電火花線切割加工

1960年，蘇聯首先研製出靠模線切割機床。中國於1961年也研製出類似的機床。早期的線切割機床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機床，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應用，大大提高了切割速度和加工精度。

電火花線切割加工（wire cut Electrical Discharge Machining，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。若工作台帶動工件不斷進給，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，具有加工余量小、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應用，目前國內外的電火花線切割機床已佔電加工機床總數的60％以上。

高速走絲電火花線切割機作為我國獨創技術的機種，已成為我國數控機床中產量最大、應用最廣的機種之一。據估計目前全國有數萬台高速走絲電火花線切割機正在模具製造和零件加工中發揮著重要的作用。由於高速走絲有利於改善排屑條件，適合於大厚度和大電流高速切割，加工性能價格比優異深受廣大用戶的歡迎。因而在未來較長的一段時間內，高速走絲電火花線切割機仍是我國電加工行業的主要發展機型。

2000年國產最大的低速走絲線切割機床生產單位年銷售量僅為一百多台，約佔全國市場的九分之一，而到2002年其銷售量已佔全國市場的五分之一，並且這些產品通過合資引進了技術，使產品水平跨越了一個台階，達到了國際20世紀90年代初的水平。譬如切割速度可達200多m㎡/min，加工精度達5μm，粗糙度R。達零點幾個微米，其價格僅為50萬元左右人民幣(約為同類進口機床的二分之一)，取得了良好的開端，具有廣闊的前景。隨著模具行業的迅速發展及水平的不斷提高，精密零件的加工需求增加，低速走絲線切割機床及使用耗材價格迅速下降，加之人們對低速走絲線切割加工認識的逐步深入，預計低速走絲線切割機的年銷量將不斷擴大，國產低速走絲線切割機的佔有率也將進一步上升，並且有望出口國際市場。

切割速度

電火花線切割加工速度不僅直接影響加工精度，同時它也決定了加工的效率，而提高了加工速度並不意味同時也可以提高加工精度，所以線切割速度成了影響加工精度的首要因素之一。

在線切割過程中，脈衝電流、脈衝電壓的脈衝間隔直接決定了切割速度。相同的放電能量，脈衝間隔越小就意味著放電平均電流越大，切割速度也就越快。但是，實際生產中脈衝間隔的大小受到限制，過小同樣不利於加工，這樣會使放電過程中去除的材料無法及時排除，使得放電間隔沒有足夠的時間進行電消離，進而導致加工過程不問題甚至是出現斷絲等現象。故而不能單方面通過減小脈衝間隔來提高加工速度。所以為了在保證加工精度的同時提高加工速度，通常我們需要盡量縮小脈衝間隔的同時也要使得脈衝電源放電間隔具有一定的自適應能力來配合放電間隙。

電極絲損耗

電火花加工脈衝放電時會導致工作液擊穿，在放電區域產生瞬間高溫將工件表面金屬熔化或汽化。其微觀過程是放電產生電子或離子轟擊金屬表面，而粒子轟擊方向與工具工件所處電極相關，脈寬不同時逸出的粒子種類不同，所以由此可知工具電極也受到轟擊而造成工具損耗。電火花線切割的加工電極絲損耗原因亦是如此。另外，加工過程中如果脈寬過小，會出現二次放電而造成拉弧，燒傷加工表面的同時也會損傷電極絲。不僅如此，加工過程中峰值電流也會造成電極絲損耗，其影響甚至高出脈寬的影響。峰值電流過高不僅會造成加工面達不到精度要求，同時也會損耗電極絲。

工作台精度

加工過程中工具和工件的運動都是靠工作台的驅動來實現。工作台對加工精度的影響主要體現在機械傳動精度上，其中包括機床的裝配精度、配合間隙、工作環境，以及走絲傳動精度等。工具與工件的運動由構成機床的運動部件決定，首先機床中絲桿、螺紋、螺母、齒輪等零件存在加工誤差，其次由於機床長時間的使用導致零件磨損會產生誤差，第三，零件在裝配時也存在裝配精度誤差，種種誤差集中體現在機床的傳動中，這直接導致加工過程中加工表面粗糙度達不到要求，電極絲抖動產生表面加工條紋等。

