朱孝業老師指導 組員： 4960H100 賴廷彰 4960H104 吳忠偉 4960H106 鄭宇凡 4960H146 李易庭

放電線切割原理 切割線使用程序 加工液 加工液功用 機械參數 線電參數 影響加工速度因素 怎樣提高加工速度 工件表面粗糙度 線切割比較 線切割比較範圍 加工條件與加工結果 加工實例 面臨問題 放電加工與線切割比較 工作分配表 參考文獻

放電線切割原理 WEDM（Wire Electrical Discharge Machining），線放電加工（俗稱線切割），係利用線材（通常指細鎢鋼線或銅線）與工作物之間放電，藉由著線軸不斷的轉動將剛放電結束造成電極尺寸發生變化的線帶離加工區，使得放電區域不斷保持在標準線徑的電極線上加工。此時線材就像是線鋸一 般，然後藉著XY軸方向，NC控制程式便可切割出我們所須的輪廓形狀，像齒輪、沖模等，其它比較複雜的形狀也可利用這種方法做切割加工。 放電加工原理是利用電能轉換成工件熱能，使工件急速融熔的一種 熱性加工方法。換言之，放電加工時，加工液中在電極與工作極微細的間隙中產生過渡電弧放電現象，進而對工件產生熱作用，同時，加工中液體由於受到放電壓力及熱作用產生氣化爆發現象，而此一行為是影響加工表面粗糙 度之主因。

放電線切割，除了是以一條運行的細小直徑的線做為電極外，它移除材料基本原理和放電加工是相同的。線的運行是由一個供應線軸經過工件而由接收。工件則固定在可依指示移動的床台上，以製造出所需要的零件形狀。

機台種類 浸水式 噴水式

線切割放電加工的特色 1.不必像雕模放電加工一樣製作特定形狀的電極。 2.加工對象主為2次元形狀，除了線徑會造成內徑最小R(線半徑+放電間隙)之外，任何複雜的形狀都可以加工。 3.輪廓加工的加工費，可高效率利用而貴的材料。 4.線連續送出，一直以新線加工，可不計電極消耗，加工精度高。 5.線性補正(Offset)機會可自由調節充造成雌雄兩模的間隙。 6.用水為加工液，不會火災，可行晝夜連續無人運轉。 7.加工機與被加工物的硬度無關。 8.加工物件一定要能導電。

線切割機的使用程序 01.機械歸零 02.切割線連接 03.切割線尋找垂直 04.工件安裝 05.抓角 06.呼叫程式 07.開始切割加工

加工液供給 線切割加工所使用的加工液一般為低導電度 的去離子純水，優良的流動性及冷卻效果； 因為放電加工所產生的電流焦耳熱容易導致斷線 ，同時排屑效果差會導致放電次數減少，增加放電集中 現象，降低加工速度，同時有斷線的危險，故使用純水 改善，因為純水很難通電(比電阻高=導電率低)，此純 水中若還有電解質，會成為通電的媒體，比電阻值因其 量而變化，表示水絕緣性的尺度是測定加工液的微弱電 流值測定比電阻值或導電率。

加工液的功用 1.回復極間的絕緣2.發生放電爆壓3.冷卻放電加工部分4.除去加工屑。在兩極之間(線與被加工物之間)發生放電的話，放電點急速加熱，引起蒸發與融溶，放電爆炸力使蒸氣級融溶部分飛散，進行加工，放電終了後，加工液極速冷卻加工部分，回復極間的絕緣。線因放電熱及加工電流焦耳熱而成高溫，容易斷線但被加工液冷卻時，會導致斷線，所以該區域的線須被加工充分包覆。 放電發生的加工粉須盡快除去，除去效率差時，線被加工物加經加工屑成短路狀態，減少放電次數，減低加工速度。加工液的流法很重要。

