电火花线切割加工（Wire cut Electrical Discharge Machining，简称WEDM），有时又称线切割。其基本工作原理是利用连续移动的细金属丝（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。电火花线切割技术是特种加工的一种，它不同于传统加工技术需要用机械力和机械能来切除，主要利用电能来实现对材料的加工。所以，电火花线切割技术不受材料性能的限制，可以加工任何硬度、强度、脆性的材料，在现阶段的机械加工中占有很重要的地位。

简史

1960年，苏联首先研制出靠模线切割机床。中国于1961年也研制出类似的机床。早期的线切割机床采用电气靠模控制切割轨迹。当时由于切割速度低，制造靠模比较困难，仅用于在电子工业中加工其他加工方法难以解决的窄缝等。1966年，中国研制成功采用乳化液和快速走丝机构的高速走丝线切割机床，并相继采用了数字控制和光电跟踪控制技术。此后，随着脉冲电源和数字控制技术的不断发展以及多次切割工艺的应用，大大提高了切割速度和加工精度。

加工原理

Fp脉冲频率（HZ）Y放电效率线切割加工是电火花线切割加工的简称，是用线状电极（钼丝或钨丝）靠电火花放电来对工件进行切割。

被切割的工件作为工件电极，钼丝作为工具电极，脉冲电源发出一连串的脉冲电压，加到工件电极和工具电极上。钼丝与工件之间施加足够的具有一定绝缘性能的工作液.当钼丝与工件的距离小到一定程度时，在脉冲电压的作用下，工作液被击穿，在钼丝与工件之间形成瞬间放电通道，产生瞬时高温，使金属局部熔化甚至汽化而被蚀除下来。若工作台带动工件不断进给，就能切割出所需要的形状。由于贮丝筒带动钼丝交替作正、反向的高速移动，所以钼丝基本上不被蚀除，可使用较长的时间。它主要用于加工各种形状复杂和精密细小的工件，例如冲裁模的凸模、凹模、凸凹模、固定板、卸料板等，成形刀具、样板、电火花成型加工用的金属电极，各种微细孔槽、窄缝、任意曲线等，具有加工余量小、加工精度高、生产周期短、制造成本低等突出优点，已在生产中获得广泛的应用，目前国内外的电火花线切割机床已占电加工机床总数的60％以上。

加工要求与注意事项

加工要求

一、间隙，由于电火花是高温切割技术，因此需要在电极丝和切割物表面保持一定的距离，其距离需要把控好，太近容易造成短路不易产生电火花，太远造成正负粒子不易碰撞从而不会产生电火花，对于距离一定要把控好，对于这方面，一般的线切割机床都设定有间隙的自动调节装置以保证生产的需要；第二，火花放电不是连续的，而是间歇性放电，其中一般为10秒一个周期，在放电后不能连续作业，需要等待一定时间消除电离子对电路板的影响，以免造成工件的烧伤；第三，所有的电火花线切割都需要绝缘液体作为介质，其中对于液体的要求很高，首先要具备很强的绝缘性，有助于电极丝进行脉冲放电，其次液体不能太过浓稠，要求能够消除腐蚀物和残渣，最后就是液体需要有冷凝的作用。电火花线切割的工作原理和基本特性。通过液体的选择才能保证在加工的有序性。

注意事项

首先要注意电流的影响，保证电流的稳定，保证不能中途断电，负责将会影响到电极丝和电机，造成损坏；其次在于产品的制作选择，请牢记不能选择非导体进行加工，否则产生不出电火花；第三是在加工过程中要注意温度的很定，有必要对过程中进行冷凝和间歇性调整，以免造成温度过高；第四是在加工过程中要关注其产品的原料，如果产品过软或者是易融化的物质都不太适合进行加工；第五是整个过程中需要专人专控，严禁出现设备运行中人离开等情况；最后就是在操作上岗前要接受安全培训与使用说明培训，以免造成不必要的损失。对于加工方面对大家做一个提醒，那就是电极丝的强度，若果太细的电极丝容易折断，建议选择0.18MM的电极丝，这样既能达到预想的温度，也能减少切割的成本。

