电火花线切割简称线切割。它是在电火花穿孔、成形加工的基础上发展起来的。它不仅使电火花加工的应用得到了发展，而且某些方面已取代了电火花穿孔、成形加工。如今，线切割机床已占电火花机床的大半。

基本介绍

电火花线切割机（Wire cut Electrical Discharge Machining简称WEDM），属电加工范畴，是由前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。线切割机也于1960年发明于前苏联，我国是第一个用于工业生产的国家。其基本物理原理是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。然后通过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。电火花线切割机按走丝速度可分为高速往复走丝电火花线切割机（Reciprocating type High Speed Wire cut Electrical Discharge Machining俗称“快走丝”）、低速单向走丝电火花线切割机（Low Speed one-way walk Wire cut Electrical Discharge Machining俗称“慢走丝”）和立式自旋转电火花线切割机（Vertical Wire Electrical Discharge Machining machine tool With Rotation Wire）三类。又可按工作台形式分成单立柱十字工作台型和双立柱型（俗称龙门型）。

工作原理

其工作原理如下图所示。绕在运丝筒4上的电极丝1沿运丝筒的回转方向以一定的速度移动，装在机床工作台上的工件3由工作台按预定控制轨迹相对于电极丝做成型运动。脉冲电源的一极接工件，另一极接电极丝。在工件与电极丝之间总是保持一定的放电间隙且喷洒工作液，电极之间的火花放电蚀出一定的缝隙，连续不断的脉冲放电就切出了所需形状和尺寸的工件。

功效作用

低速走丝线切割机电极丝以铜线作为工具电极，一般以低于0.2m/s的速度作单向运动，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，间隙中充满脱离子水(接近蒸馏水)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。目前精度可达0.001mm级，表面质量也接近磨削水平。电极丝放电后不再使用，而且采用无电阻防电解电源，一般均带有自动穿丝和恒张力装置。工作平稳、均匀、抖动小、加工精度高、表面质量好，但不宜加工大厚度工件。由于机床结构精密，技术含量高，机床价格高，因此使用成本也高。

单向走丝电火花线切割机床早期只有国外公司的独有机种。台湾的低速走丝电火花线切割机起步虽然较晚，但这几年来发展迅速。其关键的一个举措就是由若干家电加工机床制造企业共同出资，在有关部门一定限度的支持下，由台湾工业技术研究院投入大量的人力、物力做关键技术的开发。经过10多年的攻关，在控制系统及电源等关键技术上取得了突破。台湾各企业制造的低速走丝电火花线切割机目前应属中档机的范围，近3年每年达到20%～30%的增长率，估计未来5年，台湾低速走丝电火花线切割机的年产量能达2000台，可占世界市场的25%以上。低速走丝电火花线切割机的技术含量高、市场前景好，可以获得较高的回报，是电加工行业各个厂家的“必争之地”、“战略高地”。也可以说，谁掌握了低速走丝电火花线切割机的技术，谁就获得了下一步企业发展壮大的机遇。为了抢占中国市场，日本、瑞士、台湾的电加工机床制造企业在中国大陆设厂生产这类机床。我国的科技工作者在科技部专项基金的支持下，投入了较大的研发力量，已完成新一代低速走丝电火花线切割机的研发，取得了重大突破，目前已拥有了具有自主知识产权的产品，并占领了一定的市场份额，其性能指标可达中档机水平。目前还有一些国内企业则希望通过与台湾相关企业的合作，来发展低速走丝电火花线切割加工技术。

立式自旋转电火花线切割机（卧式自旋转电火花线切割机）。立式回转电火花线切割机的特点与传统的高速走丝和低速走丝电火花线切割加工均有不同，首先是电极丝的运动方式比传统两种的电火花线切割加工多了一个电极丝的回转运动；其次，电极丝走丝速度介于高速走丝和低速走丝直接，速度为1～2m/s。由于加工过程中电极丝增加了旋转运动，所以立式回旋电火花线切割机与其他类型线切割机相比，最大的区别在于走丝系统。立式回转电火花线切割机的走丝系统由走丝端和放丝端两套结构完全相同的两端做为走丝结构，实现了电极丝的高速旋转运动和低速走丝的复合运动。两套主轴头之间的区域为有效加工区域。除走丝系统外，机床其他组成部分与高速走丝线切割机相同。

