线切割加工是一种鲜为人知的制造工艺，它利用放电以高度受控的方式蒸发金属，从而生产出一些具有极其紧密配合和尺寸的复杂零件。
什么是线切割？
线切割或线切割放电加工 是一种通过细线形状的导电电极和接地工件去除材料的制造工艺。 高放电电压穿过金属丝，金属丝浸没在介电流体中时会立即蒸发。 线切割加工 机器执行减材加工，但与传统 CNC 不同，因为不切割金属。相反，线切割放电加工机可以精确地熔化导电工件上的材料。
线切割加工有什么用？
线切割加工 工艺遵循与放电加工相同的原理。线切割加工过程涉及使用带有电流和高压的黄铜线穿过工件。当工件保持固定时，切割由移动的导线引导，当移动的导线足够接近接地工件时会产生电火花。 换句话说，工具电极和零件之间存在非常高的电压，一旦接触，电路就会产生电火花，在此过程中熔化微小的金属碎片。 线切割放电加工的电压非常高，工具电极（线）永远不会接触金属，电荷会跳到接地部分。线切割放电加工过程发生在介电流体中，介电流体控制电荷的扩散并将腐蚀的金属碎片从火花隙中冲走。
线切割机能够加工与传统机器相同的金属件数控加工。但其零件、加工工艺以及电火花线切割与传统切削刀具不同。
电极
线切割机有两个电极。阴极是传导电流的金属丝，阳极是固定工件。这通常是通过将线切割机内的工件接地来完成的。
在业界，他们被称为：
| 工具电极或线电极 | 由导电金属制成的切割线，通常是黄铜（阴极）
由机器控制的运动 |
| 工件电极 | 被切割的导电材料（阳极）
使用工具电极的放电从工件电极去除材料。 |
线
线材是电火花加工机床的切削工具。有不同直径的线可供选择，可以切割不同厚度的工件材料。
线切割机能够精确切割高达 0.0001 英寸的复杂形状。直观地说，金属丝比人的头发细 25 倍。这种接近的精度和公差是线切割也被称为“0公差加工”的原因。
线材和导电率影响切割速度。它们还会影响表面光洁度，因此，不同的线切割放电加工机具有不同的线。
| 黄铜丝 | 黄铜通常用于线切割机床，因为它具有导电性。黄铜是一种锌和铜的合金，具有成本效益，适用于多种材料。 |
| 涂层线 | 涂层线采用常见的黄铜或钨丝，并涂有另一种金属（如锌）。这样做主要是为了提高切削速度，提高钨钢刀具的寿命，并提高批量生产的耐磨性。 |
| 钨丝 | 钨丝用于线切割，因为它是一种坚硬而坚韧的电极。高拉伸强度使其可用于线切割放电加工中切割较厚间隙的硬质材料。
与黄铜丝相比，它们具有更好的表面光洁度，但价格更高。 |
工作台
线切割机的工作台是经过精心设计的。所用材料多为铸铁或花岗岩。它是线切割机床中最重的部件，可最大限度地减少振动和不必要的移动。
工作台还装有用于夹紧工件的虎钳或固定装置，并且还装有去离子水储存器。
在动态工作台中，工作台可以使用步进电机在 X、Y 和 Z 轴上平移，步进电机通过数控来控制运动。这导致了锥形设计和复杂的形状。
数控控制
线切割机床内置 CNC 控制。CNC 可以控制轴运动、走丝路径和切削进给。这类似于任何传统的 CNC 机器控制，并且该过程是完全自动的。
| 介电介质 | 介电介质控制电极接触期间的电荷扩散。这可以防止不必要的切割和不必要的金属蒸发。
电介质液体还可以冲洗掉熔化的微小金属碎片，并有助于获得光滑的表面光洁度。去离子水是最常见的介电流体。 |
| 可编程电源 | 线切割机具有独特的电源。由于切割方法主要依赖于电流和电压，因此线切割放电加工的电源装置需要调节电压、频率和接触工件的电荷量。
传统电源以固定电压提供恒定功率。 |
线切割加工材料
尽管线切割 EDM 工艺具有高电压和高精度，但该加工工艺仅在少数工业应用中值得付出成本和复杂性。这些应用最常使用以下材料。
| 铝板
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铝是一种常见金属，采用线切割电火花加工进行加工。它比列表中的其他产品相对更软，但线切割可以实现严格的公差，这对于航空航天工业中的铝零件非常重要。 |
| 黄铜
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黄铜本质上是一种导电材料，由铜和锌制成。它很柔软，可以很容易地切成所需的形状。
然而，对黄铜和铝等软金属使用放电加工并不具有成本效益。这种金属可以通过传统的机加工操作切割成所需的形状。 |
| 铁板
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钢（特别是淬硬钢）是最常用的线切割加工材料。由于钢用于挤压模具、注塑镶件和精密工具，因此需要使用电极丝对钢进行加工。 |
| 钛
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钛是一种相对较难加工的材料，但由于它可以传导电流，因此通常使用放电加工 EDM 进行切割。由于大型钛工件的火花加工会产生大量热量，因此必须使用适当的冲洗和介电液。 |
线切割加工
与 CNC 加工、激光切割机和等离子切割机相比，线切割放电加工具有无与伦比的公差。这是因为线切割不会对零件施加任何机械力，从而减少了抛光和机加工后表面精加工的需要。
线切割可以达到什么公差？
放电加工能够实现高达 ±0.001 毫米的精密公差和高达 ±0.005 毫米的标准公差。
这种精度使得线切割加工能够加工汽车零件、飞机部件和依赖于尺寸精度的应用所需的复杂形状。
为什么选择 线切割加工?
