第六章 数控电火花

Click to edit Master title style,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第六章 数控电火花加工设备的编程与操作,第一节 数控电火花线切割加工机床,一、电火花线切割的加工原理与特点,1电火花线切割的加工的原理与特点,线切割加工是利用移动的细金属导线（铜丝或钼丝）做为负电极，对导电或半导电材料的工件（作为正电极）进行脉冲火花放电，切割成型的一种工艺方法，如图6-1所示。,2.电火花线切割工艺特点,（1）可以完成一般切削加工方法难以或无法完成的复杂形状的工件的加工。,（2）适宜于加工低刚度工件及细小零件。,（3）材料的利用率高，能有效地节约贵重金属。,（4）便于实现加工过程的自动化控制。,（5）使冲模加工的凹、凸模间隙可以任意调节。,3.电火花线切割加工的应用,表6-1电火花线切割的应用,应用领域,应用举例,模具加工,冲模、粉末冶金模、拉拔模、挤压模,电火花成型加工的电极加工,形状复杂的电极、穿孔用电极、带锥度电极,轮廓量具、刀具、样板的加工,各种卡板量具、模板、成形刀具,试制品和特殊形状零件的加工,试制件、单件、小批量零件、凸轮、异型槽、窄槽、淬火零件,特殊用途、特殊材料零件的加工,材料试样、硬质合金、半导体材料、化纤喷嘴,二、数控电火花线切割加工机床的组成及主要技术参数,1.数控电火花线切割加工机床的组成,快走丝和慢走丝线切割机床的区别见表6-2。,快走丝,慢走丝,线电极材料,线径,运丝方式,运丝速度,工作液,加工精度,表面粗糙度,钼丝,0.10.25,双向往返循环,300-700m/min,乳化液,0.01mm,Ra值为0.631.25um,铜丝,0.10.35,单向通过加工区域，不重复,3m/min左右,去离子水,0.001mm,Ra值为0.30.8um,表6-2快、慢走丝线切割机床的区别,2.数控电火花线切割机床的主要技术参数,（1）主要技术参数（AP200L慢走丝线切割机床）,最大工件尺寸 300mmx270mmx100mm,最大工件质量 50kg,工作台行程（X*Y*Z)220mmx150mmx120mm,辅助轴移动距离(U*V)35 mm*35mm,斜度加工角度 7,电极丝直径,0.05 0.20mm,电极丝走丝速度 最大15m/min,电极丝张力 0.32.5N,工作液 去离子水,工作液容量 380L,工作液过滤方式 纸质过滤器,机床主体尺寸 2050mmx2665mmx2220mm,机床主体质量 2800kg,(2)数控装置主要参数,电源输入规格 220V、50HZ,用户存储容量 编辑区域：10MB,保存区域：50MB,显示方式 10.4液晶显示器,键盘 标准101键盘,指令方式 增量/绝对,输入范围 9999 9999.999/99 999.9999（可切换）,放电加工条件登录功能 可登1000个条件C000C999,偏置功能 可登1000个偏置H000H999,子程序嵌套级 50,坐标系个数 60,联动轴数 4,插补功能 直线、圆弧,最小指令单位 0.0001mm,最小驱动单位 0.0001mm,三、数控电火花线切割加工机床的主要装置,1.机械装置,（1）工作台,数控线切割机床常采用XY轴向移动工作台，又称为十字工作台，是用来装夹工件并相对线电极进行插补运动的部分。,（2）走丝系统,快走丝线切割机床的线电极被整齐地排列在一只由普通电动机驱动的储丝筒上，如图6-2所示。,2.脉冲电源装置,脉冲电源是数控线切割机床最重要的组成部分，是决定线切割加工工艺指标的关键部件。,脉冲电源组成如图6-4所示。,主振级,前置放大级,功率放大级,低压直流,高压直流,火花间隙,图6-4脉冲电源组成,3.工作液与供给系统,工作液的主要作用：能够恢复极间绝缘，产生放电的爆炸压力，冷却线电极和工件，排除电蚀产物。