特点和应用

电火花线切割加工除具有电火花加工的基本特点外，还有一些其他特点：

1、不需要制造形状复杂的工具电极，就能加工出以直线为母线的任何二维曲面。

2、能切割0.05毫米左右的窄缝。

3、加工中并不把全部多余材料加工成为废屑，提高了能量和材料的利用率。

4、在电极丝不循环使用的低速走丝电火花线切割加工中，由于电极丝不断更新，有利于提高加工精度和减少表面粗糙度。

5、电火花线切割能达到的切割效率一般为20～60毫米／分，最高可达300毫米／分；加工精度一般为±0.01～±0.02毫米,最高可达±0.004毫米；表面粗糙度一般为Rα2.5～1.25微米,最高可达Rα0.63微米；切割厚度一般为40～60毫米，最厚可达600毫米。电火花线切割加工主要用于模具制造，在样板、凸轮、成形刀具、精密细小零件和特殊材料的加工中也得到日益广泛的应用。此外，在试制电机、电器等产品时，可直接用线切割加工某些零件，省去制造冲压模具的时间，缩短试制周期。

分类

1、根据电极丝的运行速度不同，电火花线切割机床通常分为两类：一类是高速走丝电火花线切割机床（WEDM-HS），其电极丝作高速往复运动，一般走丝速度为8～10m/s，电极丝可重复使用，加工速度较高，但快速走丝容易造成电极丝抖动和反向时停顿，使加工质量下降，是我国生产和使用的主要机种，也是我国独创的电火花线切割加工模式；另一类是低速走丝电火花线切割机床（WEDM-LS），其电极丝作低速单向运动，一般走丝速度低于0.2m/s，电极丝放电后不再使用，工作平稳、均匀、抖动小、加工质量较好，但加工速度较低，是国外生产和使用的主要机种。

2、根据对电极丝运动轨迹的控制形式不同，电火花线切割机床又可分为三种：第一种是*模仿形控制，其在进行线切割加工前，预先制造出与工件形状相同的*模，加工时把工件毛坯和*模同时装夹在机床工作台上，在切割过程中电极丝紧紧地贴着*模边缘作轨迹移动，从而切割出与*模形状和精度相同的工件来；第二种是光电跟踪控制，其在进行线切割加工前，先根据零件图样按一定放大比例描绘出一张光电跟踪图，加工时将图样置于机床的光电跟踪台上，跟踪台上的光电头始终追随墨线图形的轨迹运动，再借助于电气、机械的联动，控制机床工作台连同工件相对电极丝做相似形的运动，从而切割出与图样形状相同的工件来； 第三种是数字程序控制，采用先进的数字化自动控制技术，驱动机床按照加工前根据工件几何形状参数预先编制好的数控加工程序自动完成加工，不需要制作*模样板也无需绘制放大图，比前面两种控制形式具有更高的加工精度和广阔的应用范围，目前国内外 95％以上的电火花线切割机床都已采用数控化。

组成结构

数控线切割机床的组成包括机床主机、脉冲电源和数控装置三大部分。

1、机床主机部分

机床主机部分由运丝机构、工作台、床身、工作液系统等组成。

运丝机构:电动机通过联轴节带动贮丝筒交替作正、反向转动，钼丝整齐地排列在贮丝筒上，并经过丝架作往复高速移动（线速度为9m/s左右）。

工作台:用于安装并带动工件在工作台平面内作X、Y两个方向的移动。工作台分上下两层，分别与X、Y向丝杠相连，由两个步进电机分别驱动。步进电机每接收到计算机发出的一个脉冲信号，其输出轴就旋转一个步距角，通过一对齿轮变速带动丝杠转动，从而使工作台在相应的方向上移动0.01mm。工作台的有效行程为250×320mm。 

