数控电火花线切割加工工艺与编程

,数控加工工艺与编程,第一节 数控线切割加工原理、特点及应用,第七章 数控电火花切割加工工艺与编程,第二节,影响线切割加工工艺指标的主要因素,第三节,数控线切割加工工艺的制订,第四节 数控线切割的程序编制,第一节,数控线切割加工原理、特点及应用,一、数控线切割加工原理,线切割加工技术是线电极电火花加工技术，是电火花加工技术中的一种，简称线切割加工，也是利用工具电极对工件进行脉冲放电时产生的电腐蚀现象来进行加工的。电火花线切割加工是用运动着的金属丝做电极，利用电极丝和工件在水平面内的相对运动来切割出各种形状的工件。若电极丝相对工件进行有规律的倾斜运动，还可加工出带锥度的工件。,数控线切割的加工原理,1工作台 2夹具 3工件 4脉冲电源 5电极丝 6导轮 7丝架 8工作液箱 9储丝筒,二、数控线切割加工特点,（1）加工对象不受硬度的限制，可用于一般切削方法难以加工或者无法加工的金属材料和半导体材料，特别适合淬火工具钢、硬质合金等高硬度材料的加工；但无法加工非金属导电材料。,（2）能加工细小、形状复杂的工件。由于电极丝直径最小可达0.01mm，所以能加工出窄缝、锐角（小圆角半径）等细微结构。,（3）加工精度较高。由于电极丝是不断移动的，所以电极丝的磨损很小，目前电火花加工精度已经能达到m级，表面粗糙度可达Ra0.05m，完全可以满足一般精密零件的加工要求。,（4）用户不需要制造电极，节约了电极制造时间和电极材料，减低了加工成本。,（5）工作液选用乳化液或去离子水等，而不是煤油，可节约能源物资，防止着火。,（6）一般采用精规准一次加工成形，在加工中大都不需要转换加工规准。,（7）工件材料被蚀除的量很少，这不仅有助于提高加工速度，而且加工下来的材料还可以再利用。,（8）便于实现自动化，采用数控技术、只要编好程序，就能自动加工，操作方便、加工周期短，成本低，较安全。,三、数控线切割的应用,（1）加工模具。,（2）,加工电火花成形加工用的电极。,（3）,加工零件。,（4）稀有、贵重、超硬金属材料的加工。,常见数控线切割加工的零件,a）各种形状及键槽 b）齿轮内外齿形 c）窄长冲模,d）斜直纹表面曲面体 e）各种平面图案,第二节 影响,数控线切割加工工艺指标的主要因素,一、线切割加工的技术指标,切割速度,表面粗糙度,加工精度,技术指标,二、影响线切割工艺指标的主要因素,脉冲参数,电极丝及其移动速度,进给速度,影响技术指标的因素,工件材料及其厚度,工作液,第三节 数控线切割加工工艺的制订,一、零件图的工艺分析,不适合或不能使用电火花线切割加工的工件，有如下几种：,1）表面粗糙度和尺寸精度要求很高，切割后无法进行手工研磨的工件。,2）窄缝小于电极丝直径加放电间隙的工件，或图形内拐角处不允许带有电极丝半径加放电间隙所形成的圆角的工件。,3）非导电材料。,4）厚度超过丝架跨距的零件。,5）加工长度超过x，y拖板行程长度，且精度要求较高的工件。,二、工艺准备,（一）合理地确定切割路线,正确的切割路线能减少工件变形，容易保证加工精度。为避免材料内部组织和内应力对加工精度的影响，除了考虑工件的坯料中取出位置外，还必须合理选择程序的走向和起点。,如图所示。加工程序引入点为A，起点为a，则走向可有：,A-a-b-c-d-e-f-a-A,A-a-f-e-d-c-b-a-A,如选走向，则在切割过程中，工件悬留在被切缝af切开后易变形的部分，会带来较大误差。如选走向，就可减少或避免这种影响。如加工程序引入点为B点，起点为d，这时无论选哪种走向，其切割精度都会受到材料变形的影响。,程序起点对加工精度的影响,（二）工件毛坯的准备,毛坯的准备工序是指凸模或凹模在线切割加工之前的全部加工工序。,1凹模的准备工序,1）下料用锯床切断所需材料。,2）锻造改善内部组织，并锻成所需的形状。,3）退火消除锻造内应力，改善加工性能。,4）刨（铣）刨六面，并留磨削余量0.40.6mm。,5）磨磨出上下平面及相邻两侧面,对角尺。