機械參數 （a） 送線速度（Wire Speed，Fw） 指線電極供應的速度。線切割加工後的銅線一般 都捨棄不用，故不考慮電極消耗。送線速度小能 使放電穩定，但卻易使放電點集中而斷線，送線 速度大則不易斷線，但加工成本將提高。 （b）線電極旋轉速度（Wire Rotational Speed， WRS） 此為本實驗新增之參數，是指以送線方向為主軸 旋轉的轉速，單位為RPM。

線電極張力 線電極張力也是重要參數。線張 力愈強時，加工速度愈快；因為 線震動的震幅減小、加工擴槽量 減小；但當張力過大時，由於線 本身的抗拉強度有限，加上放電 所產生的高熱會使線過大電極軟 化，反而容易造成斷線。線張力 大小也影響著加工的尺寸精度， 因為線震動會使加工槽截面呈現 鼓形狀，所以擁有適當的線張力 值，也是線切割加工的重要課題。

影響加工速度的因素 （1）工件材質差異： 工件的材料性質如導電度、熱傳導性均會影響 加工速度。一般業界常用的材料加工速度快慢 依序為鋁、銅、SKD11、SKD3、碳化鎢。 （2）線電極直徑及材質的不同： 線電極直徑愈大，電流容量增大，加工速度就 會增加。線材質的不同也影響著加工速度，例 如黃銅線加工速度較電解銅來的大。

( 3）工件材料厚度的影響： 工件厚度愈厚，放電面積增大，加工屑增加 而不易排除，就會導致加工速度降低。 （4）線張力的影響： 線張力愈強時，加工速度愈快；因為線震動的震 幅減小、加工擴槽減小，往前進方向的移動方向 相對增加，因而提高加工速度。 （5）其他如加工液之比電阻、加工液種類及加 工液循環方式，皆會影響到加工速度。

怎樣提高加工速度 1.電氣條件 欲提高加工速度，必須要有適合於加工速度的放電能。一般可由加大負荷電壓與電容器容量來增加放電能，這對提高加工速度有很大影響。 2.加工液電阻係數 欲加工 SKD-11 ，SKS 等工具鋼時，將電阻係數設定較低（易通電）放電較易，進而可提高加工速度

３.加工液壓 噴在極間的加工液之液壓愈高，流速愈快，發生於線 與被加工物的微細間隙之加工粉排出容易，加工進行 方向的放電效率也隨之上昇。然而，液壓一但提高， 亦會成為線震動的要因。且會產生氣泡的亂流，也會 成為斷線之原因，必須維持層流狀態。 ４.線的種類 線電極因為使用過一次則棄而不再使用，所以其經濟 性非常重要，且根據種種原因，雖然普遍採用銅線與 黃銅線，但亦應依所加工的被加工物材質，選擇適當 之線材。 ＜例＞被加工物材料為　Ag-W　時，應選用鎢鋼線。

5.線的拉力與速度 雖與線的種類亦互相關聯， 但線的拉力愈強， 對加工速度的提高幫助愈大。線的拉力若強，由於放電反撥力所產生的線震動減少，且加工進行方向的放電率也相對提高，直接影響加工速度之提昇。線的進給速度愈快，斷線或短路的機會也減少，對提高加工速度亦為不可缺之原因。 6.其他 導線具間之距離，給電方法等隨機械經已決定，操作者要做調整雖有困難，但導線具間的距離愈短，線的振幅愈小，對提高加工速度很有幫助。且給電於線的給電接頭，應採用設在被加工物材料之上下2處方式，較1處方式（上下任何1處），可提高加工速度。

工件表面粗糙度 表面粗糙度是指加工後，工件表面凹凸不平 的程度。表面粗糙度值愈小，表示加工面愈 好，通常影響表面粗糙度的因素是放電能量 的大小、工件與電極材料的特性、加工液的 物理性質、加工屑排除的能力等，而通常表 面粗糙度的表示方式有下列二種：

