资源描述
, , 丛丛簇簇丛丛簇簇, , , , ,*, , 丛丛簇簇丛丛簇簇, , , , ,*,3,电火花线切割加工,3,电火花线切割加工,3.1,电火花线切割加工原理、特点及应用范围,3.2,电火花线切割加工设备,3.3,电火花线切割控制系统和编程技术,3.4,影响线切割工艺指标的因素,3.5,线切割加工工艺及其扩展应用,所谓电火花线切割，就是,以移动着的细金属丝（铜丝或钼丝）作为电极,，在电极丝与工件之间产生火花放电，切割成形。,3.1,电火花线切割加工原理、特点及应用范围,3.1,电火花线切割加工原理、特点及应用范围,线切割加工的原理,利用移动的细金属导线（铜丝或钼丝）作电极，对工件进行脉冲火花放电，切割成形。,高速走丝和低速走丝,电极丝作高速往复运动（,8,10m/s,）,电极丝作低速单向运动（ ,0.2m/s,）,2.2.,电火花线切割加工,3.1,电火花线切割加工原理、特点及应用范围,3.1,电火花线切割加工原理、特点及应用范围,线切割加工与电火花成形加工的共性,电压、电流波形基本相似；单个脉冲放电状态,加工机理、生产率、表面粗糙度等工艺规律、材料的可加工性等基本相似。,3.1,电火花线切割加工原理、特点及应用范围,线切割加工的特性,1,、它以直径不等的细金属丝作为电极工具，不需要制造特定形状的电极，大大,降低生产准备工时,。,切割用钼丝,铜电极铣削加工,3.1,电火花线切割加工原理、特点及应用范围,线切割加工的特性,2,、利用计算机辅助制图自动编程软件，可方便地,加工复杂形状的零件,。,3.1,电火花线切割加工原理、特点及应用范围,线切割加工的特性,3,、电极丝在加工中是移动的，不断更新（低速走丝）或往复使用（高速走丝），可以安全或短时间,不考虑电极丝损耗对加工精度的影响。,4,、当零件无法从周边切入时，工件上需钻穿丝孔。,5,、采用乳化液或去离子水的工作液，不必担心发生火灾，可以昼夜无人连续加工。,6,、无论被加工工件的硬度如何，只要是导体或半导体的材料都能实现加工。,3.1,电火花线切割加工原理、特点及应用范围,线切割加工的应用范围,模具加工；电火花加工与线切割加工的精度区别,电火花成形用电极加工,零件加工,品种多、数量少的零件、特殊难加工材料的零件、试验样件、特殊齿轮、成形刀具等。,精密零件加工示例,棱锥体形件,多孔窄缝加工,冷冲凸模的加工,3.2,电火花线切割加工设备,高速走丝线切割机床和低速走丝线切割机床,电极丝作高速往复运动（,8,10m/s,）,电极丝作低速单向运动（ ,0.2m/s,）,经济性好，但运丝稳定性差，加工精度相对较低，表面较粗糙。,这是我国生产和使用的主要机种，也是我国独创的电火花线切割加工模式。,电极丝运丝速度一般为,810m/s,，电极丝做往复移动，一般采用钼丝做电极丝,加工液为乳化液,。,（,1,）高速走丝线切割机床,(WEDM-HS ),（,2,）低速走丝线切割机床,(WEDM-LS ),运丝稳定性好，加工精度高，表面质量好，但成本高。这是国外生产和使用的主要机种。,走丝速度慢，一般小于,0.2m/s,，电极丝做单向移动，一般采用铜丝做电极丝,，加工液为去离子水,。,3.2,电火花线切割加工设备,电火花线切割加工设备主要有机床本体、脉冲电源、控制系统、工作液循环系统、机床附件等部分组成。,3.2,电火花线切割加工设备,3.2.1,机床本体,3.2.2,脉冲电源,3.2.3,工作液循环系统,3.2.1,机床本体,机床本体由床身、坐标工作台、运丝机构、丝架、工作液箱、附件和夹具等组成。,床身,支承和固定的作用，具有一定的刚度和强度。,坐标工作台,通过两个坐标分别进给，完成各种曲线轨迹。,3.2.1,机床本体,走丝机构,高速走丝机床,电极丝平整的卷绕在贮丝筒上，贮丝筒通过联轴节与驱动电机相连，电动机由专门的换向装置控制正反交替运转，实现切割。