《特種加工》實驗指導書

特種加工實驗指導書閩南理工學院光電與機電工程系光電與測控教研室1、電火花成型加工一、目的及要求通過對EDM-350型數(shù)控電火花加工的實際觀看與上手操作，使學生深刻理解電火花的加工原理，熟悉數(shù)控電火花設備構成及其技術范圍，了解電火花加工工件的過程和進行初步操作。要求如下：1、正確闡述電火花加工的原理；2、熟悉數(shù)控電火花設備各組成部分，了解如何使用和操作； 3、了解所用電火花設備的技術規(guī)范；4、了解電極材料的選擇和如何考慮電極損耗； 5、初步掌握工件與電極的裝夾定位方法； 6、了解基本數(shù)控操作。 二、實驗內(nèi)容1、了解EDM-350型數(shù)控電火花成形機由哪些部分組成，各部分的用途及操作方法； 2、了解各種電極材料的加工性能、各種電極結(jié)構、粗/精加工電極的獲得以及平動電極加工；3、了解電極的加工與修復；4、了解設備粗、中、精加工電規(guī)準情況和選用方法；5、了解設備各項技術規(guī)范；6、了解工作液的選用、工作液過濾循環(huán)裝置；7、動手操作并初步掌握對工件和電極的裝夾與定位；8、動手操作并初步掌握工件加工方法。三、主機各部分及其作用1、床身和立柱它主要是一個基礎構，應確保電極與工件之間的相互位置。2、工作臺主要是用來支撐和裝夾工件，容納工作液，使電極和工件浸在工作液中，起到冷卻、排屑作用。3、主軸頭有伺服進給機構、導向防扭機構、輔助機構三部分組成，它控制加工件與工具電極之間的放電間隙。4、工作液系統(tǒng)使工作液強迫循環(huán)。5、電極材料 電極材料必須是導電性能良好，損耗小，造型容易，并且具有加工穩(wěn)定、效率高、材料來源豐富、價格便宜等特點，常用電極材料有紫銅、石墨、黃銅、銅鎢合金和鋼、鑄鐵等。四、正確操作電火花成型機床要點1 準備階段。在操作之前，首先有個準備階段，包括看懂被加工件的圖紙和各項工藝要求，根據(jù)電極、模板形狀、尺寸規(guī)格，確定裝夾裝置和位置。 2 在裝夾前必須首先啟動液壓系統(tǒng)，使其處于動態(tài)，防止開機后影響裝夾精度。 3 根據(jù)加工型孔的厚度、尺寸公差和表面粗糙度的要求，確定脈沖規(guī)準，按粗、中、精關系，選擇電壓、電流、脈寬、間隔，確保穩(wěn)定加工。4 .一切準備好后，可給工作液槽充油（工作液）。油面高低可根據(jù)加工的面積及粗、中、精規(guī)準確定，一般高出工件表面 20100mm 。并調(diào)好沖油或抽油的壓力大小，如果沖油壓力過大，將造成液壓頭受反作用力過大，且會增加電極損耗；抽油力過大容易引起油杯內(nèi)空洞，引起放炮現(xiàn)象，抽力過小則排屑條件不好，加工不穩(wěn)定。 5 液壓頭的空載進給速度，一般是每分鐘 100mm ，短路回升速度是進給速度的 1 2 倍。為保證穩(wěn)定加工，電極進給的深度，加工沖模時應是刃口厚度的 1 . 52 . 5 倍。 6 . 型腔模加工大多采用上沖油形式，沖油壓力一般在 49kPa 。沖油壓力過大，電極損耗大，過小則排屑條件不好。型腔加工的深度控制與沖模不一樣，主要是按被加工型腔的尺寸要求來定。五、電火花加工的原理與特點 電火花加工是在一定的液體介質(zhì)中，利用脈沖放電對導電材料的電蝕現(xiàn)象來蝕除材料，從而使零件的尺寸、形狀和表面質(zhì)量達到預定技術要求的一種加工方法。1. 電火花加工原理： 進行電火花加工時，工具電極和工件分別接脈沖電源的兩極，并浸入工作液中，或?qū)⒐ぷ饕撼淙敕烹婇g隙。通過間隙自動控制系統(tǒng)控制工具電極向工件進給，當兩電極間的間隙達到一定距離時，兩電極上施加的脈沖電壓將工作液擊穿，產(chǎn)生火花放電。 在放電的微細通道中瞬時集中大量的熱能，溫度可高達10000以上，壓力也有急劇變化，從而使這一點工作表面局部微量的金屬材料立刻熔化、氣化，并爆炸式地飛濺到工作液中，迅速冷凝，形成固體的金屬微粒，被工作液帶走。這時在工件表面上便留下一個微小的凹坑痕跡，放電短暫停歇，兩電極間工作液恢復絕緣狀態(tài)。 緊接著，下一個脈沖電壓又在兩電極相對接近的另一點處擊穿，產(chǎn)生火花放電，重復上述過程。這樣，雖然每個脈沖放電蝕除的金屬量極少，但因每秒有成千上萬次脈沖放電作用，就能蝕除較多的金屬，具有一定的生產(chǎn)率。 