加工條件 ( 線張力、噴流壓力、線進給速度、 ofs偏置量 ) 對微細線切割放電加工之加工特性探討

報 告 者 : 曾吉隆 指導教授 : 戴子堯 老師 日 期 : 03.17.2010

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大綱• 前言• 實驗方法• 實驗結果與討論• 結論

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一、前言• 現今機械工業的發展，趨向材料的改善與開發，越來越多

高強度、高硬度、耐高溫、耐蝕性等特殊材料被應用，而以傳統加工的方式來加工較為不易，故使用非傳統的機械加工，如放電加工。

• 微細線切割放電加工為精微加工領域之一，因工件與線電極之間並沒有接觸，故工件本身沒有受到機械應力的影響，同時，加工線會一直以新線來對工件進行加工，因此沒有電極磨耗問題，而易於達到精密加工的目的。

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• 線切割放電加工由於線電極之線徑的縮小使得線切割放電加工進入了微細加工的領域，但微細線受到噴流壓力、拉力、偏移位置、工件厚度的改變對於加工特性之影響尚不明瞭。

• 本研究以加工不同之工件厚度 (t) 來分析加工槽寬的變化和線張力、噴流壓力、線進給速度、 ofs偏置量之設定，對於表面粗糙度與白層厚度之影響，以了解偏置量對於表面粗糙度與白層厚度的關聯性，期望能提昇微細切割放電加工之加工品質。

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二、實驗方法

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實驗流程

工件厚度 (t) ： 2mm 6mm 10mm

實驗材料： wc

噴流壓力 線張力

線進給速度 偏置量 ofs

微細鎢線 (ψ) ： 30μm微細線切割放電加工

實驗參數設定

材料移除率

加工槽寬

表面粗糙度

表面形貌

實驗結果與討論

論文撰寫

放電波形

白層厚度

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• 微細線切割工機 : 瑞士 Agie Charmilles 公司所生產的 Vertex 1F 所採用加工液為去離子水• 工件材料 : 碳化鎢 wc 工件厚度 (t) 分別 為 :2mm 、 6mm 與 10mm• 表面粗糙度設定值 : Ra0.05μm• 線電極材料 : 微細鎢線直徑為 30μm• 加工道次 : 粗割一細修五

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實驗參數

實驗規劃

• 本研究規劃的分析主題，主要分成三大部分： (1) 加工槽寬 (2) 表面粗糙度與形貌 (3) 白層厚度• 以電子顯微鏡來觀察不同加工道次下之表面形貌。• 使用光學顯微鏡將工件厚度分為五等份由上到下來進行取得

量測數值，並平均得到加工槽寬值。• 表面粗糙度是經由次白光量測儀來量測

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噴流壓力

實驗參數設計

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線進給速度

線張力

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• 工件切入長度 : 30μm

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加工槽寬量測方式

機台外觀

工件架設實體圖

工件切割後示意圖

加工道次 NO.1加工道次 NO.2

加工道次 NO.3加工道次 NO.4加工道次 NO.5

加工道次 NO.6

線電極

表面粗糙度量測方式

將加工試片依加工道次分為六等份，來得到各加工道次之表面粗糙度

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偏置量 Offset(Ofs) 定義

預留量

Ofs線半徑 (r)

最終加工面

線電極中心

加工面

放電間隙(gap)

加工道次 NO.1

加工道次 NO.2

加工道次 NO.3

加工道次 NO.4

加工道次 NO.5

加工道次 NO.6

Offset(Ofs) 定義

為線電極中心到所要之最終加工面距離，其中包含預留量、線半徑與放電間隙。

偏置量 Ofs線半徑 (r)+ 放電間隙 (gap)+ 預留量

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由圖上可知 ofs 值可以改變線電給進給量，而進給量的改變線電極會有不同的加工面積。

表粗加工 - 變 ofs 值

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三、實驗結果與討論

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放電波形 1/4

NO.1 NO.2

NO.4

NO.3

NO.5 NO.6

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WC T=2 t=2 Ra0.05 各加工道次之放電波形

T=2 t=2 NO.1 之放電波形18/27

放電波形 2/4

放電波形 3/4

加工道次與電壓之關係圖

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放電波形 3/4

加工道次與電流之關係圖

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噴流壓力對加工槽寬的影響

加工槽寬 1/4噴流壓力對加工槽寬之關係表

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線走速對加工槽寬的影響

加工槽寬 2/4

線的進給速度對加工槽寬之關係表

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線張力對加工槽寬的影響

加工槽寬 1/4

線張力對加工槽寬之關係圖

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電極加工面積比對加工槽寬的影響

加工槽寬 1/4電極加工面積比對加工槽寬之關係圖

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表面形貌

T=2 、 t=2 、 Ra0.05 、 線徑 0.03 、噴流 p=2 各加工道次之加工表面形貌

No.1

No.6No.4

No.3No.2

No.5

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四、結論• 加工槽寬會隨著加工道次的增加而減少，這是因放電參數裡設

定，加工道次的增加會使加工能量隨之減少。• 噴流壓力的增加 (P=2)會使加工槽寬也隨之增加，這是因噴流

壓力的增加，且讓線穩定度變差導致線電極的偏擺，進而讓加工槽寬增加，但當噴流壓力為 (P=0.3)使排渣效果變差會發生放電集中現象，造成加工工槽寬的增加，而形成加工精度上的誤差。

• 線進給速率慢會導致線電極有足夠時間對側邊進行放電，使加工槽寬變大，線的進給速率增加，使二次放電的機會減少，且會增加排渣的效果，使加工尺寸較為精準。

• 加工道次的增加可讓表面熔融組織由原本高低起伏趨近於平坦，球狀附著物由多變少。

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感謝大家聆聽

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