簡介
TopWedm是TopofwirecutElectricalDischargeMachining的簡稱，是電火花線切割加工英文簡寫，電火花線切割加工又稱線切割。其基本工作原理是利用連續移動
電火花線切割加工的細金屬絲（稱為電極絲）作電極，對工件進行脈衝火花放電蝕除金屬、切割成型，具有加工餘量小、加工精度高、生產周期短、製造成本低等突出優點，已在生產中獲得廣泛的套用，目前國內外的電火花線切割工具機已占電加工工具機總數的60％以上，其中包括東莞琛陽數控，HONGKONGTOPWEDMMACHINETOOLCO.,LIMITED等。電火花線切割加工1960年，蘇聯首先研製出靠模線切割工具機。中國於1961年也研製出類似的工具機。早期的線切割工具機採用電氣靠模控制切割軌跡。當時由於切割速度低，製造靠模比較困難，僅用於在電子工業中加工其他加工方法難以解決的窄縫等。1966年，中國研製成功採用乳化液和快速走絲機構的高速走絲線切割工具機，並相繼採用了數字控制和光電跟蹤控制技術。此後，隨著脈衝電源和數字控制技術的不斷發展以及多次切割工藝的套用，大大提高了切割速度和加工精度。
加工原理
電火花線切割加工原理電火花線切割加工（WirecutElectricalDischargeMachining，簡稱WEDM）是線電極電火花加工的簡稱，是電火花加工的一種，有時又稱線切割。被切割的工件作為工件電極，鉬絲作為工具電極，脈衝電源發出一連串的脈衝電壓，加到工件電極和工具電極上。鉬絲與工件之間施加足夠的具有一定絕緣性能的工作液.當鉬絲與工件的距離小到一定程度時，在脈衝電壓的作用下，工作液被擊穿，在鉬絲與工件之間形成瞬間放電通道，產生瞬時高溫，使金屬局部熔化甚至汽化而被蝕除下來。若工作檯帶動工件不斷進給，就能切割出所需要的形狀。由於貯絲筒帶動鉬絲交替作正、反向的高速移動，所以鉬絲基本上不被蝕除，可使用較長的時間。它主要用於加工各種形狀複雜和精密細小的工件，例如沖裁模的凸模、凹模、凸凹模、固定板、卸料板等，成形刀具、樣板、電火花成型加工用的金屬電極，各種微細孔槽、窄縫、任意曲線等，具有加工餘量小、加工精度高、生產周期短、製造成本低等突出優點，已在生產中獲得廣泛的套用，目前國內外的電火花線切割工具機已占電加工工具機總數的60％以上。
用途
主要用於加工各種形狀複雜和精密細小的工件，例如沖裁模的凸模、凹模、凸凹模、固定板、卸料板等，成形刀具、樣板、電火花成型加工用的金屬電極，各種微細孔槽、窄縫、任意曲線等。
分類
電火花線切割分為慢走絲線切割（英文縮寫是慢走絲是WEDM-LS）,快走絲線切割（英文縮寫是慢走絲是WEDM-HS），另外還有中國特有的中走絲（CNCMediumSpeedWireCutEDM）
故障分析
鋁合金具備特殊的理化性能，故在電火花線切割加工時存在著較多的問題。如：電蝕物（即氧化鋁）易粘附在電極絲上；電蝕物顆粒較大，加工間隙易堵塞等。加工時間長，電極絲上粘附的氧化鋁（AL2O3）越多，而氧化鋁的導電性能極差，此時將影響電極絲的放電性能，並使饋電塊加速磨損。別的，在切割防鏽鋁合金時，還可發現電極絲與饋電塊間時有電火花產生。針對上面所說的問題，現從幾個方面來探討減輕饋電塊腐蝕、改善加工表面粗糙度、提高加工不變性以及精度的措施。
電火花線切割加工時，間隙擊穿後的初期主要為火花放電，其蝕除過程主要以汽化蒸發的形式進行。跟著時間的延長，放電形式便從火花放電轉為過渡電弧放
電火花線切割加工電，此時的蝕除過程主要是通過熱作用以及放電柱對放電痕產生的壓力來進行。放電柱對放電痕產生的壓力越高，其熔化物拋出的速度就越高，在冷卻媒質中形成的球狀加工屑的直徑就越小。計算表明，放電點的壓力P與放電峰值電流Im成正比，與放電時間T成反比。當Im確定後，P隨時著T的增加而減少，從而使加工屑的直徑及體積變大，導致加工屑的熱慣性增大即不容易冷卻。因此，較寬的電子脈衝寬度易產生較大的加工屑，並易粘附到電極絲上。
