線切割原理介紹及工業安全加工機發展史 20世紀中期, 蘇聯拉扎林科夫婦研究開關觸點受火花放電腐蝕損壞的現象和原因時﹐發現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﹐從而開創和發明了電火花加工方法, 線切割放電機也于1960年發明于蘇聯。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性油(燈油)。絕緣性高﹐極間距離小﹐加工速度低于現在械械﹐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)出現前﹐普及甚緩。 日本制造廠開發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的出現為線切割放電機發展的重要因素 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﹐使電極與被加工物之間發生火花放電﹐并彼此被消耗﹑腐蝕.在工件表面上電蝕出無數的小坑﹐通過NC控制的監測和管控﹐伺服機構執行﹐使這種放電現象均勻一致﹐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品. 電火花加工的物理原理如下﹕ 為了在2個電極之間產生電火花﹐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。導致粒子間發生無數次碰撞﹐形成一個等離子區﹐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﹐引起氣泡內向爆炸﹐產生的動力把溶化的物質拋出彈坑﹐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,持續時間以及放電密度﹐發生在電極上稱作損耗﹐發生在工件上稱作去除材料。
工業安全為了確保操作者和機床在最佳安全條件下﹐及同一廠內人員的健康和具備舒適的工作環境﹐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則。
一﹑環境﹕ 環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出大量熱﹐所以電器柜內需要經常換氣﹐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﹐機臺防塵網要經常清潔。
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境下工作. |