与单向低速走丝电火花线切割机床相比，往复高速走丝电火花线切割机床在平均生产率、切割精度及表面粗糙度等关键技术指标上还存在较大差距。针对这些差距，本世纪初，国内有数家高速往复走丝电火花线切割机生产企业实现了在高速走丝机上的多次切割加工（该类机床被俗称为“中走丝” Medium Speed Wire cut Electrical Discharge Machining）。所谓“中走丝”并非指走丝速度介于高速与低速之间，而是复合走丝线切割机床，其走丝原理是在粗加工时采用8-12m/s高速走丝，精加工时采用1-3m/s低速走丝，这样工作相对平稳、抖动小，并通过多次切割减少材料变形及钼丝损耗带来的误差，使加工质量也相对提高，加工质量可介于高速走丝机与低速走丝机之间。因而可以说，用户所说的“中走丝”，实际上是往复走丝电火花线切割机借鉴了一些低速走丝机的加工工艺技术，并实现了无条纹切割和多次切割。经过几年的发展，国内几乎所有生产高速走丝电火花线切割机床的厂家都在生产及销售中走丝，但最终表明不是所有的往复走丝电火花线切割机都能进行多次切割，或者说不是所有的往复走丝电火花线切割机采用多次切割技术后都能获得好的工艺效果。多次切割是一项综合性的技术，它涉及到机床的数控精度、脉冲电源、工艺数据库、走丝系统、工作液及大量的工艺问题，并不是简单地在高速走丝机上加上一套运丝变频调速系统即可实现的，只有那些制造精度高，并在诸方面创造了多次切割条件的往复走丝电火花线切割机才能进行多次切割和无条纹切割，并获得显著的工艺效果。因此我们的生产企业必须充分注意到这个问题，一定要按系统工程来做，真正把这一技术用好，把这一产品做好。如目前已有一些企业为进一步提高机床本体精度，X、Y坐标工作台采用了直流或交流伺服电机作驱动单元直接驱动滚珠丝杠，同时采用了带螺距补偿功能的全闭环控制，可以利用数控系统对机床的定位精度误差进行补偿和修正。在保证精度的前提下，减小因长期使用而导致的加工精度下降，延长机床的使用寿命。运丝系统方面采用特殊（大多数采用金刚石）电极丝保持器，保持电极丝的相对稳定，减小加工过程中电极丝的张力变化。冷却系统方面改变常用的粗放冷却方式，采取多级过滤并对介电常数等关键参数加以控制，确保精加工的顺利进行。控制软件方面提供开放的加工参数数据库，可以根据材料的质地、厚度、粗糙度等条件选择对应的加工参数。相信经过我们的努力，多次切割技术将会更加完善，往复走丝电火花线切割加工技术也将得到更好的应用和发展。

往复走丝电火花线切割机采用多次切割技术后，虽加工质量有明显提高，但它仍然属于高速走丝电火花线切割机的范畴，切割精度和光洁度仍与低速走丝机存在较大差距，且精度和光洁度的保持性也需要进一步提高。“中走丝机”具有结构简单、造价低以及使用消耗少等特点，因此也有其生存的空间，目前执行的标准仍然是高速走丝机的相关标准，因此生产企业在对用户的宣传上要注意，一定要实事求是。

发展历史

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，加工速度低于现在机械，实用性受限。

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。

1970年9月30日 国营长风机械总厂（现已倒闭）研制成功“数字程序自动控制线切割机床”，为该类机床国内首创

线切割所需的工作环境

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.

