數(shù)控線切割加工模擬

1、實驗六數(shù)控線切割加工模擬一、實驗目的1了解數(shù)控線切割加工的原理、特點和應用；2學會編制一般零件的線切割加工程序；3了解線切割加工程序的輸入方法。二、實驗內(nèi)容1編制附圖中12個零件的加工程序（參見圖16-12）。2在計算機上，利用數(shù)控線切割實驗教學課件，了解數(shù)控線切割加工的工作原理、 工作過程、特點及應用范圍，并進行零件加工程序的輸入、調(diào)試及仿真加工。3將加工程序輸入線切割模擬儀，畫出圖形，檢驗程序的正確性。三、實驗設備SCX-1型數(shù)控線切割模擬儀，微型計算機 （含數(shù)控線切割CAI軟件）。四、數(shù)控線切割加工及模擬儀簡介貯鋰筒導輪啊絲工件切割臺脈沖屯源絲杠步進電機圖16-1數(shù)控線切割機床數(shù)控線切割

2、機床是一種在數(shù)字指令控制下完成線電極電火花加工過程的設備（如圖16-1所示）。它由以下三大部分組成：機床部分（包括運絲機構(gòu)、工作臺、床身、工作液系統(tǒng)等）、脈沖電源和微機控制裝置。被切割的工件為工件電極，鉬絲為工具電極。脈沖電源發(fā)出一連串的脈沖電壓，加到 工件電極和工具電極上。鉬絲與工件之間施加足夠量的、具有一定絕緣性能的工作液。當兩者的距離縮小到一定程度時，在脈沖電壓的作用下，工作液被擊穿，形成瞬時放電通道，產(chǎn) 生瞬時高溫，使工件的金屬局部熔化甚至汽化而被蝕除下來。若切割臺帶動工件不斷進給，在后續(xù)的脈沖電壓作用下，重復上述過程，就能完成連 續(xù)切割。因為貯絲筒帶動鉬絲作交替正反向高速移動，所以鉬

3、絲基本不被蝕除，可使用較長時間。線切割能加工各種高硬度、高強度、高韌性和高脆性的導電材料，如淬火鋼、硬質(zhì)合 金、金屬陶瓷等。加工時，鉬絲與工件始終不接觸，有0.01 mm 在切削力。它能加工各種沖模、凸輪、樣板等外形復雜的精密零件及窄縫等，尺寸精度可達0.020.01 mm，表面粗糙度值可達 Ra16卩m。微機控制裝置的核心是 TP-801A單板機，其控制程序固化在 EPROM存貯器中，可實 現(xiàn)全部功能的自動控制。 切割加工前，用戶程序按規(guī)定的格式編入運動軌跡及尺寸參數(shù)，用鍵盤（或紙帶、磁帶）輸入到RAM存貯器中。啟動后，單板機即按照加工程序依次發(fā)出一系 列電脈沖，分別驅(qū)動X，丫兩個方向的步進

4、電機。 步進電機每接收到計算機發(fā)出的一個脈沖 信號，其輸出軸就旋轉(zhuǎn)一個步距角（3 '0.36'），通過一對齒輪變速，帶動絲杠轉(zhuǎn)動，從而使安裝在切割臺上的工件在相應方向上移動0. 001 mm （即一個脈沖當量一一一個脈沖代表的位移量）。工件在切割臺平面內(nèi)X , Y兩個方向的交替運動之合成，可形成任意復雜的平面加工軌跡，從而切割出所需的圖形。為了切割出所需的平面圖形，微機控制裝置要進行坐標控制，即控制工件與鉬絲相對 運動的位置或軌跡。為此，要在已建立的坐標系內(nèi)，依據(jù)給定的曲線（工件的輪廓線）不斷求取刀具（鉬絲）中心的坐標數(shù)據(jù)，此過程即所謂的“插補”。由于數(shù)字控制中使用的是數(shù)字量，

5、并且以電脈沖的形式來表示，因而可以說，插補的作用就是產(chǎn)生給定曲線的指令脈沖序列。為了使插補器結(jié)構(gòu)簡單，通常用直線或圓弧去逐段逼近給定曲線。這樣，只要能進行直線插補和圓弧插補就可以了。進行插補運算所需的原始信息是直線所在的象限、起點和終點的坐標，或是圓弧所在 的象限、走向、圓弧半徑、起點和終點的坐標等指令和數(shù)據(jù)。工程上，常采用逐點比較法 （偏差判別的方式）的插補原理。與其它方法的區(qū)別在于， 此法是按照刀具的實際位置（以指令位置坐標表示）與規(guī)定圖形的位置偏差，引導刀具跟蹤規(guī) 定圖形。這是一種偏差產(chǎn)生運動信息的間接方法。其基本思想可歸納為四個步驟：1）偏差判別 按刀具的實際位置與規(guī)定圖形的位置偏差，