抬刀的影響

加工時“抬刀”目的是使工作液沖洗加工間隙中的電蝕廢物和更新工作液，有利於提高加工精度。但是機床工作時每次“抬刀”都未必足夠及時，有可能在放電條件良好不需要進行“抬刀”卻“抬刀”，也有可能出現電蝕產物積聚過多，應該“抬刀”而未“抬刀”。“抬刀”的不及時或“過及時”不僅會影響到加工速度，也會使工件產生拉弧燒傷等現象。

微細線切割技術

依靠微細線切割技術來加工大型機械難以加工的微小零件。電極絲採用鎢絲，由於電極絲直徑細小，加工時放電能量非常微弱，因此對於脈衝控制系統，機床精度等方面的要求很高。微細電極絲加工可獲得的加工精度，且在微小零件窄槽、微小齒輪的加工中具有優勢，越來越受到機械加工行業的重視。

機床主機精度

機床對加工精度的影響在機械傳動精度上，主要包括機床的傳動精度、定位精度、幾何精度和裝備精度等。機床中絲杠、螺母、齒輪等零件存在加工誤差，導致加工過程中加工表面粗糙度達不到要求。應用先進技術例如：使用新型材料製造機床增加機床整體的精度和剛性、交流伺服電機直聯驅動，螺距誤差自動補償功能和反向間隙補償功能，來提高機床的加工精度。

脈衝電源技術

應用實時監控系統，根據放電狀態適時控制脈衝電源參數，有效地提高線切割加工效率、降低斷絲概率。數字化脈衝電源採用PLD作為高頻脈衝電源的主振控制晶元，由數控系統數字設置脈衝電源的電流前沿的上升速率，降低電極絲損耗。數字自適應脈衝電源的可直接與PC端相連接，獲得放電間隙狀態的信息並根據一定的演演算法進行自適應控制，進而提高加工精度。

多次切割工藝技術

多次切割加工是高速走絲線切割機的一個重要發展方向。在進行精密加工時，很難憑藉一次走絲就將工件加工完成，需要多次加工來實現。隨著脈衝電源、換絲控制系統、演演算法策略方面的技術進步，在一些機械加工中已經實現了高速多次切割加工。但加工的穩定度仍然不足，還有改進的空間來實現更高精度的加工。

智能控制技術

目前線切割加工主要應用的智能技術有：模糊控制技術、專家系統和自動化控制系統等。電極絲張力與絲速的多級控制、邊界面切割的適應控制、工作液參數的適應控制與調節之類的智能控制系統已廣泛應用於線切割加工行業。專家系統使計算機系統具有人類專家解決問題的能力，只需定義加工對象，設定相關零件性能和加工目標，專家系統就能自動生成加工工序，無須機床操作者手動編程。當加工系統出現故障時，會自動報警，計算機系統自動揭示所出現的問題和解決問題的措施，大大減少排除故障的時間。

我國正致力於開發第三代數控多線切割機床，主要用於半導體單晶硅材料的切割，其基本特徵：最大加工尺寸820mm×220mm×220mm；張力控制精度：小於0.5N；鋼絲運行速度：最快900m/min；最小切片厚度：0.1mm；單片平行度≤0.005mm；使用切割線直徑：φ0.10～φ0.18mm；切片速度：0.01～999.9mm/min。

主要攻克的難點包括多線切割機床張力控制技術，高速主軸技術，多感測器智能檢測技術，故障自診斷技術。

張力控制是多線切割機床的核心技術之一。在切割過程中，切割線的張力一般設定在25～30N，切割線單向或者往複運動完成切割動作時，張力必須保持穩定。張力穩定性將影響切割過程中切割線的抖動，直接影響加工質量；同時，張力穩定性也決定了切割線的穩定性，因為如果在切割過程中由於張力不穩定而造成斷線，則將損失掉成百上千片的切片，造成巨大的經濟損失。