（1） 最大表面粗糙度（Rmax）： 最大表面粗糙度是由加工截面的輪廓曲線中，取 一段基準長度L，而此段曲線中最高與最低處的差 異，即為最大表面粗糙度值，單位以（μm）表示。 （2） 中心線平均粗糙度（Ra） 中心線平均粗糙度是將量測所得的粗糙度曲線 f （x），依 X軸分割成上下兩部份，並使這兩部份 所圍成的面積相等，以X 軸成上下所圍成的總面 積，除以基準長度L，即為中心線平均粗糙度 （Ra）。

欲求高精度加工時 若重視加工精度，不但同時亦應重視其加工 面粗糙度，採用ψ0.1 mm 以下的鎢鋼線，調 整其拉力為最大，並將無負荷電壓降低，加 工槽寬調小，同時亦應儘量減小導件的跨距。

切割線比較 銅線優點：高強度、高硬度、高尺寸精度；良好的耐腐蝕性；優異高導電性能。 高亢張強度，垂直性佳，適合自動穿線和快速切割。使用連續伸線／調質製程，線 面平順，無銅粉、污漬殘留。精確控制線徑公差和真圓度達+/-0.001mm。

合金高速切割線優點：提高加工速度，提高自動穿線率，提高表面精度消耗量 減少，機頭不易積銅，耐高溫放電，斷線頻率減少，降低成本，提昇競爭力。

材質物性與加工品 材質說明 放電加工線之基本要求 材質均勻，散熱及導電效果佳 張力穩定，不易斷線 銅粉少，放電加工順暢 好穿線，易操作 材質說明 黃銅線 C2700，為一般最廣泛使用之線切割用銅線，精密度高，可高速加工，適合各廠牌之線切割機台加工使用。抗張強度可達 ( 980 - 1080 N/ ) 適用於歐系機型之鍍鋅線, 用於快速加工或精密微細加工, 銅線直徑 0.25 m/m硬線 材質物性與加工品 材質 抗張強度 延伸率 適用範圍 kg/mm2 N/mm2 PSI % 硬線 >100 >980 >14,400 <2 一般平面直線加工 半硬線 60-70 ≒650 ≒9,400 <5 錐角加工，小於10度 軟線 45-60 ≒445 ≒6,400 >20 錐角加工，7~30度間

線切割機的應用範圍 電火花線切割加工主要用於模具製造﹐在樣板﹑凸輪﹑成形刀具﹑精密細小零件、半導體產業、醫療器材、微機械元件及沖壓模上的銅泊，機械模具、航空、等工業領域。凸凹模拔模面的精度對于模具的開模和使用壽命有著重要的影響特殊材料的加工中也得到日益廣泛的應用。此外﹐在試製電機﹑電器等產品時﹐可直接用線切割加工某些零件﹐省去製造衝壓模具的時間﹐縮短試製週期。

加工條件與加工結果 1.線性 (1)只要垂直度良好 → 則可提高真直度 (3)若加快捲取速度 → 可減少斷線 (2)若加強拉力 → 則可提高加工速度，尺寸精度，但易發 生斷線 (3)若加快捲取速度 → 可減少斷線 (4)導件之支點間距在上下發生不平衡時 → 真直精度不良 (5)使用不良線材 → 斷線頻發，加工面會殘留線痕 (6)斷線主因過熱。 2.被加工物 (1)材質熔點愈低 → 加工速度快 (2)板厚愈厚 → 加工速度降低，尺寸精度降低 (3)熱處理若不適當 → 裂模，加工應變之發生 (4)若有殘留磁氣 → 發生二次放電，加工速度降低，加工 面粗糙，尺寸精度差