在保持工具電極與工件之間恒定放電間隙的條件下，一邊蝕除工件金屬，一邊使工具電極不斷地向工件進給，最后便加工出與工具電極形狀相對應的形狀來。因此，只要改變工具電極的形狀和工具電極與工件之間的相對運動方式，就能加工出各種復雜的型面。工具電極常用導電性良好、熔點較高、易加工的耐電蝕材料，如銅、石墨、銅鎢合金和鉬等。在加工過程中，工具電極也有損耗，但小于工件金屬的蝕除量，甚至接近于無損耗。2.電火花加工的條件（1）必須采用脈沖電源，以形成瞬時的脈沖放電。（2）必須采用自動進給調(diào)節(jié)裝置，以保持工具電極與工件電極間微小的放電間隙。（3）火花放電必須在具有一定絕緣強度的液體介質(zhì)（工作液）中進行，如煤油、造化液、去離子水等。工作液除有利于產(chǎn)生脈沖式的火花放電外，而且有利于排出放電過程中產(chǎn)生的電蝕產(chǎn)物和冷卻電極以及工作表面。六、注意事項：1. 開機操作前，要穿好工作服，做好操作準備工作。2. 電火花機床必須在專人指導下進行操作，不允許未經(jīng)許可自行操作。3. 在放電加工前，應仔細安裝好工件，找正工具電極和工件的相對位置。4. 電火花成型機床工作液為易燃煤油，必須配備干粉滅火器，以防運行中發(fā)生火災，并且操作者操作前必須掌握干粉滅火器的使用方法。5. 工作油箱中的工作液面高度必須高出被加工工件50mm以上，以防止工作液著火燃燒。6. 在放電加工過程中，嚴禁手或身體各部位觸摸卡頭和電極線。7. 在操作過程中如發(fā)生意外，首先要按下操作面板上的紅色急停按扭，再拔下插頭，檢查事故原因，待排除故障后再開機，啟動時間間隔不得小于50秒。8. 操作過程中，進行移動操作時要特別小心，必須確認移動行程中沒有阻擋物，以防撞壞電極和工件，或造成移動軸伺服過載甚至損壞機床。9. 火花成形機床加工過程中，操作者不能隨意離開機床，仔細觀察放電狀態(tài)，以防意外事故的發(fā)生。10. 電火花機床操作完畢，要將工作液回放到儲液槽中，拔下插頭切斷電源，清掃機床，收撿工具，打掃場地衛(wèi)生。2. 數(shù)控電火花線切割加工一、實驗目的:（1） 了解數(shù)控線切割機床的組成、工作原理、操作方法和加工對象。（2） 了解工件的裝夾過程及找正方法。（3） 了解線切割加工工件的工藝性。二、實驗要求:1）掌握線切割加工原理、特點及應用范圍。2）掌握3B和G代碼線切割編程方法3）了解高速走絲和低速走絲線切割加工脈沖電源，影響線切割工藝指標的因素，線切割加工工藝及應用。三、實驗內(nèi)容:1、工件裝夾、找正，對刀、鉬絲安裝、電極安裝3B代碼的編程 。 3B程序的編程格式。簡單零件手工編程練習2數(shù)控線切割機床典型零件加工實例2電火花成形機床電火花成形機床2電火花機床的維護與保養(yǎng)、加工過程中問題的處理.四、實驗步驟1（1）講授實驗的目的和要求；實驗的紀律、安全教育。（2）電火花機床的功能和操作使用方法。2工件裝夾、找正；鉬絲的安裝、紫銅電極的安裝。33B代碼格式、3B程序的介紹，簡單手工編程練習。（1）3B代碼的格式：B X B Y B J G Z 其中：B間隔符，它的作用是將X、 Y、 J數(shù)碼區(qū)分開來；X、Y表示增量（相對）坐標值；J表示加工線段的計數(shù)長度；G表示加工線段的計數(shù)方向；Z表示加工指令；例如：B1000 B2000 B2000 G Y L2整個程序的最后，應有停機符“D”，表示程序結(jié)束，加工完畢。（2）程序的介紹(a)坐標系與坐標值X、 Y、的確定 平面坐標系是這樣規(guī)定的： 面對機床操作臺，工作臺平面為坐標系平面，左右方向為X軸，且右方向為正；前后方為Y軸，前方為正。編程時，采用相對坐標系，即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，單位為m。坐標值的負號不寫。（b）計數(shù)方向G的確定 不管是加工直線還是圓弧,計數(shù)方向均按終點的位置確定。加工直線時，終點靠近哪個軸，則計數(shù)方向取該軸，加工與坐標軸成45角的線時，計數(shù)方向取X軸、Y軸均可，記作：GX或GY；加工圓弧時，終點靠近哪個軸，則計數(shù)方向取另一個軸，加工圓弧的終點與坐標軸成45時，計數(shù)方向取X軸、Y軸均可，記作：GX或GY。 （c）計數(shù)長度J的確定 計數(shù)長度是在計數(shù)方向的基礎上確定的。