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線切割原理介紹及工業(yè)安全

線切割加工機發(fā)展史
20世紀中期, 蘇聯(lián)拉扎林科夫婦研究開關(guān)觸點受火花放電腐蝕損壞的現(xiàn)象和原因時﹐發(fā)現(xiàn)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(chuàng)和發(fā)明了電火花加工方法, 線切割放電機也于1960年發(fā)明于蘇聯(lián)。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(tǒng)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(zhì)性油(燈油)。絕緣性高﹐極間距離小﹐加工速度低于現(xiàn)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(zhuǎn)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(shè)計﹐對使用者是很大的負擔。在廉價的自動程序設(shè)計裝置(Automatic Programed Tools APT)出現(xiàn)前﹐普及甚緩。
日本制造廠開發(fā)用小型計算機自動程序設(shè)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(xiàn)為線切割放電機發(fā)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(zhì)﹐使電極與被加工物之間發(fā)生火花放電﹐并彼此被消耗﹑腐蝕.在工件表面上電蝕出無數(shù)的小坑﹐通過NC控制的監(jiān)測和管控﹐伺服機構(gòu)執(zhí)行﹐使這種放電現(xiàn)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(chǎn)品.
電火花加工的物理原理如下﹕
為了在2個電極之間產(chǎn)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(zhì)比電阻)﹔

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• 聯(lián)軸器
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3) 間隙的污染狀況(腐蝕廢物)。
放電首先在電場最強的點發(fā)生﹐這是個復(fù)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(dǎo)電通道；在這個階段﹐兩板間形成電流。導(dǎo)致粒子間發(fā)生無數(shù)次碰撞﹐形成一個等離子區(qū)﹐并很快升高到8000到12000度的高溫﹐在兩導(dǎo)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(guī)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(nèi)向爆炸﹐產(chǎn)生的動力把溶化的物質(zhì)拋出彈坑﹐然后被腐蝕的材料在電介液中重新凝結(jié)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(dǎo)性﹐材料的熔點,持續(xù)時間以及放電密度﹐發(fā)生在電極上稱作損耗﹐發(fā)生在工件上稱作去除材料.
工 業(yè) 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(nèi)人員的健康和具備舒適的工作環(huán)境﹐使機器設(shè)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(guī)則。
一﹑環(huán)境﹕