加工實例

面臨問題 (1)    斷線問題 由 於在切割加工時，加工液的流動不良或是線材的過度振動，都會造成線材斷裂的現象，一旦線材斷掉後，操作員通常必須重設，穿線等反覆的動作，不僅加工效率降 低，加工精度也會受到影響。有鑑於此，瑞士的有名放電機廠及日本的各大廠已研發出自動穿線的系統，不僅無須人工操，而且可以記憶斷線的位置，重新設定，大 大提高加工效率及精度。 (2)    切割直角時產生圓弧的問題 在切割直角時，雖然線放電加工機XY軸可控制行走90°的轉角，但是在放電過程中，特別是轉角處通常都會產生圓弧的現象。控制放電狀況可儘量避免圓弧狀況發生，或是利用更微細線也有相同的效果，但是改善的程度仍有限。要做高精度的線切割加工時，轉角所產生的圓弧現象，是極待解決的問題。

面臨問題 (3)    超微細線切割加工 目前一般線切割放電加工機大部份使用ψ200μm的黃銅線，也有少部份的使用ψ150μm以下的細銅線。當然使用的線愈細，斷線的機率就愈大，然而為了切割更微細的部品，目前也有不少廠家使用約ψ30μm的鎢線做微細切割加工，該種線材極為昂貴，非附加價值高的加工，較少使用，日後想必ψ30μm以下的細線如ψ20，ψ10等線材也會漸漸被採用。 (4)    高厚度的線切割加工 線切割加工時，工件的厚度愈厚，線的振動程度愈大，就愈容易斷線。目前有些廠家（瑞士，日本）已經推出可切割厚度１公尺以上工件的線切割放電加工機，除了可以連續切割不斷線外，也可保證加工精度。在這方面上，台灣的放電加工機目前正積極努力迎頭趕上

雕模放電加工與線切割加工之特性比較 雕模放電加工與線切割加工，兩者加工原理雖然相同，但其加工特性卻有明顯的差異 長 短 T;

工作分配表 賴廷彰 吳忠偉 鄭宇凡 李易庭 陳昆民 借取資料 簡報製作 資料查詢 影片修改 上台報告 簡報統整 影片拍攝 影印資料 借取資料 簡報製作 資料查詢 影片修改 上台報告 簡報統整 影片拍攝 影印資料 資料查詢 實習安排 電腦操作 簡報監製 上台報告 影片摘取 資料查詢 場地租借 資料查詢 簡報參與 電腦操作 資料統整

線切割-蕭瑞陽 老師指導 引註資料 http：//elearning.stut.edu.tw/m_facture/ch6.htm (第六章 精密放電加工(Precision Electrical Discharge Machining)6-4 線放電加工（俗稱線切割）) http：//www.accutex.com.tw/c_au-300ia.htm 高精密浸水型線切割機圖片－徠通科技 http：//www.accutex.com.tw/c_au-3i.htm 高精密噴水型線切割機圖片－徠通科技 http：//www.accutex.com.tw/c_example.htm 加工實例工作成品－徠通科技 線切割-復漢出版社 線切割-蕭瑞陽 老師指導

組長 賴廷彰 資料查詢 鄭宇凡 報告 李易庭 THE END 副組長 吳忠偉 資料統整 陳昆民

何謂電解銅 以粗銅為陽極，以純銅板為陰極，電解液為硫酸銅溶液，當通其電流時，陽極的粗銅，會逐漸被溶解，而陰極的純銅板逐漸變多，其反應。 陽極反應︰Cu → Cu（2+） +2e（-） 陰極反應︰Cu（2+） +2e（-） → Cu 電解精鍊後的銅，期純度可達約99.96%，特稱電解銅。而粗銅內含有金、銀等雜質，形成陽極泥渣，沉於槽底收集鑄成金塊或銀塊。

何謂線張力 假定一銅線經過拉扯，而稍微向外伸張，則「張力勢必傾向於抵銷外力」，所以我們可以知道張力的方向，是朝「繩子中央」拉回的一個回復力。另一個角度來看，繩子不能推東西，只能用來拉東西，所以「繩張力絕對不可能向外推」，「只能向內拉」。