CNC火花机的摇动与精度

CNC火花机的摇动与精度如今CNC火花机已经广泛应用.要使用火花机,摇动是最重要的功能，摇动对于 减少加工时间和得到良好的表面是非常有效的然而并不是每个客户都把摇动功能用的很好. 主要原因是设计者不想使用足够的电极减寸量,他们担心太大会降低精度。如果我们对电极减寸量和摇动有足够的了解就可以使用适当的电极减寸量提 高加工效率。1电极减寸量1.1电极减寸量的意义放电在阴极和阳极间产生火花间隙因为这个原因，电极必须要比要加工的形状 小减小的数值叫做电极减寸量电极减寸量一般以每边的减少显示.电极减寸量在图形中以R显示R=（型腔尺寸一电极尺寸）三2电极R（电极减寸量）电按尺寸Fig 1.电极减寸量1.2电极减寸量决定了加工速度。如果电极放电量大，间隙会大;反之相反容易想象，如果加工时能量大，那么加 工速度也就会快。根据拇指法则，如果电极减寸量加倍，加工速度（铁屑去除率）会提高5 倍.另外 重要的一点是粗加工条件不仅速度快而且损耗小那也就说明如果电极减寸量足够的话，你 可以使用有效而且低损耗的条件。粗加工速度快精加工速度慢仪Fig 2,电极减寸量决定了速度屮2.如何得到良好的表面质量.粗加工的表面质量很差，但是我们又希望在短时间内得到良好的表面质量要实 现这一目标的最好办法就是用粗加工条件加工掉大部分，然后再用精加工条件去加工表面。另外，要减少加工时间，加工条件就要在适当的时间变化例如，如果你开始粗加 工的最大粗糙度是40u，而最后你要得到最大粗糙度是5u,那么你就必须在粗加工和精加 工间有7段来改变加工条件。（对于每种工件材料，电极材料和加工面积，牧野EDNC系列机床都有标准的模型 数据） 2.1底部表面底部表面可以通过改变条件和设置高度来实现，但是侧面因为粗加工的的间隙 比精加工的要大而不能实现。Fig 3底面加工2.2摇动实现侧面加工.要加工侧面,电极就必须要接近侧面F迟4底面和侧面加工屮在垂直于加工方向的平面内的运动就叫做摇动电极屮4加工方问屮Fig 5揺动和加工方向心摇动的目的是完成侧面的加工3.摇动(2维)对精度的影响3.1摇动后的形状首先我们要了解摇动加工后的形状如果电极以一定的形状摇动,电极的每一部 分都要以相同的形状摇动(Fig 6).然后画出电极的外形状.该图形的外部形状就是精加工后的形状(Fig 7).该方法可用在任意一种摇动形状上这是一种有效的确定加工形状的方法.有些摇动会导致不精确的形状，但是从一般的考虑，错误并不是很大。我们要对 这些有足够的了解才行，我想从两维的形状开始。Fig 6揺动时电极的每一部分都走同样的形状&Fig 7最后加工的形伏3,2圆形平动电极在每个尺寸上都会比实际要的形状要小一点(Fig 8)。所以要得到想要的形 状尺寸就要在各个方向上扩大一个R的尺寸。Fig 8电扱Fig 9圆形平动Fig 10角陽部分存在各个方向上扩大一个R就相当于每个点都做R的圆形运动。Fig 9显示了直 线部分是正确的，但是尖角部分却是不够的。加工的半径是R，等于电极减寸量。对于一般的形状，如图Fig 11,电极减寸量使外角半径小，而内角半径大。 这种变形就象Offset machining(Fig 12)样。在使用圆形平动后，加工形状就正确了(Fig 13)。如果用CNC或线切割做电极且用偏移来确定电极减寸量，圆形平动做出正确的 形状，没有尖角。Fig 11期望电状Fig 1聖电扱Fi君13加工结臬a另外重要的一点是：圆形平动没有过切。这是标准的平动方式，没有过切。如 果你不是很了解平动，那么建议选择该平动方式。3.3方行平动对于EDM,角落加工是最重要的加工之一。如果图Fig 14，方形平动就比圆形平动好。对于Fig 15所示图形(既圆且方)，你必须选择角落的半径和最后的半径一致。 这是使用方形平动的最好方式。p Fig 14方形平动/屮r旦O O4史花那Si R圆形平劫方形平勒.?jg 15 巧形动睾!-；圆形平劫Fig 14和Fig 15由角落线所决定，但是如果你对于一般的形状也使用方形平 动就会出现问题。例如，如果对于Fig 16，你使用方形平动，那么斜线区域就会过切。图Fig 17显示了原因。最明显的错误就是45度角的时候。方形平动Fig 16斜线部分陋襲Fig 17圆卿和方形屮该摇动形式只能用在如Fig 18所示形状。此时，方形平动比圆形平动的加工效 率要高一些。3.4自由平动关于三角形(Fig 16)，如果你使用圆形平动，斜边的尺寸是正确的。但是看这 些角，就有没有加工到的部分。在此时你就可以使用自由平动。如果摇动半径是三角形，角 就可以加工到。Hg 19可以便用自由平动-MAKINO EDNC系列有自由平动的功能。很简单。程序仅仅要求电极形状的外形。