[发明专利]一种适用于数控电火花线切割粗中精复合加工方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种对工件的加工方法，更特别地说，是指一种适用于数控电火花线切割的粗中精复合加工方法，属于IPC分类中的B23H大类。

背景技术

电火花线切割加工(Wire cut Electrical Dischatge Machining，简称WEDM)，有时也称线切割，其基本工作原理是利用连续移动的金属线(称为电极丝)作电极，对工件进行脉冲火花放电蚀除金属、切割成型。

与传统的切削加工方法不同，电火花线切割加工是利用工具电极和工件两极之间脉冲放电(脉冲电源提供电压、电流)时产生的电腐蚀现象对工件进行尺寸加工的加工方法。实用的电火花线切割加工一般应具有下列要求：

(1)必须使工具电极和工件被加工表面之间经常保持一定间隙，通常约为几微米至几百微米，如果间隙过大，极间电压不能击穿极间介质，因而不能产生火花放电。如果间隙过小，很容易形成短路接触，也不能产生火花放电。因此电火花线切割加工中必须有间隙自动调节装置，或称伺服控制系统。

(2)火花放电应是短时间的脉冲放电，放电持续时间为10^-7～10^-3秒，且每次放电后需停歇一段时间，以保证消电离，避免持续电弧放电烧伤工件。

(3)火花放电必须在具有一定绝缘性能的液体介质中进行，如煤油、皂化液等。液体介质又称工作液，它们必须具有(A)较高的绝缘性能，以利于产生脉冲性的火花放电；(B)液体介质还有排除间隙内电蚀产物，保证在时间和空间上分散的重复性脉冲放电正常进行；(C)冷却电极的作用。

因此，一般电火花线切割加工设备都具有实现这些要求的装置，它们包括脉冲电源，工作液循环系统，工具电极与工件的相对伺服进给控制系统以及机床主体等。其中，机床主体由床身、丝架、走丝机构和X-Y数控工作台等四个部分组成。脉冲电源能产生高频矩形脉冲，其正极加至工件，负极加至电极丝(钼丝)；脉冲信号的幅值和脉冲宽度等可以调节，以适应不同工况的需要。伺服进给系统是以专门的计算机为核心的控制系统。加工中控制系统按照输入的程序指令控制机床主体加工，期间需进行大量的插补运算，判别。变频进给系统则将加工中检测到的放电间隙中的平均电压反馈给控制系统，控制系统根据此反馈信号调节加工(X-Y数控工作台)进给速度。

目前无论是快走丝还是慢走丝线切割加工和脉冲电源的共同缺点是：(1)分多次粗、中、精多次切割加工时，操作人员需多次编写切割的轨迹程序，计算其单边切割留量，辅助处理料芯，比较繁琐；(2)多次切割时，无论是快走丝还是慢走丝，电极丝都是单侧面火花放电，会产生抖动，影响中加工、精加工的加工速度、以及表面质量和加工精度。

参见图1所示为现有电火花线切割加工多次切割时单边放电间隙示意图，图中，δ₁、δ₂、δ₃分别是粗加工、中加工、精加工时的侧面单边放电间隙(电极丝2与加工轨迹3之间的间隙)，电极丝2不可避免地在工件1上产生了抖动，降低切割速度、加工精度和表面质量。

发明内容

为了解决上述缺陷，本发明的目的是提出一种适用于数控电火花线切割的粗中精复合加工方法，该粗中精复合加工方法中通过两个进给脉冲之间对脉冲电源的输出参数进行不同加工规准的顺次自动转换形成粗、中、精加工规准，然后通过放电间隙状态的在线检测来控制放电间隙的大小，从而进行三个不同加工规准的循环转换一次成形复合加工；然后根据放电状态脉冲利用率中的相对火花率、相对空载率、相对短路率与本发明按照三个加工规准进行加工工件时的单边放电间隙的关系获得单边放电间隙的大小。

本发明是一种适用于数控电火花线切割的粗中精复合加工方法，该方法是依据脉冲电源输出的脉冲电压、电流参数设定了粗加工规准、中加工规准和精加工规准；然后通过伺服进给控制系统检测到当前单边放电间隙δ_间隙与粗加工间隙δ₁、中加工间隙δ₂、精加工间隙δ₃进行间隙差值对比，获得粗加工、中加工和精加工状态。

所述的粗中精复合加工的切换条件为：

δ_间隙＜δ₁：当伺服进给控制系统检测到当前单边放电间隙δ_间隙小于粗加工间隙δ₁时，通过控制脉冲电源的输出参数执行粗加工规准，此时加工状态处于曲线①上的第一点P10至第二点P11之间；