計數(shù)長度是被加工的直線或圓弧在計數(shù)方向坐標軸上投影的絕對值總和，其單位為m。 （d）加工指令Z的確定 加工直線時有四種加工指令:L1 、 L 2、 L 3、L4，當直線在第I象限（包括X軸而不包括Y軸）時，加工指令記作L 1;當處于第II象限（包括X軸而不包括Y軸）時，記作L2；L3 、L 4 、依此類推。加工順時針圓弧時有四種加工指令: SR1 、SR2 、SR3 、SR 4。當圓弧的起點在第I象限（包括Y軸而不包括X軸）時，加工指令記作SR1 ; 當起點在第II象限（包括X軸而不包括Y軸）時，記作SR2 ；SR3 、SR 4、 依此類推。加工逆時針圓弧時有四種加工指令：NR1 、NR2 、NR 3、NR4 。當圓弧的起點在第I象限（包括X軸而不包括Y軸）時，加工指令記作NR1 ; 當起點在第II象限（包括Y軸而不包括X軸）時，記作NR2 ；NR3 、NR4 依此類推。1 編程實例與加工（如下圖）。 （1）程序的編程方法（a）確定加工路線（b）計算各段曲線的坐標值（c）3B格式編寫示例000 B0 B2000 B2000 GY L2001 B0 B10000 B10000 GY L2002 B0 B10000 B20000 GX NR4003 B0 B10000 B10000 GY L2004 B30000 B8084 B30000 GX L3005 B0 B23920 B23920 GY L 4 006 B30000 B8084 B30000 GX L 4007 B0 B2000 B2000 GY L 4008 D(2) 加工準備 檢查貯絲筒運動、導輪運動、工作臺往復運動是否靈活。 根據(jù)工件厚薄調(diào)整好上下絲架的距離。 夾具、工件、工作臺面要仔細做好清潔工作，緊固夾具，校正工件后，將工件夾緊。 根據(jù)工件調(diào)整好高頻參數(shù)，開啟高頻電源及控制器的電源。（3）加工操作開啟電源、計算機進入加工狀態(tài)輸入程序，進行模擬加工，檢驗編程是否正確，若顯示圖形不正確需修改程序。進行聯(lián)機及加工操作，注意觀察加工時機床的運行狀態(tài)。加工完成后，卸去工件，注意不要將鉬絲碰傷、碰斷；關斷高頻電源及控制器電源；打掃清理機床，將工具放回原處。2、加工示例二（1）實驗目的：掌握簡單零件的線切割加工程序的手工編制技能；熟悉ISO代碼編程及3B格式編程；熟悉線切割機床的基本操作。（2）實驗要求通過實習，學生能夠根據(jù)零件的尺寸、精度、工藝等要求，應用ISO代碼或3B格式手工編制出線切割加工程序，并且使用線切割機床加工出符合圖紙要求的合格零件。（3）實驗設備DK7720E型線切割機床。（4）常用ISO編程代碼 G92 X- Y-：以相對坐標方式設定加工坐標起點。 G27 ：設定XY/UV平面聯(lián)動方式。 G01 X- Y-（U- V-）：直線插補。 X Y：表示在XY平面中以直線起點為坐標原點的終點坐標。 U V：表示在UV平面中以直線起點為坐標原點的終點坐標。 G02 U- V- I- J-：順圓插補指令。G03 X- Y- I- J-：逆圓插補指令。 以上G02、G03中是以圓弧起點為坐標原點，X、Y（U、V）表示終點坐標，I、J表示圓心坐標。 M00 ：暫停。 M02 ：程序結(jié)束。（5）3B程序格式 :分隔符號；：坐標值；：坐標值；:計數(shù)長度；：計數(shù)方向；：加工指令。 零件二（6）加工實例 工藝分析： 加工如圖 14所示零件外形，毛坯尺寸為6060，對刀位置必須設在毛坯之外，以圖中點坐標（-20,-10）作為起刀點，點坐標（-10，-10）作為起割點。為了便于計算，編程時不考慮鉬絲半徑補償值。逆時鐘方向走刀。ISO程序：程序注解G92 X-20000 Y-10000 以點為原點建立工件坐標系，起刀點坐標為（-20，-10）；G01 X10000 Y0 從點走到點，點為起割點；G01 X40000 Y0 從點到點； G03 X0 Y20000 I0 J10000 從點到點；G01 X-20000 Y0 從點到點；G01 X0 Y20000 從點到點；G03 X-20000 Y0 I-10000 J0 從點到點；G01 X0 Y-40000 從點到點；G01 X-10000 Y0 從點回到起刀點；M02 程序結(jié)束。