程序和结果的例子如Fig 20所示:07000:G?l:+JG40G01Y10.a：+JX10.0：*JX5.010.0X5.0YJ.0：Z20.0：*JKJ.OYIO.C;XI 0.0:04010.0:讪99:屮聪20自由平功的结臬和程序心关于Fig 21所示形状，就不可能使用自由平动。在圆形平动后，如果你想把尖角部分做的 更尖，其他部分就会过切。对于这些形状，圆形平动就比较合适。Fie 21干可便用自白平动的情况屮4摇动对精度的影响(3 dimension)3D的摇动对于尺寸的影响可以参考2D对于XY平面YZ或ZX平面。Pig 22 引3的电极心3D形状的电极因为在各个方向有同样的R的原因，要放在最后形状的合适位置。到该位置的时候，你必须使用电极粗工放电条件所允许的R。然后改变成精加 工的加工条件。5.1底部简单形状对于一般的CNC EDM机器来说，摇动值是从上到下不变的(该方法叫做“底部 简单形状”)。如果X-Y平面是圆形平动的话，Z-X或Y-Z平面和方形平动一样。这意味着 底部半径和底部斜度的是一样的(cf. Fig 15)。通常，因为R的加工偏移原因，底部半径和 斜度会变小。如果你使用底部简单形状的电极，底部的尖角就会过切。过切的数值要根据电 极R的比例来确定。因为此原因，粗加工容易出现过切。对于3D的电极，如果你想要使用底部简单形状的模式，那么你电极的底部角半径和斜度 的就必须和最终的形状相一致。Fig 24底部形狀简单-却5.2底部复杂形状就象如图Fig24所示的图形一样，有些电极你很难确定它的底部半径，或者有 时电极底部并不平整。这些电极就不可能象以上所提到的那样做。MAKINOEDNC系列机器有 “底部复杂形状”的模式来解决这一问题。典型的方式是：底部复杂形状。这在侧面（ZX或Y Z平面）看来是和圆 形的平动一样的。没有过切的区域。如果使用大电极，该方式对于粗加工也是适用的o Fig 23 所示已经过切了。Fig 26显示了方式和加工的结果。Pig 25底部形状简单和底部形状复杂禎如果使用“底部复杂形状”，请确认可以用Fig 23的电极来获得Fig 24的结果。过M底部形状简单用没有过切屮底部形状复杂”5.3底部复杂加工5.3底部复杂加工的方法对于不同的底面形状，Makino EDNC系列机床有许多种加工方法。底部倾斜加_L球形加工圆柱形加工尖形加工楔形加工底部形状复杂的例子门5.3新式球面摇动加工（加工方法8）一般来说，我们推荐以下方法：粗加工使用复杂形状底面而精加工使用简单底 面形状。然而，对于三维的电极，因为三个方向的电极同时消耗，上述方法也同样适用，对 于精加工，复杂形状的底面不易得到较高的精度。（102 Z*R*E*I*J*O*L23P1111MOBO对于这样的形状，我们推出了新的加工方式8, 18,28 G1O2Z*R*E*I*J*O*L28P1111MOBO （侧面加工不适用）对于大面积的加工，尤其是HQSF加工，我们推荐该加工方法。该过程不仅是圆柱运动而且也是3D形状的运动，如下所示：新的底部彌状复杂球形（G10腔側艮細已床引 啊J钏0钟L28P HILMOBO）为了减少加工时间，机器决定了结束时的检查点，当机器确认该点已经加工完 毕以后就会转到下一段去加工。加工方法2亠 检查点=g应用于粗加工PL12亠一检直点=甜髙藉度但时间长心L2S丄-检查点* 1疔 标淮+J5.5复杂的实际上产品的形状在底部有因素。尤其是利边部分的形状（没有平整的形状） 很难得到正确的形状。如果角度很锋利，差异就比较大。它会在R值上增大。底部形状复杂的电极因 fig 21所示原因就不能得到正确的形状。对于精度很高的形状或尖角的设计，R值就不可以很大，如果可能的话，设置为0。一般地，我们设置R值小于0.1并且摇动半径设置很小。问题是精加工程序段 的时间问题。要减少该段的加工时间，粗工电极就要选底部形状复杂球形的模式，粗加工必 须做到和精工段。6.结论 合适的R能减少加工时间。 基本上，摇动的R值应该选用圆形，因为它在各个方向上都是一样的R值。 由于摇动而引起的不准确会集中在角的部分，并且和R值有关系。但是圆形平动是最安全 的. o 请在选择摇动方式前检查电极形状。 摇动会在尖角和斜边部分引起过切。 如果能够补偿这些过切的区域的话，方形摇动的效率更高。 在X-Z, Y-Z平面底部简单形状做的尺寸和方形摇动在X-Y平面的是一样的。底部复杂球 形在各个方向都是圆形平动。故在3个尺寸都是安全的。 对于粗加工，请使用底部形状复杂的摇动方式，在那种情况下，你可以使用足够大的R 值. 一般来说，底部形状简单就可以了，因为R值很小. 但是在分型面，这种不精确会引起配合时间较长等问题基本上此时都是选用较小的R只 值.摇动的目的是为了侧面的加工。如果只有底面加工的话就不需要摇动了。