,线切割机床的组成,3.2.1,机床本体,低速走丝机床,走丝机构,3.2.1,机床本体,锥度切割装置,偏移式丝架（高速走丝切割机床）,3.2.1,机床本体,锥度切割装置,双坐标联动装置（低速走丝切割机床）,3.2.3,工作液循环系统,工作液循环系统由工作液泵、液箱、过滤器、管道、流量控制阀等组成。,工作液选择,高速走丝线切割,专用乳化液，浇注式供液,低速走丝线切割,去离子水工作液，浇注或浸泡方式供液,3.3,电火花线切割控制系统和编程技术,3.3.1,线切割控制系统,3.3.2,线切割数控编程要点,3.3.3,自动编程,图,线切割加工的步骤,图,上丝示意图,图,储丝筒操作面板,图,穿丝示意图,图,穿丝孔的大小与位置,3.3,电火花线切割控制系统和编程技术,一、线切割控制系统,作用,：,1,、按加工要求自动控制电极丝相对于工件的,运动轨迹,；,2,、自动控制伺服,进给速度,，保持恒定的放电间隙。,功能,：,1,、,轨迹控制,；,2,、,加工控制,（包括进给速度、电源装置、走丝机构、工作液循环、其他操作控制、断电记忆、故障报警、安全控制和自诊断等）。,3.3.1,线切割控制系统,NC,控制电火花线切割控制原理,根据图样上工件的形状和尺寸编制程序指令，通过键盘等输入计算机，计算机根据输入指令控制驱动电动机，电动机带动精密丝杆，使工件相对于电极丝作轨迹运动。,3.3.2,线切割数控编程要点,线切割数控编程要点,(,表,1),高速走丝线切割,3B,低速走丝线切割,ISO,，,EIA,编程的指令格式（参考）,3.3.1,线切割,3B,代码程序格式,线切割加工轨迹图形是由直线和圆弧组成的，,它们的,3B,程序指令格式如表,3-1,所示。,表,3-1 3B,程序指令格式,（,3,）计数长度,J,加工圆弧的指令,实例：课本图3-6,问题一： 写出该工件的线切割程序。,(,不考虑切入路线和电极丝直径和放电间隙,),2. 编程举例,右图如何编程（其中,O,为切入点位置）。,程序为：,B0B2000B2000GYL2; (,引入、引出线,OA),BOB10000B10000GYL2; (AB),B0B10000B20000GXNR4; (,弧,BC),BOB10000B10000GYL2; (CD),B30000B8040B30000GXL3; (DE),BOB23920B23920GYL4; (EF),B30000B8040B30000GXL4; (FA),B0B2000B2000GYL4; (OA),D,；,问题二：电极丝直径,0.18mm,电火花间隙,0.01mm,穿丝点在,A,点向左,10mm,处。,(,计算复杂，适合用自动工具求解,),例：,用,3B,代码编制加工图,(a),所示的线切割加工程序。已知线切割加工用的电极丝直径为,0.18 mm,，单边放电间隙为,0.01 mm,，图中,A,点为穿丝孔，加工方向沿,A,B,C,D,E,F,G,H,A,进行。,切割轨迹,3B,程序,例,用,3B,代码编制加工图所示的凸模线切割加工程序，已知电极丝直径为,0.18 mm,，单边放电间隙为,0.01 mm,，图中,O,为穿丝孔拟采用的加工路线,O,E,D,C,B,A,E,O,。,图,加工零件图,解 经过分析，得到具体程序，如表,3-5,所示。,表,3-5,切割轨迹,3B,程序,a,d,c,b,o1,o2,o,作业,：请分别编制加工图示工件的线切割加工,3B,代码，已知线切割加工用的电极丝直径为,0.18 mm,，单边放电间隙为,0.01 mm,，,O,点为穿丝孔，加工方向为,O,A,B,。