制造商更喜欢 EDM 工艺的原因有很多。
| 物超所值 | 放电加工是一种昂贵的加工工艺，但在许多应用中具有成本效益。
对于要求高精度、复杂几何形状和增加产量的作业，与可能需要更多工时、机器和不同刀具类型的标准 CNC 相比，放电加工 EDM 仍然具有成本效益。 材料浪费极少，这使得专门用于加工昂贵材料的中等生产运行具有成本效益。它提供快速的周转时间，并且工具成本并不高，因为它只是一根导线。 |
| 最小的失真 | 线切割加工适用于硬质材料和软质材料。由于没有对工件施加力（火花腐蚀加工工艺），因此它甚至可以切割和成型最脆弱和最薄的金属件。 |
| 生产速度快 | 对于原型设计和规模化生产，线切割放电加工工艺可提供快速的周转时间。这是因为
设置时间短和 CNC 编程控制 出色的表面光洁度（无需研磨和抛光） 紧密公差（不需要任何进一步的工具。） |
| 极高准确性 | 加工过程的精度与切削刀具有关。由于电火花加工线的直径可达 0.01 毫米，因此可以实现极高的精度和精确的切割。 |
| 零件复杂度 | 线切割加工是一种高度可修改的加工工艺。可以进行一定角度的走线，可以分阶段调整参数，可以在多轴平面上工作。这使得线切割放电加工能够达到航空航天应用设计中最微小的细节。 |
线切割加工应用
| 航空航天工业 | 航空航天工业是线切割加工应用的一个领域。由于薄壁和紧密型腔的复杂零件需要软切削刀具，因此高精度的细线提供了最佳解决方案。
这对于涡轮叶片等应用非常重要，即使是最轻微的尺寸或表面差异也可能导致地面空中作业。其他用途包括微型喷嘴和发动机部件。 |
| 医疗行业 | 线切割广泛应用于医疗设备制造。牙科植入物和手术器械只是线切割放电加工的几个用途。
牙科种植体采用大部分 EDM 工艺应用，因为它们的尺寸已经很小，并且需要具有最小直径的切削工具才能完美对齐。 |
| 制造业 | 线切割放电加工在模具制造过程中应用广泛。塑料注射成型是一种用熔融塑料填充阴模以生产数百万件的技术。
由于产量高，线切割放电加工可以可靠、准确地加工所需形状的注塑模具。 |
| 电子行业 | 当想到电子产品时，我们经常会错过这些设备内部的微小组件。连接器、引线框架和其他安装在外壳内的微型元件等电气元件通常采用线切割加工制造。 |
电火花加工和线切割电火花加工的区别？
本质上，放电加工电火花加工工艺和线切割电火花加工具有相同的工作原理。它们都使用火花加工去除材料，不同的应用需要不同的 EDM 制造工艺。
线切割提供自由的运动范围、更好的参数可调性、轴控制以及使用同一工具（即线材）加工不同形状的能力。传统的电火花加工依赖于不同形状的工具，这些工具的运动范围通常受到限制，并且在处理锥形设计和复杂形状时速度较慢。
以下是电火花加工和线切割加工之间的主要区别。
| 电极 | 普通 EDM 使用菱形、圆形、圆柱形或盘形工具电极。电极沿 3 个轴平移，在接触工件时产生火花并去除材料。
线切割放电加工使用细线，电极和工件浸入介电流体中，介电流体引导火花并去除碎屑。 |
| 精度 | 传统 EDM 的精确度不如线切割 EDM。这主要是因为圆盘或菱形电极是在数控机床上制造的，这限制了其精度与工具的精度。
线切割加工的直径可以小于 0.002 毫米，这使其在精度方面具有优势。 |
还有什么其他类型 EDM工艺有哪些？
| 电火花加工机
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沉降片电火花加工的工作原理是使用高压腐蚀导电金属，从而使工件达到所需的形状。沉降片电火花加工中的电极是所需切割的正像，它会慢慢地火花掉材料并赋予其所需的切割和形状。
电极通常由石墨制成，这种电火花加工工艺也称为开模。 |
| 电火花扩孔机
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钻孔 EDM 或孔 EDM 的唯一指定目的是在工件上腐蚀出精确的孔。孔放电加工使用管状电极腐蚀基底金属以形成孔。 |
总结
线切割加工是传统 EDM 的升级版、更精确且通用的工艺，它使用高压从导电材料上腐蚀钻头。它使用 EDM 丝作为电极，在电介质液体中对工件进行成型，从而去除火花隙中的碎片并控制火花。
线切割主要用于航空航天和医疗设备制造，其中精确的制造工艺对于形状的准确性和复杂性至关重要。它是市场上技术含量最高的加工方法之一，可减少材料浪费，使其在应用中具有成本效益。线切割放电加工的唯一真正缺点是线燃烧或线电极断裂，这些也可以回收以进一步改进。
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关键词：线切割，电火花，金属加工
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