環(huán)境的選擇與線切割放電加工設(shè)備及其操作人員有直接的關(guān)系﹐環(huán)境選擇的好壞有以下影響﹕其一﹑損壞設(shè)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(zhì)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(huán)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(shè)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(dǎo)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(nèi)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(fā)出大量熱﹐所以電器柜內(nèi)需要經(jīng)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(dǎo)致電路板被燒壞掉。因此﹐機臺防塵網(wǎng)要經(jīng)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(chǎn)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(chǎn)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(chǎn)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(huán)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(huán)境下工作.
二﹑搬運﹕
1.搬運方式的選擇﹕線切割放電加工機設(shè)備搬運用叉車式和滾輪式﹐特殊情況下時選用吊式移動﹔
2.搬運前的鎖定﹕在搬運之前﹐必須用專用隨機固定件將床臺和各軸鎖定。以防止在搬運中造成設(shè)備損壞，從而影響機臺精度甚至使設(shè)備報廢。
三﹑操作安全﹕
為不使機床及人員受到損壞及危害，在操作線切割加工設(shè)備時需注意以下事項。
1.只有經(jīng)過此類機器設(shè)備培訓(xùn)的人員才能獲準使用該機器設(shè)備。
2.為了避免加工液及電柜過熱﹐冷卻系統(tǒng)必須處于連續(xù)工作狀態(tài)﹔
3.為了避免直接接觸到通電的電線﹐必須關(guān)閉機臺防護門﹔
4.不允許2人同時操作同一機臺﹐在運行畫面操作時﹐應(yīng)盡量將熒屏亮度降低﹐并選擇斜視觀察畫面﹐從而減少熒屏輻射給眼睛帶來的傷害﹔
5.加工者應(yīng)熟練掌握操作面板各按鍵的具體功能及使用中的狀態(tài)﹐在機臺的操作過程中靈活運用﹐熟知畫面的轉(zhuǎn)換﹐特別是幾個重要的畫面(如準備畫面﹐觀察畫面)所具有的功能﹐避免在加工中因不熟悉操作面板而造成各種異常﹐另因各按鍵(特別是常用鍵)的高密集使用容易受損﹐所以在操作面板時﹐表面應(yīng)附一層塑料紙作保護﹐以延長操作面板之使用壽命﹔
6.同操作面板一樣﹐加工者也應(yīng)熟知遙控器的具體使用方法﹐遙控器之按鍵外表應(yīng)有一層塑料紙作保護﹐另外﹐遙控器之所以可以脫離操作板遠距離 操作﹐是利用一根電線作傳導(dǎo)﹐所以遙控器的保護還應(yīng)包括對電線的保護。在使用過程中不可大力拉動電線﹐以免遙控器失靈﹐電線列的部分應(yīng)圈起放置﹐使用后﹐一定要放回原處掛好﹔
7.在機床或機頭移動時﹐絕不可將手可手指置于機頭和工作物之間﹐經(jīng)防因指令輸錯或方向鍵按錯﹐造成安全事故﹔
8.加工平臺的保護﹕在加工工件時﹐應(yīng)注意裝夾方式是否會傷到加工平臺﹐在機臺使用時應(yīng)吹干平臺﹐長期不使用時應(yīng)上防銹油加以保護機床﹔
9.在工件的架設(shè)過程中﹐應(yīng)注意切割中是否會撞到上下機頭﹐對于有小孔的加工應(yīng)采用特殊加工工藝﹐避免因廢料無法取出而造成卡料﹐影響機床精度﹔
10.工件的裝夾以方便和穩(wěn)固為原則﹐在架設(shè)工件時壓緊力以工件不被水沖動為原則﹐以免造成螺釘滑絲而無法卸除﹔
11.在日常的工作中﹐經(jīng)常會遇到使用一般架模方法而無法加工之工件﹐在這時就必須使用特殊的裝夾治具﹕
(1)小型工件--壓板無法架設(shè)時可慮使用正角器或麥石進行加工﹔
(2)如遇大斜度類工件--無法傾斜加工時﹐應(yīng)采用正弦臺或斜度墊塊輔助傾斜的加工方法進行加工﹔