,3.4.2 ISO,格式编程,电火花线切割机床常用的,ISO,代码,代 码,功 能,代 码,功 能,G00,快速定位,G55,加工坐标系,2,G01,直线插补,G56,加工坐标系,3,G02,顺圆插补,G57,加工坐标系,4,G03,逆圆插补,G58,加工坐标系,5,G05,X,轴镜像,G59,加工坐标系,6,G06,Y,轴镜像,G80,接触感知,G07,X,、,Y,轴交换,G82,半程移动,G08,X,轴镜像，,Y,轴交换,G90,绝对坐标,G09,X,轴镜像，,X,、,Y,轴交换,G91,增量坐标,G10,X,轴镜像，,X,、,Y,轴交换,G92,定起点,G11,Y,轴镜像，,X,轴镜像，,X,、,Y,轴交换,M00,程序暂停,G12,消除镜像,M02,程序结束,G40,取消间隙补偿,M05,接触感知解除,G41,左偏间隙补偿,D,偏移量,M98,调用子程序,G42,右偏间隙补偿,D,偏移量,M99,调用子程序结束,G50,消除锥度,T84,切削液开,G51,锥度左偏,A,角度值,T85,切削液关,G52,锥度右偏,A,角度值,T86,走丝机构开,G54,加工坐标系,1,T87,走丝机构关,1,）,G00,（快速定位）,指令格式：,N* G00 X_Y_,2,）,G01,（直线插补）,指令格式：,N* G01 X_Y_,3.4.2 ISO,格式编程,3,）,G02,，,G03,（圆弧插补命令）,指令格式：,G02/03 X_Y_I_J_(G17,从,Z,轴正向看,),G02/03 X_Y_R_,G02,表示顺时针方向加工，,G03,表示逆时针方向加工,3,）,G02,，,G03,（圆弧插补命令）,4,）,G05,，,G06,，,G07,，,G08,，,G09,（图形镜像）,G05 X,轴镜像,G06 Y,轴镜像,4,）,G05,，,G06,，,G07,，,G08,，,G09,，,G10,G11,（图形镜像）,G07 X,、,Y,轴交换,G08 X,、,Y,轴镜像,加工实例：,利用镜像编程，加工两个如图所示薄板工件。,先加工,Y,轴右侧的工件,G92 X0 Y0,；,G01 X20000 Y0,； 电极丝移到,A,点,G01 X20000 Y20000,； 加工,AB,直线段,G01 X40000 Y20000,； 加工,BC,直线段,G02 X60000 Y20000 I10000 J0,； 加工,CD,圆弧段,G01 X80000 Y20000,； 加工,DE,直线段,G01 X80000 Y0,； 加工,EF,直线段,G01 X20000 Y0,； 加工,FA,直线段,G01 X0 Y0,； 回到加工起始点,M02,； 程序结束,再加工,Y,轴左侧的工件,G0,5,加工图左侧工件,G92 X0 Y0； 建立工件坐标系,G01 X20000 Y0； 电极丝移到A点,G01 X20000 Y20000； 加工A B直线段,G01 X40000 Y20000； 加工B C直线段,G02 X60000 Y20000 I10000 J0； 加工C D圆弧段,G01 X80000 Y20000； 加工D E直线段,G01 X80000 Y0； 加工E F直线段,G01 X20000 Y0； 加工F A直线段,G01 X0 Y0； 回到加工起始点,G12 取消镜像，与G05对应,M02； 程序结束。,5,）,G50,，,G51,，,G52,（锥度加工）,所谓锥度加工（,Taper,式倾斜加工），是指电极丝向指定方向倾斜指定角度的加工。,G50,为取消锥度；,G51,为锥度左倾斜（沿电极丝行进方向，向左倾斜）；,G52,是锥度右倾斜（沿电极丝行进方向，向右倾斜）。,6,）,G54G59,这组代码是用来选择工作坐标系,05,，共有,6,个坐标系可被选择，定义坐标系主要是为了编程方便。这组代码可以和,G92,一起使用。,7,）G80（接触感知）,执行该代码可以命令指定轴沿给定方向前进，直到和工件接触为止，接触感知的速度最大为255，该数越大，速度越慢。