數(shù)控電火花線切割加工講稿.doc

1、數(shù)控電火花線切割加工講稿數(shù)控電火花線切割機床既是數(shù)控機床， 又是特種加工機床，它區(qū)別于傳統(tǒng)機 床部分是：1.數(shù)控裝置和伺服系統(tǒng)，2.不是依靠機械能通過刀具切削工件， 而是 以電、熱能量形式來加工。電火花加工在特種加工中是比較成熟的工藝。 在民用， 國防生產(chǎn)部門和科學(xué)研究中已經(jīng)獲得了廣泛應(yīng)用，其機床設(shè)備比較定型，且類型 較多，但按工藝過程中工具與工件相對運動的特點和用途等來分，大致可以分為六大類，其中應(yīng)用最廣，數(shù)量較多的是電火花成型加工機床和電火花線切割機床。 我們這里介紹電火花線切割機床。電火花線切割加工是在電火花加工基礎(chǔ)上用線狀電極（鉬絲或銅絲）靠火花放電對工件進行切割，故稱為電火花線切割，

2、有時簡稱線切割?？刂葡到y(tǒng)是進行電火花線切割加工的重要組成部分，控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性、可 靠性、控制精度及自動化程度都直接影響到加工工藝指標(biāo)和工人的勞動強度。一.數(shù)控加工和特種加工機床的種類數(shù)控加工機床分類有兩種方法：1.按控制系統(tǒng)分類有點位控制、直線控制、 連續(xù)控制三種，2.按伺服系統(tǒng)分類有開環(huán)、半閉環(huán)、閉環(huán)控制系統(tǒng)。傳統(tǒng)的切削加工方法主要依靠機械能來切除金屬材料或非金屬材料。隨著工 業(yè)生產(chǎn)和科 學(xué)技術(shù)的發(fā)展， 產(chǎn)生了多種利用其他能量形式進行加工的特種加工方法， 主要是 指直接利用 電能、化學(xué)能、聲能和光能等來進行加工的方法。在此，機械能以外的能量形式 的應(yīng)用是特種加工區(qū)別于傳統(tǒng)加工的一個顯著標(biāo)志

3、。新的能量形式直接作用于材料， 使得加工產(chǎn)生了諸多特點， 例如，加工用的 工具硬度不必大于被加工材料的硬度， 這就使得高硬度、 高強度、 高韌性材料的加工變得容 易；又如，在加工過程中， 工具和工件之間不存在顯著的機械切削力， 從而使微細加工成為 可能。正是這些特點，促使特種加工方法獲得了很大的發(fā)展，目前已廣泛應(yīng)用于航空航天、 電子、動力、電器、儀表、機械等行業(yè)。特種加工種類主要按其能量來源和工作原理的不同分類， 主要有：電、熱能：電火花加工，電子束加工，等離子束加工； 電、機械能：離子束加工；電、化學(xué)能：電解加工、電解拋光； 電、化學(xué)、機械能：電解磨削、電解珩磨、陽極機械磨削；光、熱能：激光

4、加工；化學(xué)能：化學(xué)加工、化學(xué)拋光；聲、機械能：超聲波加工；機械能：磨料噴射加工、磨料流加工、液體噴射加工。電子束和離子束加工以及同時用幾種加工方式的復(fù)合加工。二 電火花線切割加工原理和必備條件電火花線切割加工是利用工具電極 （鉬絲）和工件兩極之間脈沖放電時產(chǎn)生 的電腐蝕現(xiàn)象對工件進行尺寸加工。 電火花腐蝕主要原因： 兩電極在絕緣液體中 靠近時，由于兩電極的微觀表面是凹凸不平， 其電場分布不均勻離得最近凸點處 的電場度最高， 極間介質(zhì)被擊穿， 形成放電通道， 電流迅速上升。 在電場作用下， 通道內(nèi)的負電子高速奔向陽極， 正離子奔向陰極形成火花放電， 電子和離子在電 場作用下高速運動時相互碰撞，陽

