数控高速走丝电火花线切割加工的主要工艺指标包括加工精度和配合间隙、切割速度、表面质量等,用于对高速走丝电火花线切割加工的加工过程、加工效果的综合评价。
加工精度是指所加工工件的尺寸精度、形状精度(如直线度、平面度、圆度等)和位置精度(如平行度、垂直度、倾斜度等)的总称。高速走丝线切割的可控加工精度可达0.01~0.02mm。
配合间隙是指脉冲放电两极间距,实际效果反映在加工后工件尺寸的单边扩大量。对电火花成形加工配合间隙的定量认识是确定加工方案的基础。其中包括工具电极形状、尺寸设计、加工工艺步骤设计、加工规准的切换以及相应工艺措施的设计。
在保持一定表面粗糙度的线切割加工过程中,单位时间内电极丝中心在工件上切过的面积总和称为切割速度 v wi ,单位为mm 2 /min,一般情况下往往指的是平均切割速度。切割速度是反映加工效率的一项重要指标,数值上等于电极丝中心沿图形加工轨迹的进给速度乘以工件厚度。通常高速走丝线切割速度为40~80mm 2 /min。
在科学研究或实际工作中,为了评价数控高速走丝电火花线切割加工机床脉冲电源的性能,通常用最大切割速度作为衡量指标。所谓最大切割速度是指在不计切割方向、不考虑切割精度以及表面质量、电极丝损耗的情况下,单位时间内机床一次切割可以达到的最大切割面积。
电火花线切割加工表面质量一般包括表面粗糙度和表面变质层两项工艺指标。
表面粗糙度是指加工表面上的微观不平度,是微观几何形状误差。对电加工表面来讲,即是无数个加工表面放电痕——坑穴的聚集,由于坑穴表面会形成一个加工硬化层,而且能存润滑油,其耐磨性比同样表面粗糙度的机加工表面要好,所以加工表面允许比要求的表面粗糙度大些。而且在相同表面粗糙度的情况下,电加工表面比机加工表面亮度低。工件的电火花加工表面粗糙度直接影响其使用性能,如耐磨性、配合性质、接触刚度、疲劳强度和耐蚀性等。尤其对于高速、高洁、高压条件下工作的模具和零件,其表面粗糙度往往是决定其使用性能和使用寿命的关键。
线切割加工中的工件表面粗糙度通常用轮廓算术平均值偏差 Ra 值表示。高速走丝线切割的 Ra 值一般为1.25~2.5μm,最低可达0.63~1.25μm。
表面变质层的形成是由于在电火花线切割加工过程中,材料表面因放电产生高温熔化、汽化等剧烈的物理与化学过程,在工作液的作用下,经急速冷却而产生的变质层。一般情况下,变质层的厚度往往是不均匀的,也存在着热应力,因此有大量的微观裂纹。对于碳素结构钢材质的工件,工件表面的变质层在金相照片中呈现白色,一般称为“白层”。经金相组织分析,它与基体金相组织完全不同,主要是由马氏体、晶粒极细的残留奥氏体以及某些碳化物组成的一种树枝状淬火铸造组织。