,8,）,G82,（回到当前位置与零点的一半处）,格式：,G82+,轴 执行该代码，电极移动到指定轴当前位置与开始位置的一半处。,9,）,G92,（设定当前点的坐标值）,G92,代码把当前点的坐标设置成需要的值。,10,）,G90,（绝对坐标命令）、,G91,（相对坐标命令）,G90,：绝对坐标编程命令，执行此代码后，所有坐标值都以绝对方式输入，即坐标值是以工作坐标系的零点为参考点计算的。,G91,：增量坐标输入指令，执行此代码后，所有坐标值的输入都以增量方式进行，即当前点的坐标是相对于上一个点为参考点的。,11,）,G40,、,G41,、,G42,（补偿和撤销补偿）,电极补偿功能就是电极中心轨迹在编程轨迹上进行的偏移，偏移的大小等于电极丝半径加上放电间隙，它可以向电极前进方向的左面（,G41,）或电极前进方向的右面（,G42,）进行补偿。,G40,为取消电极补偿；,G41,为电极左补偿；,G42,为电极右补偿。,11,）,G40,、,G41,、,G42,（补偿和撤销补偿）,补偿进行中的形式 直线直线，直线圆弧，圆弧直线，圆弧圆弧。,1）M代码,M00（暂停指令）,执行M00代码后，程序执行暂停，它的作用和单段暂停作用相同，按ENTER键后，程序接着执行。,M02（程序结束）,M02代码是整个程序的结束指令，M02之后的代码将不被执行。,M05（忽略接触感知）,M05代码忽略一次接触感知，当电极与工件接触感知并停再此处后，若要把电极移走，用此代码，M05代码只在本段程序其作用。,1）M代码,M98（子程序调用）,M98代码用来指定要调用的子程序号。,格式：M98 P*（调用程序号） L*（调用子程序次数）,M99（子程序结束）,M99代码表示一个子程序结束，它是子程序的最后一个程序段，当执行此代码后，程序重新返回到主程序中，并执行下一个程序段。,1,）子程序,子程序格式如下：,N*,；,程序,N*M99,；,调用子程序个格式如右图所示。,主程序调用子程序的格式为：,M98 P* L*,；,其中,P*,为要调用子程序的顺序号，,L*,为调用子程序的次数。如果“,L”,省略，此子程序要调用一次，当为“,L0”,时，将不调用子程序。地址“,L”,后最多可跟,2,位十进制数，也可以说子程序一次最多可调用,99,次。,3,）,T,代码,T84,代码为启动喷液泵指令，使加工液由上下导轮丝喷嘴输出，该代码在程序中应放在加工代码之前，以免在加工中由于未能冲液而使丝烧断。,T85,代码为关闭喷液泵指令，使加工液停止喷出。,T86,代码为启动走丝筒电极指令，使丝在走丝机构上高速运转，代码应当再程序中放在加工代码之前，以免在加工中由于丝在同一地方持续放电而烧断。,T87,代码为停止走丝指令，使走丝电极停止运转。,例,1,：现加工一个,10mm,厚度为,1mm,的圆形零件，顺时针方向切割，切割,ISO,程序为：,ISO,格式编程实例,编程要点：,G02,，,G03,（圆弧插补命令）,指令格式：,G02/03 X_Y_I_J_,G02/03 X_Y_R_,例,2,：如图所示零件加工，该零件由一个,20mm,20mm,的正方形和一个半径为,5mm,凸的半圆及一个半径为,5mm,凹半圆组合体，程序中有直线也有圆弧，以正方形中心为零点，（,-15.0,，,0,）为穿丝孔，沿,Y,轴正方向起切,。,o,如图所示零件加工，该零件由一个,20mm,20mm,的正方形和一个半径为,5mm,凸的半圆及一个半径为,5mm,凹半圆组合体，在正方形的四个角分别为,0.2mm,的倒角。程序中有直线也有圆弧，以正方形中心为零点，（,-15.0,，,0,）为穿丝孔，沿,Y,轴正方向起切,。,o,例,3,：采用,ISO,代码编写程序，切割如图所示的五角星图形,D,C,E,A,J,F,I,B,H,G,数控线切割机床上加工图凹模型孔。