快走丝线切割机床最常用的工作液是乳化液，慢走丝线切割机床最常用的是纯水。,工作液供给系统主要由电泵、储液箱、管路、阀、喷头及过滤装置等组成。,四、数控电火花线切割加工机床加工程序的编制,1.工艺处理,（1）图样分析,（2）工艺基准的选择,（3）加工路线的选择,（4）穿丝孔位置的确定,2.加工程序的编制,（1）ISO格式编程,加工起点确定 G92,编程格式：G92 X_Y_;,功能：确定程序的加工起点。,说明：X、Y表示起点在编程坐标系中的坐标。,镜像加工指令 G05G12,在加工和原工件形状对称的工件时，可以利用原来的程序加上镜像加工指令，即可方便地得到新程序。镜像加工指令单独成为一个程序段，在该程序段以下的程序段中XY坐标按照一定的关系式变化，直到取消镜像指令为止。,编程格式：G05；,功能：X轴镜像。,关系式：X=-X,编程格式：G06；,功能：Y轴镜像。,关系式:Y=-Y,例：N10 G92 X0 Y0;,N20 G01 X10000 Y25000;,N30 G01 X20000;,X轴镜像后程序段：,N10 G92 X0 Y0;,N20 G05;,N30 G01 X10000 Y25000;,N40 G01 X20000;,编程格式：G07；,功能：X、Y轴交换。,关系式：X=Y,Y=X。,例：完成图6-8的程序编制。,编程格式：G08；,功能：X轴镜像、Y轴镜像（相当于同时执行G05、G06)。,关系式：X=-X,Y=-Y。,编程格式：G09；,功能：先X轴镜像，再X、Y轴交换（相当于同时执行G05后再执行G07)。,关系式：X=-X,然后X=Y,Y=X。,编程格式：G10；,功能：先Y轴镜像，再X、Y轴交换（相当于同时执行G06后再执行G07)。,关系式：Y=-Y,然后X=Y,Y=X。,编程格式：G11；,功能：先X、Y轴镜像，再X、Y轴交换,关系式：X=-X,Y=-Y,然后X=Y。,编程格式：G12；,功能：取消镜像。,电极丝半径和放电间隙补偿指令G41、G42、G40,编程格式：G41 D_;,功能：左补偿。,说明：D为电极丝半径和间隙之和。,编程格式：G42 D_;,功能：右补偿。,编程格式：G40;,功能：取消补偿。,例6-1 编制一凸模加工程序，如图6-9所示，电极丝直径,0.15mm,放电间隙0.01mm。,程序如下：,N10 G92 X-20000 Y-20000;,N20 G41 D85;,N30 G01 X-10000 Y-10000;,N40 G01 X-20000 Y-10000;,N50 G02 X-20000 Y10000 I0 J10000;,N60,G01 X-10000 Y10000,；,N70 G01 X-10000 Y20000,；,N80 G02 X10000 Y20000 I10000 J0,；,N90 G01 X10000 Y10000,；,N100 G01 X20000 Y10000,；,N110 G02 X20000 Y-10000 10 J-10000,；,N120 G01 X10000 Y-10000,；,N130 G01 X10000 Y-20000,；,N140 G02 X-10000 Y-20000 I-10000 J0,；,N150 G01 X-10000 Y-10000,；,N160 G40,；,N170 G01 X-20000 Y-20000,；,N180 M02,；,锥度加工指令 G51、G52、G50,加工带锥度的工件时，用工件下平面尺寸编程。由上平面加工轨迹相对于下平面加工轨迹的偏置方向决定工件加工后的形状，分左偏和右偏两种。另外还要给出下导轮到工作台的高度W、工件的厚度H、工作台到上导轮的高度S，如图610所示。,编程格式：G51 A_；,功能：左偏。,说明：沿加工轨迹方向看，电极丝上端在底平面加工轨迹的,左边，如图611b所示。A为锥度值。