5、極和陰極表面分別受到電子流和離子流的轟 擊，使電極間隙內(nèi)形成瞬時高溫?zé)嵩矗?通道中心溫度達到 10000 度以上。以致局 部金屬材料熔化和氣化。電火花線切割加工能正常運行，必須具備下列條件：1. 鉬絲與工件的被加工表面之間必須保持一定間隙， 間隙的寬度由工作電壓 、 加工量等加工條件而定。2. 電火花線切割機床加工時，必須在有一定絕緣性能的液體介質(zhì)中進行，如煤 油、皂化油、去離子水等，要求教高絕緣性是為了利于產(chǎn)生脈沖性的火花放電， 液體介質(zhì)還有排除間隙內(nèi)電蝕產(chǎn)物和冷卻電極作用。 鉬絲和工件被加工表面之間 保持一定間隙， 如果間隙過大， 極間電壓不能擊穿極間介質(zhì)， 則不能產(chǎn)生電火花 放電；如果間

6、隙過小， 則容易形成短路連接， 也不能產(chǎn)生電火花放電。3. 必須采用脈沖電源，即火花放電必須是脈沖性、間歇性，圖 1中ti為脈沖寬 度、to為脈沖間隔、tp為脈沖周期。在脈沖間隔 內(nèi)，使間隙介質(zhì)消除電離，使 下一個脈沖能在兩極間擊穿放電。三. 電火花線切割和成型機區(qū)別1 電火花線切割的工具電極是沿著電極絲軸線移動著的線電極，成型機工具電 極是成型電極，與要求加工出的零件有相適應(yīng)的截面或形狀。2. 線切割加工時工具和工件在水平兩個方向同時有相對伺服進給運動，成型機 工件和工具只有一個相對的伺服進給運動。四. 電火花線切割機床組成1. 機床主體：床身、絲架、走絲機構(gòu)、 XY數(shù)控工作臺2. 工作液系

7、統(tǒng)3. 高頻電源：產(chǎn)生高頻矩形脈沖，脈沖信號的幅值、脈沖寬度可以根據(jù)不同工 作狀況調(diào)節(jié)。4. 數(shù)控和伺服系統(tǒng)五. 線切割加工的應(yīng)用1. 廣泛應(yīng)用于加工各種沖模2. 可以加工微細異形孔、窄縫和復(fù)雜形狀的工件3. 加工樣板和成型刀具。4. 加工粉末冶金模、鑲拼型腔模、拉絲模、波紋板成型模5. 加工硬質(zhì)材料、切割薄片，切割貴重金屬材料。6. 加工凸輪，特殊的齒輪。7. 適合于小批量、多品種零件的加工，減少模具制作費用，縮短生產(chǎn)周期六. 編 程在數(shù)控機床中編輯程序有兩種方式，一種是手工編程，另一種是自動編程。人工編程采用各種數(shù)學(xué)方法，使用一般的計算工具，人工地對編程所需的數(shù)據(jù)進 行處理和運算。為了簡化

8、編程工作，利用電子計算機進行自動編程是必然趨勢。自動編程使用專用的數(shù)控語言及各種輸入手段向計算機輸入必要的形狀和尺寸數(shù)據(jù)，利用專門的應(yīng)用軟件即可求得各交切點坐標(biāo)及編寫加工程序所需的數(shù)據(jù)。1. 手工編程線切割機床編程格式是用3B指令格式：編程格式如表1所示，表中B為分隔符，它的表1 3B程序格式BXB丫BJGZ分隔X坐標(biāo)值分隔丫坐標(biāo)分隔計數(shù)長計數(shù)方加工指符符值符度向令作用是把X、丫、J這些數(shù)碼分開，便于計算機識別。當(dāng)程序往控制器輸入時， 讀入第一個B后它使控制器作好接受J值的準(zhǔn)備，讀入第二個B后作好接受丫軸坐標(biāo)值的準(zhǔn)備。讀入第三個 B 后作好接受 J 值的準(zhǔn)備。加工斜線時，程序中X 、Y 必須是