操作规程

操作程序

（1）打开机床总电源，控制器开关，24V步进驱动电源开关及高脉冲电源开关。

（2）根据图纸尺寸及工件的实际情况计算座标点编制程序，注意工件的装夹方法和钼丝直径，选择合理的切入位置。

（3）开启走线电机，水泵电机及控制面板上的高频开关。

（4）将粗调开关放在自动位置，拔下进给开关，即进入加工阶段，加工中并进一步调节好微调开关及软件微调，使之调到加工最稳定状态。

（5）加工结束后应按顺序先关闭机床的高频脉冲开关，水泵开关，在关闭粗闭储丝筒开关，如果要带刹车关机单按下总电源开关红色按钮即可。

注意事项

（1）开机前，检查各电器部件是否松动，如有断丝和部件脱落应及时通知专业人员维修。

（2）检查钼丝的张力情况。

（3）检查导轮是否有损伤并及时调换工作面位置，防止卡断钼丝。

（4）检查挡丝棒如出现沟通槽，应及时调整工作面位置，防止卡断钼丝。

（5）检查机床润滑部位应有足够的润滑油。

（6）日常保养：

①横向进给齿轮箱和纵向给进齿轮箱，每班应加30号机油一次。

②储丝筒各传动轴，储丝筒丝杆螺母，储丝筒拖板板导机，每板应加30号机油一次。

维修保养

数控切割机的工作场地和工作环境相对来说比较恶劣，金属粉尘比较大。因此必须对机器进行全面的清洗和保养，应由专人负责设备的润滑、维修及保养工作！

安全操作 

1. 数控切割机是一种精密的设备，所以对切割机的操作必须做到三定（定人、定机、定岗） 

2. 操作者必须经过专业培训且能熟练操作的，非专业者勿动。 

3. 在操作前必须确认无外界干扰，一切正常后，把所切割的板材吊放在切割平台上，板材不能超过切割范围（注意：在吊装时要小心）。 

日常维护和保养 

1. 每个工作日必须清理机床及导轨的污垢，使床身保持清洁，下班时关闭气源及电源，同时排空机床管带里的余气。 

2. 如果离开机器时间较长则要关闭电源，以防非专业者操作。 

3. 注意观察机器横、纵向导轨和齿条表面有无润滑油，使之保持润滑良好！ 

每周的维护与保养 

1. 每周要对机器进行全面的清理，横、纵向的导轨、传动齿轮齿条的清洗，加注润滑油。 

2. 检查横纵向的擦轨器是否正常工作，如不正常及时更换。 

3. 检查所有割炬是否松动，清理点火枪口的垃圾，使点火保持正常。 

4. 如有自动调高装置，检测是否灵敏、是否要更换探头。 

月与季度的维修保养 

1. 检查总进气口有无垃圾，各个阀门及压力表是否工作正常。 

2. 检查所有气管接头是否松动，所有管带有无破损。必要时紧固或更换。 

3. 检查所有传动部分有无松动，检查齿轮与齿条啮合的情况，必要时作以调整。 

4. 松开加紧装置，用手推动滑车，是否来去自如，如有异常情况及时调整或更换。 

5. 检查夹紧块、钢带及导向轮有无松动、钢带松紧状况，必要时调整。 

6. 检查强电柜及操作平台，各紧固螺钉是否松动，用吸尘器或吹风机清理柜内灰尘。检查 接线头是否松动（详情参照电气说明书） 

7. 检查所有按钮和选择开关的性能，损坏的更换，最后画综合检测图形检测机器的精度。 

机床不适合在污浊和高温潮湿的环境中工作，电网供电环境也有较高的要求，机床供电电压不应劣于±10%，三相应平衡稳定。过于恶劣的电网必须加装稳压源。机床除正常的保持整洁和润滑以外，还必须用心维护如下几个部位： 

1.机床的导轨和丝杠，绝不能沾染脏水和污物，一旦沾有脏物，要用干净棉纱揩擦干净后再用脱脂棉浸10#机油轻擦涂一遍。 

2.导轮和轴承，为导轮和轴承的寿命，也应把过于污浊的冷却液换掉，如短时间不开机床，要无水让导轮转几十秒钟，使导轮和导轮套间的那些脏水甩出来，注入少量机油后再转几十秒钟，使缝隙内的机油和污物甩出来，再注入少量机油。以使导轮和轴承常处于较洁净的状态。 

3.丝筒轴和电机上的联轴器和键，要使该部位始终处于严密稳妥的配合状态，一旦出现键的松动和联轴器的撞击声，要立即更换联轴器的缓冲垫和键。长时间带间隙的换向后，会使轴上的键槽变形张大。 

4.控制柜与机床间的联机电缆，拖地部分要有盖板或塑料板保护，不可随意踩踏，电缆要处于松弛自由状态，不可以外力拉拽，不可使电缆插头受力，不可将电缆波纹护套压裂踩扁。控制台（柜）搬动时要轻拿轻放，油污的手不要插拔触摸接插件或键盘。 

5.床面上的任何部位均不得敲砸或碰撞，特别是不可因超行程运动使丝架与床面干涉，那将严重损毁机床零件或精度。  

线切割加工中材料的变形防止 

因为材料本身会有应力，切割肯定是打破了原有应力平衡变形后达成了新的平衡，只是应力有大有小，变形也会大小不一，这如同一根竹片中间劈开，两半都弯，大半弯得少，小半弯得多。线切割加工是同一道理，只是变形小到最终的精度范围以内，加工也就算完成了。 

应力是材料内固有的，随强度和硬度的提高而在加大的，暂时达成平衡的一种弹性力。所以越是淬火硬的好材料变形越大。这类材料要求淬火前的反复锻造，均匀组织。并把大量的加工余量和大块的废料在淬火前就去掉，即在淬火时已把暂时维持平衡的那部分应力基本去掉了。淬火后所切掉的是达成应力平衡的那一小部分。这样因线切割造成的变形就会小得多。淬火前没做处理也没去除余量的时候，也就是拿到的是一个具有强大且完整应力的一块实心料怎么办？那就只好靠我们线切割自己消除应力，去除余量了。那就是粗切，算记好留量，设置好夹头，把大部分的余量先去掉。拿到一个形状已很接近最终工件，已不具有很大变形能力的新的毛坏，如果再附以高低温的时效处理，材料变形就可算是彻底解决了。 

上述主要是材料变形，因特殊细长形状的零件也会变形，如钟表秒针冲模的冲头，弹簧卡圈冲模的凹模和冲头，它们都会因在大块毛坏上切下一个小窄条而使取下的工件面目全非，更谈不上几μ最多只允许十几个μ的配合间隙了。这类因形状而容易变形的零件，就只有把毛坏料做好预处理，淬火前加工成余量极小的半成品，在淬火工序中工件得到充分的形变，切割时选择好切割路线和夹头的位置，得到合格的零件就有把握了。 

材料变形还会有一个突出的现象，就是切割入口处不能闭合，这大多是因为压板压的位置不对，没把出入口处压死，在切割过程中，入口处已随着形变发生了位移，尽管座标回到了原位，但入口早已跑了，造成入口处台阶错口，费了很长时间，得到的是一个废品。这就靠对材料变形有充分认识，前期采取相应措施，切割也采取相应方法，所谓切割经验也在于此。