如電子脈衝寬度較窄但間隔太小的話也會產生較大的加工屑。這是因為電子脈衝間隔太小會造成消電離不充分，此時極可能出現某個通道處持續多次的放電。由於該處每次擊穿前的絕緣強度不斷減低，故通道直徑就可能變大，相應的電流密度就會變小，成果造成放電柱對放電痕的壓力降落，從而產生較大的加工屑。由於氧化鋁與鉬絲的親合作用較強，故電極絲上極易粘附這些較大的加工屑。
組成結構
電火花線切割工具機結構數控線切割工具機的組成包括工具機主機、脈衝電源和數控裝置三大部分。
工具機主機部分
工具機主機部分由運絲機構、工作檯、床身、工作液系統等組成。
運絲機構:電動機通過聯軸節帶動貯絲筒交替作正、反向轉動，鉬絲整齊地排列在貯絲筒上，並經過絲架作往復高速移動（線速度為9m/s左右）。
工作檯:用於安裝並帶動工件在工作檯平面內作X、Y兩個方向的移動。工作檯分上下兩層，分別與X、Y向絲槓相連，由兩個步進電機分別驅動。步進電機每接收到計算機發出的一個脈衝信號，其輸出軸就旋轉一個步距角，通過一對齒輪變速帶動絲槓轉動，從而使工作檯在相應的方向上移動0.01mm。工作檯的有效行程為250×320mm。
床身用於支承和連線工作檯、運絲機構、工具機電器、及存放工作液系統。
工作液系統由工作液、工作液箱、工作液泵和循環導管組成。工作液起絕緣、排屑、冷卻的作用。每次脈衝放電後，工件與鉬絲之間必須迅速恢復絕緣狀態，否則脈衝放電就會轉變為穩定持續的電弧放電，影響加工質量。在加工過程中，工作液可把加工過程中產生的金屬顆粒迅速從電極之間沖走，使加工順利進行。工作液還可冷卻受熱的電極和工件，防止工件變形。
脈衝電源
脈衝電源又稱高頻電源，其作用是把普通的50Hz交流電轉換成高頻率的單向脈衝電壓。加工時，鉬絲接脈衝電源負極，工件接正極。
數控裝置
數控裝置以PC機為核心，配備有其他一些硬體及控制軟體。加工程式可用鍵盤輸入或磁碟輸入。通過它可實現放大、縮小等多種功能的加工，其控制精度為±0.001mm，加工精度為±0.001mm。
程式編制方法
低速走絲電火花線切割工具機程式格式
NRBXBYBJGZ
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程圓間X間Y間計計加
序弧隔坐隔坐隔數數工
段半符標符標符長方指
號徑值值度向令
其中間隔符B的作用是將X、Y、J數碼區分開來。這種程式格式稱為“三B格式”。加工直線時，R為零。
在一個完整程式的最後應有停機符“FF”，表示程式結束。
（1）坐標系和坐標值X、Y的確定
平面坐標系是這樣規定的：面對工具機操作台，工作檯平面為坐標平面，左右方向為X軸，且右方為正；前後方向為Y軸，且前方為正。
坐標系的原點隨程式段的不同而變化：加工直線時，以該直線的起點為坐標系的原點，X、Y取該直線終點的坐標值；加工圓弧時，以該圓弧的圓心為坐標系的原點X、Y取該圓弧起點的坐標值。坐標值的負號均不寫，單位為µm。
（2）計數方向G的確定
不管是加工直線還是圓弧，計數方向均按終點的位置來確定。具體確定的原則如下：
加工直線時，計數方向取直線終點靠近的那一坐標軸。例如，加工直線OA，計數方向取X軸，記作GX；加工OB，計數方向取Y軸，記作GY：加工OC，計數方向取X軸、Y軸均可，記作GX或GY。
加工圓弧時，終點靠近何軸，則計數方向取另一軸。例如：加工圓弧AB，計數方向取X軸，記作GX；加工MN，計數方向取Y軸，記作GY；加工PQ，計數方向取X軸、Y軸均可，記作GX或GY。
（3）計數長度J的確定
計數長度是在計數方向的基礎上確定的，是被加工的直線或圓弧在計數方向的坐標軸上投影的絕對值總和，單位為µm。
例如，加工直線OA，計數方向為X軸，計數長度為OB，數值等於A點的X坐標值。加工半徑為0.5mm的圓弧MN，計數方向為X軸，計數長度為500×3=1500µm，即MN中三段90º圓弧在X軸在投影的絕對值總和，而不是500×2=1000µm。
工作環境
電火花線切割工具機分類：
1.滿足線切割工具機所要求的空間尺寸；
2.選擇能承受工具機重量的場所；
3.選擇沒有振動和衝擊傳入的場所。