9、該斜線段終點相對起點的坐標(biāo)值。加工圓弧時，程序中X 、Y 必須是圓弧起點相對其圓心的坐標(biāo)值。X、丫、J的數(shù)值均以um為單位。（1）記數(shù)方向 G 和記數(shù)長度 J為保證所要加工的圓弧或線段能按要求的長度加工出來， 一般線切割機床是 通過控制從起點到終點某個工作臺進給的總長度來達到的。 因此在計算機中設(shè)立 了一個J記數(shù)器來進行記數(shù)，即把加工該線段的工作臺進給總長度 J的數(shù)值預(yù)先 置入 J 計數(shù)器中，加工時當(dāng)被確定為記數(shù)長度這個坐標(biāo)的工作臺每進給一步， J 計數(shù)器就減1。這樣，當(dāng)J計數(shù)器減到零時，則表示該圓弧或直線已加工到終點。 加工斜線段時必須用進給距離比較長的一個方向作進給控制， 若線段的終點為

10、A（Xe, Ye）,當(dāng)| Xe | Ye |,記數(shù)方向取Gx，反之，記數(shù)方向取 Gy，如果兩個坐 標(biāo)值一樣時，則兩個記數(shù)方向均可。當(dāng)圓弧終點坐標(biāo)靠近 丫 軸時，計數(shù)方向取 Gx，靠近X軸時，計數(shù)千方向取Gy,既圓弧取終點坐標(biāo)絕對值小的為記數(shù)方向。 如圖 3 所示。記數(shù)長度是直線或圓弧在記數(shù)方向坐標(biāo)軸上投影長度總和。 對斜線段，如圖2, 當(dāng)丨Xe | Ye時，取J = | Xe 反之，則取J= | Ye 對于圓弧，它可能跨 越幾個象限，如圖，圓弧都是從A到E,如圖3所示，后圖記數(shù)方向為G x, J =J x1 + J x2+J x3,前圖記數(shù)方向為G y, J=J y1+J y2+J y3。*

11、A(Xe, Ye)A(Xe, Ye)X圖3加工圓弧AE圖2加工斜線OAJ2yB*jOxAJx1 fc-JJx2-OA Jx3Yi(2)加工指令ZZ是加工指令總括符號，它共有12種，如圖4所示，其中圓弧指令有8種，SR表Y,L2x 、尸L3YL2L1OOXL4*l3L4 i圖4加工指令YSR2YSR1NR2U*NR1-OiSR3XOf1SR4NR3iNR4示順圓，NR表示逆圓，字母后面的數(shù)字表示該圓弧的起點所在象限， 如SR1 表示為該圓弧為順圓，起點在第一象限。對于直線加工指令用L表示，L后面的 數(shù)字表示該線段所在的象限。對于和坐標(biāo)重合的直線，正X軸為L 1正Y軸為L 2負X軸L 3為負Y軸為

12、L 4。編程時，同學(xué)們要注意,線切割編程坐標(biāo)系和數(shù)控車床、數(shù)控銑床坐標(biāo)系的區(qū)別，線切割編程坐標(biāo)系只有相對坐標(biāo)系， 每加工一條線段或圓弧，都要把坐標(biāo)原 點移到直線的起點或圓弧的圓心上編程舉例加工如圖5形狀輪廓，其中0點為起刀點，走刀路線可以從 OA AB BCCD DE EF FA AO，也可以從 OA AF FE ED DCCB BA AO，按 OAAB BC CD DE EF FA AO 路線編程如下:走直線 OA: BO B20000 B20000 GY L2走直線 AB : B40000 B0 B40000 GX L1走直線 BC： B30000 B30000 B30000 GX L1走