床身用于支承和连接工作台、运丝机构、机床电器、及存放工作液系统。 

工作液系统由工作液、工作液箱、工作液泵和循环导管组成。工作液起绝缘、排屑、冷却的作用。每次脉冲放电后，工件与钼丝之间必须迅速恢复绝缘状态，否则脉冲放电就会转变为稳定持续的电弧放电，影响加工质量。在加工过程中，工作液可把加工过程中产生的金属颗粒迅速从电极之间冲走，使加工顺利进行。工作液还可冷却受热的电极和工件，防止工件变形。 

2、脉冲电源 

脉冲电源又称高频电源，其作用是把普通的50Hz交流电转换成高频率的单向脉冲电压。加工时，钼丝接脉冲电源负极，工件接正极。 

3、数控装置

数控装置以PC机为核心，配备有其他一些硬件及控制软件。加工程序可用键盘输入或磁盘输入。通过它可实现放大、缩小等多种功能的加工，其控制精度为±0.001mm，加工精度为±0.001mm。

快走丝切割机断丝原因分析

高速走丝电火花线切割加工中的断丝问题一直一个最普遍的问题。它使加工停顿并不得不从头开始，浪费了大量时间，破坏了加工表面的完整性，增加了加工的困难。

断丝原因的分析及解决办法：

1、与电极丝相关的断丝

丝张力及走丝速度。对于高速走丝线切割加工，广泛采用0．06～0．25mm的钼丝，因它耐损耗、抗拉强度高、丝质不易变脆且较少断丝。提高电极丝的张力可减少丝振的影响，从而提高精度和切割速度。丝张力的波动对加工稳定性影响很大。产生波动的原因是：贮丝筒上的电极丝正反运动时张力不一样；工作一段时间后电极丝又会伸，致使张力下降（一般认为张力在12～15N较合适人张力下降的后果是丝振加剧，极易断丝。

2、与脉冲电源相关的断丝

（1）加工电流很大，火花放电异常，导致断丝。种故障多数脉冲电源的输出已变为直流输出所致。从脉冲电源的输出级向多谐振荡器逐级检查波形，更换损坏的元件，使输出为合乎要求的脉冲波形时才能投入使用。

（2）输出电流超过限值断丝。在加工过程中火花放电突然变为蓝色的弧光放电，电流超过限值，将钼丝烧断。用示波器测输 端和振荡部分都无波形输出。可判断故障出在振荡部分。检查发现有三极管的。立功极间内部开路，中极间内部击穿，更换此管，高频电源恢复正常。

另一种情况也是在加工过程中突然断丝，电流在限值以上。用示波器测量高频电源输出端，其波形幅值减小，并有负波，而脉冲宽度符合要求，测量推动级波形其频率、脉冲宽度及幅值均符合要求。判断故障在功放部分。检查功率管，测得其中一只管子的ce极间内部击穿，使末级电流直接加到钢丝与工件之间引起电弧烧断钼丝。换去该管，恢复正常。

（3）钼丝上出现烧伤点发生断丝。一旦钼丝上出现“疙瘩”状的烧伤点，极易发生断丝现象。一般认为，这是粘附在电极丝上的加工屑（阳极物质）所为，该粘附物起到了使放电集中在电极丝上的作用，此时若冷却散热条件差，就很可能使该处的温度升高，这样一来在连续的放电中就可能继续有其他加工屑粘附在该点附近，如此造成一种恶性循环，最后导致该处发生烧伤现象。

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.

电极丝选用

目前，市场上可选用的电极丝可分为以下几类：

1、黄铜丝

黄铜丝是线切割领域中第一代专业电极丝。1977年，黄铜丝开始进入市场。这种电极丝曾带来了切割速度上的突破，当时对于厚度为50mm的工件，切割速度从12mm2/分钟提高到25mm2/分钟。是什么使速度翻了一倍呢？黄铜是紫铜与锌的合金，最常见的配比是65%的紫铜和35%的锌。当时发现黄铜丝中的锌由于熔点较低（420℃，而紫铜为1080℃）能够改善冲洗性。在切割过程中，锌由于高温而气化使得电极丝的温度降低并把热量传送到工件的加工面上。理论上讲，锌的比例越高越好，不过在黄铜丝的制造过程中，当锌的比例超过40%后，电极丝的α单相结晶结构变成了α和β双相结晶结构。这时材料变得太脆而不适合把它拉成直径很小的细丝。黄铜丝可以有不同的拉伸强度来满足不同的设备和应用场合。这是通过一系列的拉丝（淬火作用）和热处理（退火）工序来实现的。普通黄铜丝的拉伸强度在490-900N/mm2之间。