,6）划线划出刃口轮廓线和孔(螺孔、销孔、穿丝孔等)的位置。,7）加工型孔部分当凹模较大时，为减少线切割加工量，需将型孔漏料部分铣（车）出，只切割刃口高度；对淬透性差的材料，可将型孔的部分材料去除，留35mm切割余量。,8）孔加工加工螺孔、销孔、穿丝孔等。,9）淬火达设计要求。,10）磨磨削上下平面及相邻两侧面，对角尺。,11）退磁处理,2凸模的准备工序,凸模的准备工序，可根据凸模的结构特点，参照凹模的准备工序，将其中不需要的工序去掉即可。但应注意以下几点：,1）为便于加工和装夹，一般都将毛坯锻造成平行六面体。对尺寸、形状相同，断面尺寸较小的凸模，可将几个凸模制成一个毛坯。,2）凸模的切割轮廓线与毛坯侧面之间应留足够的切割余量（一般不小于5mm）。毛坯上还要留出装夹部位。,3）在有些情况下，为防止切割时模坯产生变形，要在模坯上加工出穿丝孔。切割的引入程序从穿丝孔开始。,（三）穿丝孔和电极丝切入位置的选择,切入位置的选择,a）凹模 b）凸模,（四）电极丝位置的调整,线切割加工之前，应将电极丝调整到切割的起始坐标位置上，其调整方法有以下几种：,1目测法,目测法调整电极丝位置,利用穿丝处划出的十字基准线，分别沿划线方向观察电极丝与基准线的相对位置，根据两者的偏离情况移动工作台，当电极丝中心分别与纵横方向基准线重合时，工作台纵、横方向上的读数就确定了电极丝中心的位置。,2.火花法,火花法调整电极丝位置,移动工作台使工件的基准面逐渐靠近电极丝，在出现火花的瞬时，记下工作台的相应坐标值，再根据放电间隙推算电极丝中心的坐标。此法简单易行，但往往因电极丝靠近基准面时产生的放电间隙，与正常切割条件下的放电间隙不完全相同而产生误差。,3自动找中心,就是让电极丝在工件孔的中心自动定位。此法是根据线电极与工件的短路信号，来确定电极丝的中心位置。数控功能较强的线切割机床常用这种方法。,自动找中心,三、零件的装夹和位置校正,（一）工件的装夹,1,悬臂式装夹,悬臂式装夹,装夹简单方便，通用性强。但由于工件平面难与工作平台找平，工件悬伸端易受力挠曲，易出现切割出的侧面与工件上、下平面间的垂直度误差。通常只在工件加工要求低或悬臂部分短的情况下使用。,2两端支撑方式装夹,两端支撑方式装夹,工件两端固定在两相对工作台面上，装夹简单方便，支撑稳定，定位精度高。但要求工件长度大于两工作台面的距离，不适合装夹小型工件，且工件刚性要好，中间悬空部不会产生挠曲。,3桥式支撑方式装夹,桥式去撑方式装夹,在通用夹具上放置垫铁后，先在两端支撑的工作台面上架上两根支撑垫铁，再在垫铁上安装工件，垫铁的侧面也可做定位面使用。方便灵活，通用性强，对大、中、小型工件都适用。,4板式支撑方式装夹,根据常规工件的形状和尺寸大小，制成带各种矩形或圆形孔的平板作为辅助工作台，将工件安装在支撑板上。装夹精度高，适用于批量生产各种小型和异型工件。但无论切割型孔还是外形都需要穿丝，通用性也较差。,板式支撑方式装夹,5复式支撑方式,在工作台面上装夹专用夹具并校正好位置，再将工件装夹于其中。对于批量加工可大大缩短装夹和校正时间，提高效率。,复式支撑方式,（二）工件的调整,1用百分表找正,用磁力表架将百分表固定在丝架或其它位置上，百分表的测量头与工件基面接触，往复移动工作台，按百分表指示值调整工件的位置，直至百分表指针的偏摆范围达到所要求的数值。找正应在相互垂直的三个方向上进行。,用百分表找正,2划线法找正,工件的切割图形与定位基准之间的相互位置精度要求不高时，可采用划线法找正，如图所示。利用固定在丝架上的划针对准工件上划出的基准线，往复移动工作台，目测划针、基准间的偏离情况，将工件调整到正确位置。,划线法找正,四、加工参数的选择,（一）脉冲参数的选择,脉冲电源的波形及参数的影响是相当大的，如矩形波脉冲电源的参数主要有电压、电流、脉冲宽度、脉冲间隔等。所以根据不同的加工对象选择合理的电参数是非常重要的。