加工中采用直径为,0.2mm,的钼丝作电极丝，单边放电间隙为,0.01mm,。建立如图所示的编程坐标系，按平均尺寸计算凹模刃口轮廓交点及圆心坐标。试编制加工程序。,图,常见的装夹方式,悬臂式装夹,两端支撑方式装夹,桥式支撑方式装夹,板式支撑方式装夹,复式支撑方式,经计算凹模刃口轮廓交点及圆心坐标如表所示,ISO,程序如下所示：,G92 X0 Y0,；,G41 D110,；,G01 X3427 Y9416,；,G01 X-14698 Y16013,；,G01 X-50025 Y16013,；,G01 X-50025 Y9795,；,G02 X-50025 Y-9795 I-9975 J-9795,；,G01 X-50025 Y-16013,；,G01 X-14698 Y-16013,；,G01 X3427 Y-9416,；,G03 X3427 Y9416 I0 J9416,；,G40 G01 X0 Y0,；,M02,；,1,确定计算坐标系,建立如图所示坐标系，以孔的圆心为坐标原点。由于图形对称于,X,轴，所以只需求出,X,轴上半部（或下半部）钼丝中心轨迹上各段的交点坐标值，从而使计算过程简化。,2,确定间隙补偿量,间隙补偿量为：,R=(0.1/2+0.01)mm=0.06mm,电极丝中心轨迹，如凸凹模编程示意图中双点划线所,示。,（六）数控电火花线切割加工综合应用,凸凹模,凸凹模编程示意图,3,计算交点坐标,因为,ISO,格式编程时，具有间隙补偿功能，可按照工件的实际尺寸进行编程，因此只要计算出工件的几何交点坐标值即可。,4,确定加工顺序,切割凸凹模时，不仅要切割外表面，而且还要切割内表面，因此要在凸凹模型孔的中心,O,处钻穿丝孔。先切割型孔，然后再按,BCDEFGHIKAB,的顺序切割。,5,编写程序单,%MOJU,N01 G54 G90 G92 X0 Y0,；,N02 G41 D60,；,N03 G01 X100 Y0,；,N04 G01 X1100 Y0,；,N05 G03 X-1100 Y0 I-1100 J0,；,N06 G03 X1100 Y0 I1100 J0,；,N07 G40,；,N08 G01X1 Y0,；,N09 M00,； 取废料,N10 G01 X0 Y0,；,N11 M00,； 拆丝,N12 M05 G00 X-30,； 空走,N13 M05 G00 Y-27.5,；,N14 M00,； 穿丝,N15 G54 G90 G92 X-2500 Y-2000,；,N16 G42 D60,；,N17 G01 X-2801 Y-2012,；,N18 G01 X-3800 Y-2050,；,N19 X-3800 Y-750,；,N20 X-3000 Y-750,；,N21 G02 X-1526 Y-1399 I0 J-2000,；,N22 G03 X-1526 Y1399 I1526 J1399,；,N23 G02 X-3000 Y750 I-1474 J1351,；,N24 G01 X-3800 Y750,；,N25 G01 X-3800 Y2050,；,N26 G01 X-6900 Y2050,；,N27G01 X-6900 Y-2050,；,N28 G01 X-3800 Y-2050,；,N29 G40,；,N30 G01 X-2801 Y-2012,；,N31 G01X-2500Y-2000,；,N32 M02,； 程序结束,3.4,影响线切割工艺指标的因素,3.4.1,线切割加工的主要工艺指标,3.4.2,电参数的影响,3.4.3,非电参数的影响,3.4.4,合理选择电参数,3.4.5,合理调整变频进给方式,3.4.1,线切割加工的主要工艺指标,切割速度,单位时间内，电极丝中心线在工件上切过的面积总和称为,切割速度,。