高速主軸技術是實現高速加工的主傳動部分，散熱和潤滑是高速主軸技術的兩大難點。在主軸高速運轉的情況下，主軸軸承將產生大量熱量，如果不能保證散熱能力，則會降低軸承的壽命和加工精度，甚至損壞軸承和電機等；高速主軸的潤滑也是一大難點，為了減小軸承內部摩擦和磨損，降低發熱量，必須要有良好的潤滑機構。目前主要的潤滑方式有：脂潤滑、油霧潤滑、少油潤滑3種。其中少油潤滑是一種新型的潤滑方式，具有供油量精確，散熱效果好，潤滑油利用率極高，無環境污染等特點。

多感測器智能檢測技術是大型數控多線切割機床必須解決的技術難點。主要包括：張力檢測感測器，切割線偏轉感測器，斷線檢測感測器，工作台異常檢測感測器，排線器異常檢測感測器等。這些感測器是相互聯繫的，如何接收眾多感測器的反饋，實現對多線切割機床系統的穩定可靠的控制，是在大型數控多線切割機床的研製中必須解決的問題。

故障自診斷技術是大型數控多線切割機床智能化的重要部分，在發生故障時，系統可根據監測的結果進行故障定位，並給出實時處理方案，提高了系統的安全性和穩定性。系統故障自診斷技術實現故障檢測、故障報警、故障存儲、故障處理等功能。此外，針對國際上數控多線切割機床的發展趨勢，可以增加自動繞線功能，以提高設備自動化水平，節約人工手動繞線的時間，提高生產效率；研究砂漿中研磨材料配比以及供砂方式，可以提高矽片的加工質量；增加設置硅材料回收裝置，將被切割下來的硅材料從研磨液中分離出來供再次利用，進一步降低切割的損耗。國產第三代數控多線切割機床的研製成功，將會打破國內φ200mm矽片生產線上的最後一個瓶頸，打破國外產品市場壟斷，降低IC行業購置和運行成本，具有巨大的經濟效益和社會效益。

錐度加工編程流程

在編程系統CAD環境下，繪製零件的輪廓；完成後從CAD環境進入到CAM環境中；完成刀路軌跡的繪製，建立所需加工的零件模型，通過拾取輪廓來新建零件，設置機床加工參數，完成零件的建模之後建立程序，使用模擬功能模擬實際加工效果，最後進行後置處理，生成加工所需要的G代碼文件。

錐度加工技術要點

（1）錐度切割相比普通切割排屑較難，可適當增加放電間隔，便於工作液帶走加工時產生的廢屑，降低斷絲情況的發生。

（2）在加工熱處理變形大、鍛造性不強的工件時，切割產生的熱應力會導致工件變形，影響切割精度，可縮短上噴嘴與工件上表面之間的距離，使切削液能更為有效地對加工部位進行冷卻，同時根據工件的材質預留不同的加工余量來減少熱變形帶來的加工誤差。

（3）在滿足電極絲剛性的前提下，盡量提高電極絲的張力，減少單個放電脈衝的能量，有條件可採用微細鎢絲進行加工來減少電極絲在加工過程中的偏移量。

（4）進行誤差補償。通過加工工藝試件，檢測加工的錐度角，根據測量結果進行調節。通過調整上導絲嘴與工作檯面的距離值（ZSD值）來修正錐度。調整完成後對下導絲嘴至工作檯面的距離值（ZID值）進行調整。修正ZID值時，會影響高度參數變化而又影響了錐度。那麼必須把修正值附加在ZSD上，使高度參數不變錐度才不會發生改變。也就是如果ZID增加一值后，ZSD應該減去這一值。