13、直線 CD : B0 B20000 B20000 GY L2走圓弧 DE： B35000 B0 B70000 GY NR1走直線 EF： B0 B20000 B20000 GY L4走圓弧 FA: B0 B15000 B30000 GX SR2走直線 AO : BO B20000 B20000 GY L4請同學(xué)們試著思考沿著 OAAF FE ED DC CB BA AO 路線如何 編程。2自動編程為了把圖樣中的信息和加工路線輸入計算機， 要利用一定的自動編程語言（數(shù) 控語言）來表達，構(gòu)成源程序。源程序輸入后，必要的處理和計算工作則依靠應(yīng) 用軟件（針對數(shù)控語言的編譯程序）來實現(xiàn)。我們這里的數(shù)控編

14、程語言的處理程序 主要分為三部分：（1）輸入代碼直接加工；（2）畫圖轉(zhuǎn)化為代碼加工；（3）掃描圖 形轉(zhuǎn)化為代碼加工。自動編程根據(jù)編程信息的輸入與計算機對信息的處理方式不同，分為以自動編程語言為基礎(chǔ)的自動編程方法和以計算機繪圖為基礎(chǔ)的自動編程方法。以語 言為基礎(chǔ)的自動編程方法，在編程時編程人員是依據(jù)所用數(shù)控語言的編程手冊 以及零件圖樣，以語言的形式表達出加工的全部內(nèi)容，然后在把這些內(nèi)容輸入 到計算機中進行處理，制作出可以直接用于數(shù)控機床的NC加工程序。以計算機繪圖為基礎(chǔ)自動編程方法，編程人員先自動編程軟件的 CAD功能，構(gòu)建出幾 何圖形，其后利用CAM功能，設(shè)置好幾何參數(shù)，才能制作出 NC加工程

15、序。現(xiàn)在比較常用的 CAD/CAM 軟件有Mastercam Pro/e、UG等，金工中心線切割機床自動編程軟件則用國產(chǎn) CAXA請同學(xué)編寫下圖程序七. 線切割加工操作說明第一步：合上電源【把控制柜中部大紅色開關(guān)順轉(zhuǎn) 90】。第二步：按面板上白色帶燈按鈕，燈亮，計算機啟動，系統(tǒng)自檢后進入歡迎屏第三步：按面板上綠色按紐，機床電氣部分能正常工作。第四步：按任意鍵進入主菜單。第五步：按F2【編輯】鍵進入編輯菜單。第六步：按F3【3B】鍵生成一個新的3B文件 按F3【3B】鍵，此時系統(tǒng)提 示用戶輸入文件名 【文件名為每個學(xué)生自己學(xué)號的最后三位數(shù)字】，用戶輸入完 畢后按回車鍵，系統(tǒng)自動進入編輯狀態(tài)。第七

16、步：輸入3B程序，程序輸入完畢后最后輸入 【曰作為程序結(jié)束符。例：BBB5000GYL2BBB40000GXL1BBB10000GYL2B20000BB40000GYNR1BBB15000GYL4E第八步：存盤 程序輸入結(jié)束后按F1【SAVE鍵存盤，系統(tǒng)自動退出編輯狀態(tài)， 系統(tǒng)中已存在：*3B ”文件，按F8【退出】鍵退回主菜單。第九步：修改3B”程序 先從主菜單按F2【編輯】鍵再按F5【更新】鍵，通過 小鍵盤上的【Num Lock鍵，用方向鍵來移動紅色光標(biāo)選中需要修改的 3B”程 序，按回車鍵，進入程序進行修改，完成后按F1【SAVE鍵保存文件，按F8【退 回】 主菜單。修改完后還要按第十步的方法轉(zhuǎn)換文件。第十步：轉(zhuǎn)換 從主菜單中按F1【文件】鍵進入文件菜單，按F7【轉(zhuǎn)換】鍵進 入文件轉(zhuǎn)換，把3B格式轉(zhuǎn)換成“SO”格式。此時系統(tǒng)會提示用戶選擇文件，通 過小鍵盤上的【Num look】鍵用方向鍵來移動紅色光標(biāo)選中需要轉(zhuǎn)換的3B”程序，按回車鍵，系統(tǒng)提示用戶用戶輸入文件名，用戶輸入文件名后按回車鍵，如 果程序有錯，系統(tǒng)會在屏幕的右下邊的空欄里提