,应用,脉冲宽度t,i,/,s,电流峰值I,e,/A,脉冲间隔t,0,/,s,空载电压/V,快速切割或加大厚度工件R,a,2.5,m,2040,大于12,为实现稳定加工,一般选择,t,0,/t,i,=3,4,以上,一般为7090,半精加工R,a,=1.252.5,m,620,612,精加工R,a,|Xe|时，取Gy；|Xe|Ye|时，取Gx；|Xe|=|Ye|时，取Gx或Gy均可。,斜线的计数方向,2加工圆弧,圆弧计数方向的选取，应看圆弧的终点的情况而定，从理论上讲，应该是当加工圆弧达到终点时，走最后一步的是哪个坐标，就应选此坐标作为计数方向。实际加工中，将45线作为分界线，当圆弧终点坐标为（Xe，Ye）时，若|Xe|Ye|时，取Gy；|Ye|Xe|时，取Gx；|Xe|=|Ye|时，取Gx或Gy均可。,圆弧的计数方向,（四）计数长度J,当计数方向确定后，计数长度J是指被加工图形在计数方向坐标轴上的投影长度（即绝对值）的总和，以m为单位。,1对于斜线,加工图所示斜线OA，其终点为A（Xe,Ye），且YeXe，因为|Ye|Xe|，OA斜线与X轴夹角大于45时，计数方向取Gy，斜线OA在Y轴上的投影长度为Ye，故J=Ye,斜线的G和J,2跨两象限的圆弧,加工图所示圆弧，加工起点A在第四象限，终点B(Xe,Ye)在第一象限，因为加工终点靠近Y轴，|Ye|Xe|，计数方向取Gx；计数长度为各象限中的圆弧段在X轴上投影长度的总和，即J=J,X1,+J,X2,。,跨两象限的圆弧的G和J,加工如图所示圆弧，加工终点B(Xe,Ye)，因加工终点B靠近X轴，|Xe|Ye|，故计数方向取Gy，J为各象限的圆弧段在Y轴上投影长度的总和，即J=J,y1,+J,y2,+J,y3,。,3跨多个象限圆弧,跨多个象限圆弧的G和J,（五）加工指令Z,1.直线段,加工指令,a）直线加工指令 b）坐标轴上直线加工指令,2.圆弧,加工指令,c）顺时针圆弧指令 d）逆时针圆弧指令,（六）应用举例,例 7-1,加工如图所示斜线OA，终点A的坐标为Xe=17mm，Ye=5mm，写出加工程序。,其程序为：,B17000B5000B17000GxL1,在斜线段的程序中X和Y值可按比例缩小同样倍数，故程序可写为：,B17 B5 B17000GxL1,例 7-2,加工图中所示直线，其长度为21.5mm，写出其程序。,在与坐标轴重合的程序中，X或Y的数值即使不为零，也不必写出。因此，相应的程序为：,BBB021500GyL2,例 7-3,加工如图示圆弧，加工起点的坐标为A(-5,0),试编制程序,。,其程序为：,B5000 BB010000GySR2,例 7-4,加工图示的1/4圆弧，加工起点A（0.707,0.707），终点为 B(-0.707,0.707)，试编制程序。,相应的程序为：,B707 B707 B001414GxNR1,由于终点恰好在45线上，故也可取Gy，则,B707 B707 B000586GyNR1,例 7-5,加工如图所示圆弧，加工起点为A（-2，9），终点为B（9，-2），编制加工程序。,圆弧半径：R=m=9220m,计数长度：J,YAC,=9000m,J,YCD,=9220m,J,YDB,=R-2000m=7200m,则J,Y,=J,YAC,+J,YCD,+J,YDB,=（9000+9220+7220）m=25440m,其程序为：,B2000 B9000 B025440GyNR2,例 7-6,将凸凹模零件用3B格式编写程序单。,（1）求电极丝中心轨迹坐标,求E点的坐标值：,因两圆弧的切点必定在两圆弧的连心线OO,1,上。直线OO,1,的方程为Y=(2.75/3)X。故可求得E点的坐标值X、Y为：X=-1.570mm Y=-1.493mm,其余各点坐标可直接从图形中求得到，见下表。,切割型孔时电极丝中心至圆心O的距离（半径）为：R=（）mm=1.04mm,交点,X,Y,交点,X,Y,圆心,X,Y,B,-3.74,-2.11,G,-3,0.81,O1,-3,-2.7