,在不计切割方向和表面粗糙度等条件下达到的切割速度称为,最高切割速度。,每安培电流的切割速度称为,切割效率,。,3.4.1,线切割加工的主要工艺指标,表面粗糙度,高速走丝线切割一般为,R,a,5,2.5,m,，最佳,1,m,。,低速走丝线切割一般可达,R,a,1.25,m,，最佳,0.04,m,。,电极丝损耗量,切割,10000mm,2,后电极丝直径的减小量，不应大于,0.01mm,。,加工精度,尺寸精度、位置精度、形状精度,3.4.2,电参数的影响,脉冲宽度,加大脉冲宽度则加工速度提高，表面粗糙度变差,脉冲间隔,减小脉冲间隔则平均电流增加，加工速度提高,开路电压,电压提高，加工间隙变大，排屑容易，提高了加工速度和稳定性，但是会造成丝损加大,放电峰值电流,加大放电峰值电流则加工速度提高，表面粗糙度变差,放电波形,高频分组脉冲加工效果好，电流波形前沿上升较慢时，电极丝损耗小,3.4.3,非电参数的影响,电极丝及其移动速度,对于高速走丝：,材质,：高走丝线切割广泛采用耐磨损、抗拉强度高、不易断丝的钼丝。,丝张力,：采用衡张力装置改善丝张力的波动，提高加工稳定性。,直径,：采用细丝获得精细形状和很小的圆角半径，最高切割速度一般都用粗丝实现。,走丝速度,：提高走丝速度有利于电极丝把工作液带入较大厚度的工件放电间隙中，有利于电蚀产物的排出，过高则引起振动，影响加工精度,3.4.3,非电参数的影响,电极丝及其移动速度,对于低速走丝：,材质和直径,：有较大的选择范围，高生产率粗加工可用,0.3mm,以下的镀锌黄铜丝，精微加工时可用,0.03mm,以上的钼丝,丝张力均匀，振动较小，加工稳定，表面粗糙度、精度指标等均较好,3.4.3,非电参数的影响,工件厚度及材料,厚度,材料,加工铜、铝、淬火钢时，加工过程稳定，切割速度高；,加工不锈钢、磁钢、未淬火钢时，稳定性较差，切割速度较低，表面质量不太好；,加工硬质合金时，比较稳定，切割速度较低，表面粗糙度值较小。,工件厚度,排屑、消电离,抖动,薄,易,易,厚,不易,不易,3.4.3,非电参数的影响,预制进给速度,根据电压、电流表调节进给速度，保持加工间隙恒定在最佳值。,其他影响因素,机械部件精度、工作液等,工作液喷入方式对线切割加工精度的影响,3.4.4,合理选择电参数,必须在满足一定表面粗糙度的前提下提高,切割速度,，受到脉冲间隔消电离的限制,单个脉冲能量小，则,表面粗糙度,好,选用前阶梯脉冲波形或脉冲前沿上升缓慢的波形，电流上升率低，电极丝损耗小,切割,厚工件,时，电参数取较大值，选用矩形波、高电压、大电流、大脉冲宽度和大的脉冲间隔可充分消电离，保证加工稳定性,3.4.5,合理调整变频进给方式,脉冲示波器观察法,1,3.4.5,合理调整变频进给方式,电压、电流表观察法,电流、电压表指示针应平稳不动或仅左右轻微、缓慢地摆动，而非急速来回并以较大幅度摆动，否则表示加工状态不稳定，难以保证加工精度和正常加工速度，并且会引起断丝。 电流表指针如果经常向下摇摆,(,平均电流指示值减小,),，说明加工状态偏开路，进给欠跟踪，应将跟踪速度调快；若经常向上摇摆,(,平均电流指示值增大,),，则说明加工状态偏短路，属于进给过跟踪状态，应将跟踪速度调慢。,2,3.4.5,合理调整变频进给方式,按加工电流和短路电流的比值 调节,无论工件材料、厚度。加工规准大小，只要调节变频进给旋钮，把电流表上指示的平均电流（加工电流）大约等于短路电流,70,80,，变频进给速度最合理。,更严格的比值调节法,3.5,线切割加工工艺及其扩展应用,电火花线切割加工工艺及机床分类,切割直壁二维型面,有斜度切割功能,变锥度、上下异形型面,
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