（5）使用校正器代替火花法對電極絲進行垂直度校正。火花法利用間隙火花放電瞬間，記下滑板對應坐標值來對算電極絲中心坐標值，對於精密度要求高的錐度加工而言誤差較大，導致加工完成的工件在各個方向上的錐度不一致。校正器利用光電原理，性能穩定、精度保持性好，能確保電極絲的垂直度。

數控線切割機床加工解決了很多傳統加工難以解決的難題，尤其在小角度、錐度切割等產品加工過程中更具優勢，已廣泛應用於汽車、機床生產、航天等工業領域。線切割技術通過對加工參數的合理優化和進行誤差補償，能夠完成高精度的加工，在機械加工領域佔據了重要的地位。運用新技術、新工藝促進數控電火花線切割技術的高速發展，加大對線切割技術的投入，從而推動整個機械加工行業的發展。

線切割技術特點

線切割技術主要具有以下特點：

加工中不存在顯著的機械切屑力，無論工件硬度和剛度如何，只要是導電或半導電的材料都能進行加工。但無法加工非金屬導電材料。

可以加工小孔和複雜形狀零件，但無法加工盲孔。

電極絲損耗小，加工精度高。

加工時產生的切縫窄，金屬蝕除量少，有利於材料的再利用。

工件材料過厚時，工作液較難進入和充滿放電間隙，會對加工精度和表面粗糙度造成影響。

加工過程中可能會在工件表面出現裂紋、變形等問題，加工之前應適當熱處理和粗加工，消除材料性能和毛坯形狀的缺陷，提高加工精度。

通過數控編程技術對工件進行加工，可對加工參數進行調整，易於實現自動加工。

應用

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、精密細小零件和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，縮短試製周期。

根據電極絲的運行速度不同，電火花線切割機床通常分為兩類：

一類是高速走絲電火花線切割機床（WEDM-HS），其電極絲作高速往複運動，一般走絲速度為8～10m/s，電極絲可重複使用，加工速度較高，但快速走絲容易造成電極絲抖動和反向時停頓，使加工質量下降，是我國生產和使用的主要機種，也是我國獨創的電火花線切割加工模式；另一類是低速走絲電火花線切割機床（WEDM-LS），其電極絲作低速單向運動，一般走絲速度低於0.2m/s，電極絲放電后不再使用，工作平穩、均勻、抖動小、加工質量較好，但加工速度較低，是國外生產和使用的主要機種。

根據對電極絲運動軌跡的控制形式不同，電火花線切割機床又可分為三種：

第一種是模仿形控制，其在進行線切割加工前，預先製造出與工件形狀相同的*模，加工時把工件毛坯和*模同時裝夾在機床工作台上，在切割過程中電極絲緊緊地貼著*模邊緣作軌跡移動，從而切割出與*模形狀和精度相同的工件來；第二種是光電跟蹤控制，其在進行線切割加工前，先根據零件圖樣按一定放大比例描繪出一張光電跟蹤圖，加工時將圖樣置於機床的光電跟蹤台上，跟蹤台上的光電頭始終追隨墨線圖形的軌跡運動，再藉助於電氣、機械的聯動，控制機床工作台連同工件相對電極絲做相似形的運動，從而切割出與圖樣形狀相同的工件來；第三種是數字程序控制，採用先進的數字化自動控制技術，驅動機床按照加工前根據工件幾何形狀參數預先編製好的數控加工程序自動完成加工，不需要製作*模樣板也無需繪製放大圖，比前面兩種控制形式具有更高的加工精度和廣闊的應用範圍，目前國內外95％以上的電火花線切割機床都已採用數控化。

數控線切割機床的組成包括機床主機、脈衝電源和數控裝置三大部分。

1、機床主機部分

機床主機部分由運絲機構、工作台、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，並經過絲架作往複高速移動（線速度為9m/s左右）。

工作台：用於安裝並帶動工件在工作台平面內作X、Y兩個方向的移動。工作台分上下兩層，分別與X、Y向絲杠相連，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杠轉動，從而使工作台在相應的方向上移動0.01mm。工作台的有效行程為250×320mm。