線切割放電工具機是高精度加工設備，如果所放置的地方有振動和衝擊，將會對機台造成嚴重的損傷，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)線切割放電機器屬於計算機控制，計算機所使用的磁碟對空氣中灰塵的要求相當嚴格的，當磁碟內有灰塵進入時，磁碟就會被損壞，同時也損壞硬碟；
(3)線切割放電機本身發出大量熱，所以電器櫃內需要經常換氣，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，機台防塵網要經常清潔。
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恆定的溫度下進行，一般為室溫20C；
(2)由於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.選擇禁止屋：因線切割放電加工過程屬於電弧放電過程，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，以便操作者和工具機能在最好的環境下工作.[1]
電極絲選用
鉬絲目前，市場上可選用的電極絲可分為以下幾類：
黃銅絲
黃銅絲是線切割領域中第一代專業電極絲。1977年，黃銅絲開始進入市場。這種電極絲曾帶來了切割速度上的突破，當時對於厚度為50mm的工件，切割速度從
電火花線切割加工12mm2/分鐘提高到25mm2/分鐘。是什麼使速度翻了一倍呢？黃銅是紫銅與鋅的合金，最常見的配比是65%的紫銅和35%的鋅。當時發現黃銅絲中的鋅由於熔點較低（420℃，而紫銅為1080℃）能夠改善沖洗性。在切割過程中，鋅由於高溫而氣化使得電極絲的溫度降低並把熱量傳送到工件的加工面上。理論上講，鋅的比例越高越好，不過在黃銅絲的製造過程中，當鋅的比例超過40%後，電極絲的α單相結晶結構變成了α和β雙相結晶結構。這時材料變得太脆而不適合把它拉成直徑很小的細絲。
黃銅絲可以有不同的拉伸強度來滿足不同的設備和套用場合。這是通過一系列的拉絲（淬火作用）和熱處理（退火）工序來實現的。普通黃銅絲的拉伸強度在490-900N/mm2之間。
黃銅絲的主要缺點：
(1)加工速度無法提高：由於黃銅中鋅的比例一定，所以放電時的能量轉換效率無法進一步提高；以0.25mm黃銅絲切割30-60mm厚的鋼材為例，國內很多用戶的主切速度都在120mm2/分鐘左右。
(2)表面質量不佳：黃銅絲表面的銅粉和放電時由於電極絲表層氣化而帶出的銅微粒會積存在工件的加工面上形成表面積銅。同時由於沖洗性不好而在工件表面產生較厚的變質層，這些都會影響工件的表面硬度和粗糙度；
(3)加工精度不高：特別是在加工較厚的工件時，由於沖洗性不良，會產生較大的直線度誤差（上下端尺寸誤差和鼓形差）。
此外，由於價格競爭的原因，目前國內的低價黃銅絲普遍存在著各種質量問題，例如因採用的銅材胚料材質不良以及拉絲設備和工藝上的原因導致黃銅絲表面銅粉較多，截面幾何誤差太大等等，這些都會導致放電穩定性下降，嚴重影響加工速度和質量。同時，還會污染設備部件加大設備的損耗。
黃銅絲的套用場合：
(1)加工量不足，不是24小時開機的用戶。因為加工效率對於這些用戶來說不是主要問題；
(2)對加工精度特別是表面質量要求不高的用戶；
(3)以加工小尺寸、薄厚度為主的用戶。因為工件裝夾調整的時間占總加工時間的比例較高，切割時間較少，對加工效率的影響不明顯。
(4)工件的材料硬度不高或厚度不超過80-100mm。
雖然隨著各種更好性能的鍍層電極絲的出現和普及，黃銅絲的市場份額呈不斷下降的趨勢，但是，由於它成本低廉，並且能滿足普通的加工需求，因此還會繼續得到廣泛的套用。同時，市場上還出現了一些在性能上有不同程度改善的且價格低於鍍層電極絲的新型黃銅絲：
(1)超淨型黃銅絲:針對普通黃銅絲表面銅份過多這一弊端，通過在後道工序中增加特別的清洗工藝而製成；
(2)超硬型黃銅絲:通過在黃銅中加入其他微量元素，使黃銅絲的拉伸強度高達1200N/mm2。這種絲在加工超厚或超硬工件時可以改善加工精度和速度；
(3)高速型黃銅絲:將黃銅中鋅的比例加大到極限的40%，可以改善沖洗性，提高切割速度。但是，其切割速度還是比鍍鋅電極絲要慢。
鍍層電極絲
