现对难加工材料的微小孔、双内锥面等内孔异形结构的精密加工。

薄壁易变形零件的加工

薄壁微结构由于具有重量轻、结构紧凑、韧性好等特点,在航空航天、精密仪器行业、汽车制造业和半导体行业得到了越来越多的应用。但是,薄壁微结构零件的制造是一项非常具有挑战性的工作。在机械加工中切削力与夹持力形成材料的残余应力,会导致零件尺寸发生变化,难以满足产品高精度的特性要求。非接触式电火花线切割加工方法可有效避免机械加工时材料的残余应力和装夹时材料的弹性变形所引起的尺寸误差,适用于切割坚韧、薄脆的材料,有效地减少了工件材料内部的裂纹拓展,是加工薄壁微结构的理想工艺。

超高厚度工件的加工

随着制造业的快速发展,人们对超高厚度零部件的需求越来越多,尤其是航空航天领域,传统的加工方法很难实现此类零部件的加工。对于加工超高厚度的工件,若采用传统的加工机床往往需要定制相关刀具且加工工序较多,因此并不经济适用。相反,高速往复走丝电火花线切割加工在加工过程中工作介质是靠电极丝带入切缝中,因此能很好的应用于高厚度工件的切割。

复杂形状零件加工

传统机械加工中,对于模具上的复杂形状、窄缝、尖角,刀具可能无法进入或无法加工。主要体现在,传统机械加工在加工锐角时,受刀具R角限制,无法加工出真正的尖角。加工小R角时,需要直径极小的刀具,容易断刀,效率低,成本高。加工一个带不同R角或锥度的复杂工件时,往往需要多次装夹,更换不同规格的刀具,且编程复杂,生产周期长。在切削过程中,铣刀或车刀不断磨损,切削力的变化导致加工尺寸波动,影响批量生产一致性。线切割在锐角、小R及锥度切割的产品加工过程中更具优势。  

高难度零件加工?交给中走丝线切割

我司配备两台中国霸器中走丝设备。霸器中走丝是一种复合走丝线割机床,其中“中走丝“并非指走丝速度介于高速与低速之间,而是强调以多次往复切割为核心工艺,减少切割加工过程中材料变形和钼丝损耗,从而提升加工精度。该设备可通过灵活调整运丝速度,实现对工件质量的精准控制。

我们能够应对高硬度零件的加工、复杂精细结构零件加工以及薄壁易变形零件的加工。我们可以保证产品极高的配合精度和优良的表面质量以及实现一致性批量加工。我们还可以帮助客户节省昂贵的材料成本,简化生产流程最终降低综合成本并缩短产品开发周期。

目前,依托中走丝先进加工工艺,我们可以加工各类零件,包括各种冲模、微细异形孔、窄缝和复杂形状的工件,以及样板和成型刀具,冶金模、型腔模、拉丝模与成型模等。我们同样擅长加工硬质材料、切割薄片、制造内外齿轮,尤其在多品种、小批量、单件加工方面具备显著优势。

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