床身用於支承和連接工作台、運絲機構、機床電器、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。每次脈衝放電后，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。

2、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。

3、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。加工程序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。

程序格式

NRBXBYBJGZ

——————————

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。這種程序格式稱為“三B格式”。加工直線時，R為零。

在一個完整程序的最後應有停機符“FF”，表示程序結束。

（1）坐標系和坐標值X、Y的確定

平面坐標系是這樣規定的：面對機床操作台，工作台平面為坐標平面，左右方向為X軸，且右方為正；前後方向為Y軸，且前方為正。

坐標系的原點隨程序段的不同而變化：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。

高速走絲電火花線切割加工中的斷絲問題一直一個最普遍的問題。它使加工停頓並不得不從頭開始，浪費了大量時間，破壞了加工表面的完整性，增加了加工的困難。

斷絲原因的分析及解決辦法：

1、與電極絲相關的斷絲

絲張力及走絲速度。對於高速走絲線切割加工，廣泛採用0．06～0．25mm的鉬絲，因它耐損耗、抗拉強度高、絲質不易變脆且較少斷絲。提高電極絲的張力可減少絲振的影響，從而提高精度和切割速度。絲張力的波動對加工穩定性影響很大。產生波動的原因是：貯絲筒上的電極絲正反運動時張力不一樣；工作一段時間后電極絲又會伸，致使張力下降（一般認為張力在12～15N較合適人張力下降的後果是絲振加劇，極易斷絲。

2、與脈衝電源相關的斷絲

（1）加工電流很大，火花放電異常，導致斷絲。種故障多數脈衝電源的輸出已變為直流輸出所致。從脈衝電源的輸出級向多諧振蕩器逐級檢查波形，更換損壞的元件，使輸出為合乎要求的脈衝波形時才能投入使用。

（2）輸出電流超過限值斷絲。在加工過程中火花放電突然變為藍色的弧光放電，電流超過限值，將鉬絲燒斷。用示波器測輸端和振蕩部分都無波形輸出。可判斷故障出在振蕩部分。檢查發現有三極體的。立功極間內部開路，中極間內部擊穿，更換此管，高頻電源恢復正常。

另一種情況也是在加工過程中突然斷絲，電流在限值以上。用示波器測量高頻電源輸出端，其波形幅值減小，並有負波，而脈衝寬度符合要求，測量推動級波形其頻率、脈衝寬度及幅值均符合要求。判斷故障在功放部分。檢查功率管，測得其中一隻管子的ce極間內部擊穿，使末級電流直接加到鋼絲與工件之間引起電弧燒斷鉬絲。換去該管，恢復正常。

（3）鉬絲上出現燒傷點發生斷絲。一旦鉬絲上出現“疙瘩”狀的燒傷點，極易發生斷絲現象。一般認為，這是粘附在電極絲上的加工屑（陽極物質）所為，該粘附物起到了使放電集中在電極絲上的作用，此時若冷卻散熱條件差，就很可能使該處的溫度升高，這樣一來在連續的放電中就可能繼續有其他加工屑粘附在該點附近，如此造成一種惡性循環，最後導致該處發生燒傷現象。

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.選擇沒有振動和衝擊傳入的場所。

線切割放電機床是高精度加工設備，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.選擇屏蔽屋：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，以便操作者和機床能在最好的環境下工作.

目前，市場上可選用的電極絲可分為以下幾類：

1、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%后，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應用場合。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。

黃銅絲的應用場合：

(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佔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應用。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)超凈型黃銅絲：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。

2、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，同時鍍鋅絲不像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應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。但是鍍鋅后再拉絲，其最大的問題是無法控制鍍層的均勻性，所以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COBRA CUT A、MEGACUT A，德國Heinrich Stamm公司的STAMMCUT ZC900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，由於鋼的導電性能不好，因此在鋼芯外麵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MICRO CUT，日本的SPWire。