6、確定進給的方向；2）進給沿減小偏差的方向進給一步，以向規(guī)定圖形靠攏；3）偏差計算 計算刀具在新位置上對規(guī)定圖形的偏差，作為下一步偏差判別的依據(jù)；4）終點判別 若未到終點，則回到步驟 1），若已到達終點，則發(fā)出運算完成信號。按上述步驟不斷循環(huán)下去，即可實現(xiàn)平面上直線和圓弧插補。下面僅以直線插補為例加以簡要說明。如圖16-2,設插補第1象限直線OA , K為OA近旁一動點（刀具某時刻的位置）。 將二紗OK的斜 卩j /入i與OA之斜率 卩e /入e相比較，可得反映動點 K對直線 OA的位置偏差判別式：Di, j =（卩j/ 入 i ）-（卩 e / 入 e ）（1）可見Di,j = 0時，K點在直

7、線 OA上；> 0時，K點在直線 OA的上方；V 0時，K點在直線 OA的下方。因此，為使點K逼近直線OA，當發(fā)現(xiàn) Di,j > 0時，應發(fā)出+入指&:節(jié)發(fā)現(xiàn) Di,j V 0時，應發(fā)出+卩指令。每發(fā)出一個指令脈沖，動點K即取得一個新坐標值。將該值代入 式求出新位置的偏差，從而確定下一步的走向。如此反復進行下去，即可完成直 線插補。指令脈沖的合成軌跡是一條逼近0A的階梯形折線，逼近誤差恒小于一個脈沖當量。另外，到達終點之前，恒有A i-入 e V 0 ； j-ev 0當 入i -入e = 0,且卩j-卩e v 0時.虹我比迄貳覚成歷補L!卩書沽朿圖16-3曲線的基點與節(jié)點圓

8、弧插補與此類似。如圖16-3所示，任何平面曲線都可以分割成若干段直線、圓弧、二次曲線等。各幾何 元素之間的連接點稱為基點（A , B, C）。在一次插補的數(shù)控系統(tǒng)中，任一幾何元素均以直線逼近。為此，將曲線分割成若干段 直線，相鄰二直線之交點稱為節(jié)點（D', D，D）。分割原則：應使誤差大大小于精度要求。顯然，分段越小，精度會越高；但程序越長，加工速度越低。本實驗中使用的模擬儀是根據(jù)數(shù)控線切割機床的工作原理設計的。繪圖筆的運動由兩 臺步進電機帶動，模擬機床切割臺對線電極的相對運動。微機控制裝置與實際機床相同。五、線切割加工程序的編制方法1程序格式采用國內(nèi)常用的3B格式，即B X B Y

9、B J G Z，其中B :間隔符；X , Y :坐標值；J: 計數(shù)長度；G :計數(shù)方向；Z:加工指令。1）坐標系和坐標值 X, Y的確定平面坐標系規(guī)定如下：面對模擬儀，水平面為坐標平面，左右方向為X軸，且右方為正；前后方向為 Y軸，且前方為正。坐標原點隨程序段的不同而變化。加工直線時，以該直線之起點作為坐標原點，X , Y取該直線終點的坐標值（直線段程序中 X , Y可同時縮小相同倍數(shù)，對于與坐標軸重合的直 線段，程序中的 X, Y值，均可寫成0）;加工圓弧時，以該圓弧之圓心為坐標系原點，X ,Y取該圓弧起點的坐標值。注意：坐標X , Y均取絕對值。2）計數(shù)方向G的確定直線和圓弧的計數(shù)方向 G

10、均依終點的位置來確定。原則如下。對于直線：計數(shù)方向取直線終點靠近的那一個坐標軸。如圖16-4所示，直線OA的計數(shù)方向取X軸，記為GX ;直線OB的計數(shù)方向取 Y軸，記為GY。如果直線在45°線 上，則在I、川象限的應取 GY，而在n、w象限的（如直線OC），應取GX。對于圓?。浩浣K點靠近何軸，則計數(shù)方向取另外一軸。如圖16-5所示，圓弧AB的計數(shù)方向為GX ; MN的計數(shù)方向為GY。如果圓弧終點在45。線上（如PQ圓?。?，則其計 數(shù)方向取X軸、Y軸均可，記為GX或GY。圖16-5圓弧計數(shù)方向的確定3）計數(shù)長度J的確定計數(shù)方向確定后，計數(shù)長度取被加工直線或圓?。ǜ飨笙迌?nèi)的部分）在計數(shù)方