(3)多件加工時--可考慮采用正角器或麥石進行重迭加工
(4)在治具的使用過程中﹐應(yīng)保證治具不受到損傷.(如:為方便架模而在切割中傷到治具等動作都是不可行的)
12.加工時應(yīng)特別注意設(shè)備:電壓表之電壓是否在規(guī)定的標準范圍內(nèi)﹔
13.加工中不能直接用手觸摸工作物及銅線﹐落料時應(yīng)注意料頭卡機頭的現(xiàn)象﹐料頭較難取出時要小心設(shè)備和手指不受到傷害﹔
14.在清洗加工物時﹐會用到草酸清洗液﹐在使用時應(yīng)采用毛刷洗凈加工物,而不應(yīng)用雙手直接接觸草酸清洗工作物﹐從而減少草酸對手的腐蝕﹐切勿將草酸弄入眼睛﹐若有弄入應(yīng)立即用清水清洗﹔
15.線割機臺操作人員加工后應(yīng)注意勤洗手﹐特別在用餐前應(yīng)洗凈雙手﹐避免雜質(zhì)較多的加工液攝入危害身體﹔
16.在電源柜內(nèi)部或機床的電器件上進行各種維修和檢測時﹐總開關(guān)必須設(shè)置于OFF位置﹐并設(shè)立標示牌(維修中勿開電源)﹔
17.維修和檢測時﹐必須遵守安全指示﹐任何維修工作之前必須查閱手冊中相應(yīng)章節(jié)﹔
18.只有當控制柜切斷電源后﹐才能觸摸電子組件﹔
19.拿組件時只能抓住把手﹐不要接觸到印刷電路板的鍍金線﹔
21.應(yīng)注意設(shè)備易損耗件的及時更換﹐以保持精度。
四﹑安全裝置
A﹑機器設(shè)備安全裝備之介紹﹕
1. 蜂鳴器的設(shè)置(可在發(fā)生停止或異常時自動報警)﹔
2. 屏幕保護的設(shè)置(可在畫面長時間不使用時﹐屏幕自動關(guān)閉減少輻射)﹔
3. 緊急制動鍵的設(shè)置(可在發(fā)生突發(fā)異常時緊急制動)﹔
4. 散熱風扇的安裝(主要負責主機箱的通風散熱)﹔
B﹑安全裝備操作使用方法﹕
1. 蜂嗚器的使用﹐蜂嗚器的使用只有兩種狀態(tài)：當功能選擇為“ON”時﹐蜂嗚器會對出現(xiàn)的異常自動報警；當功能選擇為“OFF”時﹐蜂嗚器不起作用。蜂嗚器主要起提示用﹐當機臺暫停時﹐提醒加工者將機臺繼續(xù)加工處理﹔
2. 屏幕保護的使用﹕沙迪克機型屏幕保護的設(shè)置﹐可利用參數(shù)的修改進行﹐選擇是否啟用屏幕保護﹐并可設(shè)置啟用時間﹐如無使用時將之關(guān)閉即可﹔
3. 緊急制動按鈕的使用﹕當機臺出現(xiàn)突發(fā)異常﹐加工者無法立刻想出正確的解決方法時﹐可按此鍵將機臺制動﹔4. 散熱風扇在主電源打開的情況下便會啟用﹔
五﹑急救逃生﹕
1. 火災(zāi)發(fā)生﹕火災(zāi)發(fā)生時﹐應(yīng)及出正確的消防處理﹐并立即上報主管﹐撥打火警“119”電話時 (必須有接到高級主管命令) ﹐要講清著火單位名稱詳細地址﹐著火物質(zhì)﹐火情大小及報警人的姓名與電話號碼﹐并積極參與撲救初期火災(zāi)﹐防止火勢蔓延﹐當火勢難以控制時﹐就要鎮(zhèn)定情緒﹐設(shè)法逃生。當被煙包圍時﹐要用濕毛巾捂住口鼻﹐低姿勢行走匍匐穿出現(xiàn)場﹐當逃生通道被煙火封住﹐可用濕棉被等披在身上彎腰沖過火場。當逃生通道被堵死時﹐可通過陽臺排水管等處逃生﹐或在固定的物體上拴繩子﹐順繩子逃離火場﹐如果上述措施行不通﹐則應(yīng)退回室內(nèi)﹐關(guān)閉通往火區(qū)的門窗﹐并向窗外澆水延緩火勢蔓延﹐同時向窗外發(fā)出求救信號﹐總之﹐在任何情況下﹐都不要放棄救生的希望﹔
2. 當發(fā)現(xiàn)有人觸電后﹐應(yīng)迅速展開急救工作﹐動作迅速。方法準確最為關(guān)鍵。無論在何時何地發(fā)現(xiàn)危重病人或意外事故﹐都可撥打“120”電話﹐請求急救中心進行急救。首先應(yīng)迅速切斷電源﹐若電源開關(guān)距離較遠﹐可用絕緣物體拉開觸電者身上的電線﹐或用帶絕緣柄的工具切斷電源﹐切勿用金屬材料或潮濕物體作救護工具﹐更不可接觸觸電者身體﹐以防自己觸電。當觸電者脫離電源后﹐應(yīng)根據(jù)其具體情況﹐迅速對癥狀救治。對傷勢不重﹐神志清醒者﹐應(yīng)使其安靜休息一小時﹐再送往醫(yī)院觀察﹔對傷勢較重﹐也失去知覺﹐但心臟跳動和呼吸還存在﹐應(yīng)使其舒適﹐安靜地平臥﹐并速請醫(yī)生診治或送往醫(yī)院﹐對傷勢嚴重﹐呼吸停止或心臟跳動停止﹐或二者都已停止﹐應(yīng)立即施行人工呼吸及胸外擠壓﹐并速送醫(yī)院診治。