黄铜丝的主要缺点：

(1)加工速度无法提高：由于黄铜中锌的比例一定，所以放电时的能量转换效率无法进一步提高；以0.25mm黄铜丝切割30-60mm厚的钢材为例，国内很多用户的主切速度都在120mm2/分钟左右。 

(2)表面质量不佳：黄铜丝表面的铜粉和放电时由于电极丝表层气化而带出的铜微粒会积存在工件的加工面上形成表面积铜。同时由于冲洗性不好而在工件表面产生较厚的变质层，这些都会影响工件的表面硬度和粗糙度；

(3)加工精度不高：特别是在加工较厚的工件时，由于冲洗性不良，会产生较大的直线度误差（上下端尺寸误差和鼓形差）。

此外，由于价格竞争的原因，目前国内的低价黄铜丝普遍存在着各种质量问题，例如因采用的铜材胚料材质不良以及拉丝设备和工艺上的原因导致黄铜丝表面铜粉较多，截面几何误差太大等等，这些都会导致放电稳定性下降，严重影响加工速度和质量。同时，还会污染设备部件加大设备的损耗。

黄铜丝的应用场合：

(1)加工量不足，不是24小时开机的用户。因为加工效率对于这些用户来说不是主要问题；

(2)对加工精度特别是表面质量要求不高的用户；

(3)以加工小尺寸、薄厚度为主的用户。因为工件装夹调整的时间占总加工时间的比例较高，切割时间较少，对加工效率的影响不明显。

(4)工件的材料硬度不高或厚度不超过80-100mm。

虽然随着各种更好性能的镀层电极丝的出现和普及，黄铜丝的市场份额呈不断下降的趋势，但是，由于它成本低廉，并且能满足普通的加工需求，因此还会继续得到广泛的应用。同时，市场上还出现了一些在性能上有不同程度改善的且价格低于镀层电极丝的新型黄铜丝：

(1)超净型黄铜丝:针对普通黄铜丝表面铜份过多这一弊端，通过在后道工序中增加特别的清洗工艺而制成；

(2)超硬型黄铜丝:通过在黄铜中加入其他微量元素，使黄铜丝的拉伸强度高达1200 N/mm2。这种丝在加工超厚或超硬工件时可以改善加工精度和速度；

(3)高速型黄铜丝:将黄铜中锌的比例加大到极限的40%，可以改善冲洗性，提高切割速度。但是，其切割速度还是比镀锌电极丝要慢。

2、镀层电极丝

由于低熔点的锌对于改善电极丝的放电性能有着明显的作用，而黄铜中锌的比例又受到限制，所以人们想到了在黄铜丝外面再加一层锌，这就产生了镀锌电极丝。1979年瑞士几位工程师发明的这种方法，使电极丝的发展向前迈进了一大步，并导致了更多新型镀层电极丝的出现。

镀层电极丝的主要优点：

(1)切割速度高，不易断丝。品质好的镀锌电极丝切割速度可比优质黄铜丝快30-50%，目前广东地区很多用户采用0.25mm的镀锌电极丝，切割速度平均在150-180mm2/分钟。

