篇名
淺探 CNC 線切割機
作者
黃文聰。國立新營高工。模具三孝 李宗軒。國立新營高工。模具三孝 陳信良。國立新營高工。模具三孝
壹●前言
隨著時代不斷地在改變，科技的發展也日新月異，放電加工機是模具加工不可缺少 的生產設備，而國產放電加工機的產量雖已是世界第一，但大多為中、低階產品，估計 2002 年國內線切割機產量超過 500 台，居世界第三大生產國，僅次於瑞士與日本，也使 得國內業界在這世界不景氣中，不至於大幅衰退的現象。
本文將針對線切割機的簡史﹑原理﹑種類﹑特性﹑切割線比較﹑應用範圍﹑國內外 比較﹑所面臨的問題一一的去探討了解。
本學年我們的實習進度會利用線切割機加工沖模模穴，由於並沒有教科書，僅有老 師的使用手冊及講義，藉此機會我們想多了解線切割相關知識，所以透過圖書館圖書、
專業期刊、網路資源收集資料，進行整理、分析討論作為研究主要方法，提供一個擴增 學習機會，結果也希望能成為有用的資料，提供同學、學弟參考。
●正文
一、線切割機的簡史
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。
二、線切割機的原理
線切割機係以極細銅線(∮0.05－∮0.25mm)為電極，加拉力於此銅線的狀態之 下，使銅線移行，讓被加工物與電極之間產生放電現象，藉其放電能量加工工件，
並由於工件與電極間的相對運動，形成線鋸方式的加工方法。
目前大部份的線放電加工機都使用純水為加工液，有少部份的線放電加工機使用 燈油當加工液。使用純水為加工液時加工速度快，但容易發生電解現象，所以一般 的線放電加工機，通常都有一套純水循環系統。為了防止電解現象，日本三菱電機 最近發展了一套無電解現象的 AE 電源，目前已經實用化了。相對的，如果使用燈油 為加工液時，可做高精度的切割加工，但是相對的加工時間較長，這也是極須改進 的地方。
三、線切割機的種類
噴水型線切割機 浸水型線切割機
四、線切割機的使用方法
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〈輸入 Q0165（2,0.2,0,0）〉 06.呼叫程式
07.開始切割加工 五、線切割機的特性
切割機是屬於一種非接觸性的加工，是利用高頻電壓源在單位時間內對工件物產 生放電侵蝕，進而達到對工件的破壞加工。由於是一種非接觸性加工，只要是可以 導電的工件材質皆可以進行破壞性的加工，所以對超硬合金，及大厚度的工件或薄 型的工件都可以容易的達到加工的目的。
『線切割』顧名思義就是利用”線”來作為加工刀具，以線徑 0.1MM~0.3MM 不 同的線徑來進行對加工物的破壞。舉凡是小角度或是小圓弧；線切割機都可以搭配 不同的線徑來達到使用者所需的目的，而在精度上可控制在 5μm 以內所以在機械市 場上佔有相當的地位。
線切割機加工解決了很多傳統加工的難題尤其是在銳角、小 R 及錐度切割的產 品加工過程中更具優勢。
電火花線切割加工除具有電火花加工的基本特點外﹐還有一些其他特點﹕ 不需 要製造形狀複雜的工具電極﹐就能加工出以直線為母線的任何二維曲面。 能切割 0.05 毫米左右的窄縫。 加工中並不把全部多餘材料加工成為廢屑﹐提高了能量和材 料的利用率。 在電極絲不循環使用的低速走絲電火花線切割加工中﹐由於電極絲不 斷更新﹐有利於提高加工精度和減少表面粗糙度。 電火花線切割能達到的切割效率 一般為 20〜60 毫米2/分﹐最高可達 300 毫米2/分﹔加工精度一般為±0.01〜±0.02 毫 米﹐最高可達±0.004 毫米﹔表面粗糙度一般為 R 2.5〜1.25 微米﹐最高可達 R 0.63 微米﹔切割厚度一般為 40〜60 毫米﹐最厚可達 600 毫米。
六、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。
銅線
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。
合金高速切割線
七、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。
八、國內外廠比較
粗加工的切削速度：歐日等大廠目前約在 300mm2/min，國內廠商在工研院的協 助下，目前的技術與大廠相差無幾。
自動穿線機構：目前為各知名大廠自動化的最基本配備，MITSUBISHI 的 FA-20 機型具 10sec 自動完成穿線，目前國內僅有慶鴻及徠通具有自動穿線功能。
九、機線切割面臨的問題 01. 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。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。
02.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。
03.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。
04.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
05.加工後表面處理方法
線切割加工後的工件都會有些生鏽，高精密度的模具，除了尺寸精度要求嚴 格外，模具表面的粗糙度也相當重要，最簡單的方法就是拿乾淨的布再加上一些 防鏽油，把工件上生鏽的地方擦乾淨，如果要得到好的粗糙度，我們可以用放電 加工來改變粗糙度，傳統的放電加工後工件表面的粗糙度大則 Rmax 數 10 微米 以上，精加工後，Rmax 可縮小至數微米，雖然仍達不到我們的需求，豐田工業 大學齊藤長男教授及東京大學毛利尚武教授利用粉末矽(Si)粉添加液，使得放電 加工後，工件表面可達到鏡面的狀態，而且精加工的效率也相對提高很多。目前 日本牧野及三菱電機也正嘗試各種粉末的添加來改善放電加工後，工件表面的粗 糙度及硬度，這種在加工液中粉末混入的應用技術已經實用化，深受模具業的青 睞，除了放電加工表面改質外，毛利尚武教授等幾位放電加工的前輩，正嘗試另 一種新手法利用放電來加工陶瓷、玻璃等非導體材料。目前台灣在這一點上的研 究及努力，稍顯不足。
參●結論
在上述的正文中我發現台灣的線切割機技術與產量不輸他國，而台灣做到其它加工 方法無法取代的地位(如：微細加工、高硬度加工等)，以維持本身的產品價值。
綜合收集到的資料與我在實習時所發生的問題，提出如下討論：
01.斷線問題
操作線切割機時發現斷線的問題有：
例如：側分割倒式導塊是否關上。
校線垂直時線是否校正垂直。
切割速度是否太快。
02.接觸不良導致短路
操作線切割機時發現接觸不良導致短路的原因有：
例如：切割機的銅線是接觸到工件表面。
是否因為鐵繡而導致接觸不良。
03.線切割機用途
線切割機是模具工業中，製作精密模具不可缺少的機械之一。
製作模具中有些細小的孔或內孔，因製作需要不可破壞物體外面本身，或因孔徑 太小而無合乎之鑽頭，應可使用線切割機。
線切割最常用在樣板﹑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。
04.加工實例
肆●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