11、向的坐標軸上投影的絕對值的總和。例如，在圖16-4中，對于直線段 OA，取J = | Xe | , OB則取J = I Ye丨。而對于圓 弧，它可能跨越幾個象限，如圖 16-6和16-7中的圓弧都是從 A加工至B。圖16-6中的 AB，計數(shù)方向為 GX，則計數(shù)長度J = JX1 + Jx2，而圖16-7中的AB，計數(shù)方向為 GY，計 數(shù)長度 J = JY1 + Jy2 + Jy3 °圖16-6圓弧計數(shù)長度的確定4）加工指令Z的確定對于直線段，加工指令有四種：L1, L2, L3, L4°如圖16-8所示，當直線在第1象限（包括X軸而不包括Y軸）時，加工指令為L仁指令L2,

12、L3, L4依此類推。對于圓弧，加工指令有八種：SRi, NRi （i=1,2,3,4） ° SR表示沿順時針方向加工圓弧，NR表示沿逆時針方向加工圓弧，其腳標i表示圓弧起點所在象限號。若起點在坐標軸上，則i取加工方向上離起點最近的象限號（或曰：該段圓弧開始加工后，最先進入的象限號）（見圖 16-9、圖 16-10） °£圖16-8直線加工指令的確定圖16-9順圓弧加工指令的確定2編程方法以圖6-11所示樣板零件為例，介紹編程方法。1）確定加工路線起始點為A，加工路線按圖中所示的，順序進行，共分6個程序段（已略去切入、切出程序段，即，）。2）數(shù)值計算依圖紙，按照坐

13、標系和坐標 X，丫的規(guī)定分別計算程序段中的基點、節(jié)點的坐標值。3）填寫程序單 按3B格式逐段填寫B(tài) , X , B, Y , B, J, G , Z ,見表16-2。注意：表中 G、Z兩項需轉(zhuǎn)換成計算機能識別的代碼形式，轉(zhuǎn)換表見表16-1。例如，GY和L2的代碼為E9，輸入計算機時，只需輸入 E9即可。表16-1代碼轉(zhuǎn)換對照表G、ZGXGYL1L2L3L4SR1SR2SR3SR4NR1NR2NR3NR4代碼DE89BA20135764表16-2樣板零件加工程序單序號程序1BB10000B10000GY L22BB10000B20000GX NR 43BB10000B10000GY L24B 3

14、0000B 8040B 30000GX L35BB23920B23920GY L46B 30000B 8040B 30000GX L4注：長度單位為卩m。六、數(shù)控線切割模擬儀的使用方法及注意事項1加工程序的輸入1）開機（接通單板機電源），顯示器顯示“ H-1992 ”；2）按“ PROM”鍵，顯示“ Good”；3）按“ MON ”鍵，顯示“ P”；4）按“ 1”鍵，表示從第1條程序開始輸入；5）逐條輸入加工程序；6）程序全部輸入后，按“ F”鍵兩次，顯示“ PnE”，表示已輸入n 條秫序:7）按“ MON ”鍵，顯示“ Good”。2程序的運行1）放好繪圖紙（位置要適當，應使繪圖筆的四周有足

15、夠的行程距離），按“ PB”健，模擬儀開始運行，繪圖結(jié)束后，單板機顯示“END ”；2）欲再一次繪圖時，先按“ MON ”鍵，顯示“ Good”，再按“ PB”鍵即可。3.注意事項1）編程時，長度單位用m。2）坐標值為0時，可省略不寫。3）“ BP ”鍵為退格鍵，可用于修改程序。4）在本模擬儀上操作時，不用回車鍵，輸完一條程序后，直接輸入下一條程序即可。 另外，不用編行號。5）調(diào)整繪圖筆的位置時，應先將“進給”按鈕關掉，否則繪圖筆無法移動。6）在程序運行過程中出現(xiàn)異常現(xiàn)象 （如行程不夠）時，應按“ MON ”鍵，以緊急停車。 排除異常后，方可重新運行。七、數(shù)控線切割CAI課件使用注意事項1. 輸入加工程序時，