(2)加工工件的表面质量好，无积铜，变质层得到改善，因此工件表面的硬度更高，模具的寿命延长。

(3)加工精度提高，特别是尖角部位的形状误差、厚工件的直线度误差等均比黄铜丝有改善。 

(4)导丝咀等部件的损耗减小。锌的硬度比黄铜低，同时镀锌丝不象黄铜丝那样有很多铜粉，所以不容易堵塞导丝咀，污染相关部件。

镀层电极丝生产工艺主要有浸渍、电镀和扩散退火这三种方法。电极丝的芯材主要有黄铜、紫铜和钢。镀层的材料则有锌、紫铜、铜锌合金和银。目前市场上较为成熟的这类电极丝按应用区分主要有以下几种：

普通镀锌电极丝

由于浸渍这种工艺相对比较简单，所以很多电极丝制造商都采用这种方法来生产镀锌电极丝。但是镀锌后再拉丝，其最大的问题是无法控制镀层的均匀性，所以用这种工艺生产的电极丝放电性能不够稳定，速度只比黄铜丝提高不到10%。有些品质较差的镀锌电极丝其颜色往往不是均匀的银灰色，可以看到一些浅黄色相间其中，这就是所谓“露铜”现象。这类电极丝虽然价格比较便宜，只比黄铜丝稍贵一些，但是采用的人不多。

高精度加工用镀锌电极丝

这类电极丝多是采用电镀的方法，所以可以较好的控制镀锌层的厚度，放电性能稳定，不易断丝，适合四次切割以上的精密加工。切割速度一般可以比黄铜丝快30%左右。这种电极丝的剖面见。常见的品牌有德国Berkenhoff公司的COBRA CUT A、MEGACUT A，德国Heinrich Stamm公司的STAMMCUT ZC900和ZC950等等。

高速度加工用镀层电极丝

这种电极丝以扩散退火工艺制作，是一种复合电极丝，有较厚的含有50%的锌和50%的紫铜的镀层。这种镀层需经过一系列的热处理过程，其颜色因镀层扩散而从亮银色变为黄褐色。这种电极丝的芯为α结构而镀层则为β结构，它最后经过一道拉伸加工通过冷压把镀层压进芯材中。扩散过的电极丝表面是多孔的，它有助于改善冲洗性。这种电极丝的切割速度是目前最快的。

高难度加工用镀层电极丝

钢芯电极丝是一种复合丝。它由钢制的芯加上中间的紫铜镀层和外面的黄铜镀层组成。钢芯在常温下的拉伸强度与黄铜丝差不多，但是随着温度的升高黄铜丝的拉伸强度迅速降低，而钢的拉伸强度则高于黄铜丝了。但是，由于港的导电性能不好，因此在钢芯外面包了一层紫铜用以提高电导率。而外面的黄铜层则起到了改善冲洗性能的作用。

对于难度较高的线切割加工，虽然采用较粗直径（0.30mm）的电极丝，或采用镀锌电极丝可以使情况有所改善，但是要想达到较高的加工要求，最佳的选择就是这种钢芯电极丝了。

1、高厚度加工：一般来说，当加工的工件较厚时（通常超过100mm以上），加工速度明显降低，并且加工面的直线度误差会很大。此时采用钢芯丝加工，可以明显改善速度和精度。

2、冲水不良状态的加工：例如大斜度加工、工件厚度不规则，变化范围较大的加工和多个工件叠加起来的加工等等。冲水不良容易造成断丝，加工速度因而下降。同时，也会导致二次放电增加，影响表面质量。

3、工件材料难以加工：例如石墨、铜、铝合金等较难切割的材料。

常见的品牌有：日本FUJIKURA公司的COMPEED钢芯电极丝。

超精密加工用电极丝

黄铜丝或镀层丝的直径一般在0.30mm至0.07mm之间。而对于一些电子、光学和钟表行业的微细零件或超精密的加工，要求电极丝的直径在0.10mm至0.03mm。过去这种电极丝是采用钨丝或钼丝制作的，价格非常昂贵。现在则普遍采用高拉伸强度的钢丝（100碳钢琴线）外面加镀黄铜来制作，俗称“钢琴线”。这种电极丝的拉伸强度为一般电极丝的2倍，高达2000N/mm2以上。常见的品牌有德国的MICRO CUT,日本的SPWire。