由於低熔點的鋅對於改善電極絲的放電性能有著明顯的作用，而黃銅中鋅的比例又受到限制，所以人們想到了在黃銅絲外面再加一層鋅，這就產生了鍍鋅電極絲。1979年瑞士幾位工程師發明的這種方法，使電極絲的發展向前邁進了一大步，並導致了更多新型鍍層電極絲的出現。
鍍層電極絲的主要優點：
(1)切割速度高，不易斷絲。品質好的鍍鋅電極絲切割速度可比優質黃銅絲快30-50%，目前廣東地區很多用戶採用0.25mm的鍍鋅電極絲，切割速度平均在150-180mm2/分鐘。
(2)加工工件的表面質量好，無積銅，變質層得到改善，因此工件表面的硬度更高，模具的壽命延長。
(3)加工精度提高，特別是尖角部位的形狀誤差、厚工件的直線度誤差等均比黃銅絲有改善。
(4)導絲咀等部件的損耗減小。鋅的硬度比黃銅低，同時鍍鋅絲不象黃銅絲那樣有很多銅粉，所以不容易堵塞導絲咀，污染相關部件。
鍍層電極絲生產工藝主要有浸漬、電鍍和擴散退火這三種方法。電極絲的芯材主要有黃銅、紫銅和鋼。鍍層的材料則有鋅、紫銅、銅鋅合金和銀。目前市場上較為成熟的這類電極絲按套用區分主要有以下幾種：
普通鍍鋅電極絲
由於浸漬這種工藝相對比較簡單，所以很多電極絲製造商都採用這種方法來生產鍍鋅電極絲。但是鍍鋅後再拉絲，其最大的問題是無法控制鍍層的均勻性，所以
電火花線切割加工用這種工藝生產的電極絲放電性能不夠穩定，速度只比黃銅絲提高不到10%。有些品質較差的鍍鋅電極絲其顏色往往不是均勻的銀灰色，可以看到一些淺黃色相間其中，這就是所謂“露銅”現象。這類電極絲雖然價格比較便宜，只比黃銅絲稍貴一些，但是採用的人不多。
高精度加工用鍍鋅電極絲
這類電極絲多是採用電鍍的方法，所以可以較好的控制鍍鋅層的厚度，放電性能穩定，不易斷絲，適合四次切割以上的精密加工。切割速度一般可以比黃銅絲快30%左右。這種電極絲的剖面見。常見的品牌有德國Berkenhoff公司的COBRACUTA、MEGACUTA，德國HeinrichStamm公司的STAMMCUTZC900和ZC950等等。
高速度加工用鍍層電極絲
這種電極絲以擴散退火工藝製作，是一種複合電極絲，有較厚的含有50%的鋅和50%的紫銅的鍍層。這種鍍層需經過一系列的熱處理過程，其顏色因鍍層擴散而從亮銀色變為黃褐色。這種電極絲的芯為α結構而鍍層則為β結構，它最後經過一道拉伸加工通過冷壓把鍍層壓進芯材中。擴散過的電極絲表面是多孔的，它有助於改善沖洗性。這種電極絲的切割速度是目前最快的。
高難度加工用鍍層電極絲
鋼芯電極絲是一種複合絲。它由鋼製的芯加上中間的紫銅鍍層和外面的黃銅鍍層組成。鋼芯在常溫下的拉伸強度與黃銅絲差不多，但是隨著溫度的升高黃銅絲的拉伸強度迅速降低，而鋼的拉伸強度則高於黃銅絲了。但是，由於港的導電性能不好，因此在鋼芯外面包了一層紫銅用以提高電導率。而外面的黃銅層則起到了改善沖洗性能的作用。
對於難度較高的線切割加工，雖然採用較粗直徑（0.30mm）的電極絲，或採用鍍鋅電極絲可以使情況有所改善，但是要想達到較高的加工要求，最佳的選擇就是這種鋼芯電極絲了。
1、高厚度加工：一般來說，當加工的工件較厚時（通常超過100mm以上），加工速度明顯降低，並且加工面的直線度誤差會很大。此時採用鋼芯絲加工，可以明顯改善速度和精度。
2、沖水不良狀態的加工：例如大斜度加工、工件厚度不規則，變化範圍較大的加工和多個工件疊加起來的加工等等。沖水不良容易造成斷絲，加工速度因而下降。同時，也會導致二次放電增加，影響表面質量。
3、工件材料難以加工：例如石墨、銅、鋁合金等較難切割的材料。
常見的品牌有：日本FUJIKURA公司的COMPEED鋼芯電極絲。
超精密加工用電極絲
黃銅絲或鍍層絲的直徑一般在0.30mm至0.07mm之間。而對於一些電子、光學和鐘錶行業的微細零件或超精密的加工，要求電極絲的直徑在0.10mm至0.03mm。過去這種電極絲是採用鎢絲或鉬絲製作的，價格非常昂貴。現在則普遍採用高拉伸強度的鋼絲（100碳鋼琴線）外面加鍍黃銅來製作，俗稱“鋼琴線”。這種電極絲的拉伸強度為一般電極絲的2倍，高達2000N/mm2以上。常見的品牌有德國的MICROCUT,日本的SPWire。
