线切割原理介绍及工业安全加工机发展史 20世纪中期, 苏联拉扎林科夫妇研究开关触点受火花放电腐蚀损坏的现象和原因时﹐发现电火花的瞬时高温可以使局部的金属熔化﹑氧化而被腐蚀掉﹐从而开创和发明了电火花加工方法, 线切割放电机也于1960年发明于苏联。当时以投影器观看轮廓面前后左右手动进给工作台面加工﹐其实认为加工速度虽慢﹐却可加工传统机械不易加工的微细形状。代表的实用例子是化织喷嘴的异形孔加工。当时使用之加工液用矿物质性油(灯油)。绝缘性高﹐极间距离小﹐加工速度低于现在械械﹐实用性受限。 将之NC化﹐在脱离子水(接近蒸馏水)中加工的机种首先由瑞士放电加工机械制造厂在1969年巴黎工作母机展览会中展出﹐改进加工速度﹐确立无人运转状况的安全性。但NC纸带的制成却很费事﹐若不用大型计算机自动程序设计﹐对使用者是很大的负担。在廉价的自动程序设计装置(Automatic Programed Tools APT)出现前﹐普及甚缓。 日本制造厂开发用小型计算机自动程序设计的线切割放电加工机廉价﹐加速普及。线切割放电加工的加工形状为二次元轮廓。自动程序装置广用简易形APT(APT语言比正式机型容易)﹐简易形APT的出现为线切割放电机发展的重要因素 线切割放电加工基本原理 线切割放电加工以铜线作为工具电极﹐在铜线与铜﹑钢或超硬合金等被加工物材料之间施加60~300V的脉冲电压﹐并保持5~50um间隙﹐间隙中充满煤油﹑纯水等绝缘介质﹐使电极与被加工物之间发生火花放电﹐并彼此被消耗﹑腐蚀.在工件表面上电蚀出无数的小坑﹐通过NC控制的监测和管控﹐伺服机构执行﹐使这种放电现象均匀一致﹐从而达到加工物被加工﹐使之成为合乎要求之尺寸大小及形状精度的产品. 电火花加工的物理原理如下﹕ 为了在2个电极之间产生电火花﹐这2个电极之间的电压必须高于间隙(电极-工件之间)击穿电压取决于﹕
1) 电极和工件之间的距离﹔
2) 电介液的绝缘能力(水质比电阻)﹔
3) 间隙的污染状况(腐蚀废物)。
放电首先在电场最强的点发生﹐这是个复杂的过程；自由正离子和电子在场中积累﹐很快形成一个被电离的导电通道；在这个阶段﹐两板间形成电流。导致粒子间发生无数次碰撞﹐形成一个等离子区﹐并很快升高到8000到12000度的高温﹐在两导体表面瞬间熔化一些材料﹐同时﹐由于电极和电介液的汽化﹐形成一个气泡﹐并且它的压力规则上升直到非常高；然后电流中断﹐温度突然降低﹐引起气泡内向爆炸﹐产生的动力把溶化的物质抛出弹坑﹐然后被腐蚀的材料在电介液中重新凝结成小的球体﹐并被电介液排走；对于电极及工件腐蚀对不对称的问题﹐主要取决于电极热传导性﹐材料的熔点,持续时间以及放电密度﹐发生在电极上称作损耗﹐发生在工件上称作去除材料。
工业安全为了确保操作者和机床在最佳安全条件下﹐及同一厂内人员的健康和具备舒适的工作环境﹐使机器设备长时间保持原有加工性能及精准度﹐ 延长使用寿命﹐必须遵守线切割放电加工的安全规则。
一﹑环境﹕ 环境的选择与线切割放电加工设备及其操作人员有直接的关系﹐环境选择的好坏有以下影响﹕其一﹑损坏设备性能及精度﹐使其机床寿命缩短﹔
其二﹑影响工件加工精度﹐造成品质不良﹔
其三﹑对操作者的安全及身体健康也有所危害。
故而﹐在环境场所的选择请参考以下事项﹕
1.满足线切割机床所要求的空间尺寸﹔
2.选择能承受机床重量的场所﹔
3.选择没有振动和冲击传入的场所。 线切割放电机床是高精度加工设备﹐如果所放置的地方有振动和冲击﹐将会对机台造成严重的损伤﹐从而严重影响其加工精度﹐缩短其使用寿命﹐甚至导致机器报废。
4.选择没有粉尘的场所﹐避免流众多的通道旁边﹔
(1) 线切割放电机器之本身特性﹐其空气中有灰尘存在﹐将会使机器的丝杆受到严重磨损﹐从而影响使用寿命﹔
(2) 线切割放电机器属于计算机控制﹐计算机所使用的磁盘对空气中灰尘的要求相当严格的﹐当磁盘内有灰尘进入时﹐磁盘就会被损坏﹐同时也损坏硬盘﹔
(3) 线切割放电机本身发出大量热﹐所以电器柜内需要经常换气﹐若空气中灰尘太多﹐则会在换气过程中附积到各个电器组件上﹐造成电器组件散热不良﹐从而导致电路板被烧坏掉。因此﹐机台防尘网要经常清洁。
5.选择温度变化小的场所﹐避免阳光通过窗户和顶窗玻璃直射及靠近热流的地方
(1)高精密零件加工之产品需要在恒定的温度下进行﹐一般为室温20C﹔
(2)由于线切割放电机器本身工作时产生相当大的热量﹐如果温度变化太大,则会对机器使用寿命造成严重影响。
6.选择屏蔽屋﹕因线切割放电加工过程属于电弧放电过程﹐在电弧放电过程中会产生强烈的电磁波﹐从而对人体健康造成伤害﹐同时会影响到周围的环境.
7.选择通风条件好﹐宽敞的厂房﹐以便操作者和机床能在最好的环境下工作. |