,编程格式：G52 A_；,功能：右偏。,说明：沿加工轨迹方向看，电极丝上端在底平面加工轨迹的,右边，如图611a所示。,编程格式：G50；,功能：取消锥度。,锥度加工左、右偏置示例如图611所示。,例62 编制一圆台加工程序，如图611a所示。圆台底圆直径,40mm，高50mm,锥度为4：1，电极丝直径为,015 mm，放电间隙0.01 mm。,程序如下：,N10 G92 X-30000 Y0；,N20 W60000：,N30 H50000；,N40 S100000：,N50 G52 A4；,N60 G41 D85；,N70 G01 X-20000 Y0；,N80 G02 X20000 Y0 120000 J0,；,N90 G02 X-20000 Y0 I-20000 J0,；,N100 G50,；,N110 G40,；,N120 G01 X-30000 Y0,：,N130 M02,；,(2)3B格式编程,3B指令的程序段格式为,B,X,B,y,B,J,G_Z _；,符 号,名 称,作 用,备 注,B,分隔符,分隔X、y、,J,，避免混淆,当X或y为零省略时，分隔符B不能省写,X、Y,坐标值,加工斜线时，坐标原点移至加工起点。X，y为终点坐标值。加工圆弧时，坐标原点移至圆心。X，y为圆弧起点的坐标值,当直线平行于坐标轴时，X=y=0,符 号,名 称,作 用,备 注,J,计数长度,用于控制加工长度。等于加工线段在选定坐标轴上的投影长度,直线：为投影长度较大的坐标轴上的投影,圆弧：各象限投影绝对值之和,G,计数方向,计数时选择作为投影轴的坐标轴方向,以X,e,，y,e,表示X和y方向终点坐标,对斜线：,当|X,e,|y,e,|时取G,X,当|y,e,|X,e,|时取G,y,，,对圆弧：,当|X,e,|y,e,|时取G,y,，,当|y,e,|X,e,|时取G,X,Z,加工指令,用来传达机床发出的命令,直线：L,1,、L,2,、L,3,、L,4,顺圆：SR,1,、SR,2,、SR,3,、SR,4,逆圆：NR,1,、NR,2,、NR,3,、NR,4,直线：由终点所在象限决定。当终点在坐标轴上时，X轴正向为L,1,，反向为L,3,；Y轴正向为L,2,，反向为L,4,圆弧：由圆弧起点所在象限决定。当起点在坐标轴上时，由切割的运动趋势决定R,1,、R,2,、R,3,、R,4,五、数控电火花线切割加工的操作要点,数控电火花线切割加工的工作过程如图6-12所示。,1.工件的装夹,(1)数控线切割加工对工件装夹的基本要求,工件的装夹基准面应清洁无毛刺。,夹具精度要高。如图6-13所示。,装夹工件的位置要有利于工件的找正，并能满足加工行程的需要。,装夹工件的作用力要均匀，不得使工件变形。,加工批量零件时，最好采用专用夹具，以提高效率。,细小、精密、壁薄的工件应固定在辅助工作台或不易变形的辅助夹具上，如图,614,所示。,(2)工件的装夹方式,悬臂支承方式，如图615a所示。,两端支承方式，如图615b所示。,桥式支承方式，如图615c所示。,板式支承方式，如图615d所示。,复式支承方式，如图615e所示。,2.线电极的位置校正,（1）目视法,(2)火花法,（3）自动找中心,3.加工参数的确定,（1）脉冲宽度,（2）脉冲间隔,（3）峰值电流,（4）进给速度,（5）走丝速度,六、数控电火花线切割加工实例,例6-3 加工一防松垫圈，如图6-20a所示。,1.工艺分析,按单件生产来处理，尽管该零件为冲压件，但从加工成本考虑，采取不制作模具的铣削和切割方法都可以。但考虑该零件很薄，不易铣削，故选用线切割方法最为合理。,2.确定工艺基础,选择底平面作为定位基准面，孔的中心作为工艺尺寸基准，并作为加工内孔时的穿丝点。,3.确定加工路线,加工内孔时对工件的强度影响不大，采用顺、逆方向加工均可。加工外轮廓时，应向远离工件夹具的方向进行加工，避免加工中因内应力释放引起工件变形。该零