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1、数控电火花线切割实验一、实验目的 1了解数控电火花线切割机床加工的原理、特点和应用以及编程方法和格式。2了解局域网络条件下计算机辅助制造的概念和加工过程。3熟悉数控电火花线切割机床的操作方法。二、实验内容1简单图形手工编程练习；2设计二维创意图形，利用线切割编程软件在计算机上修改图形并生成线切割加工程序；3切割加工二维创意图形。三、实验设备1硬件设备；数控电火花线切割机床、计算机、扫描仪、超声波清洗机、塑封机等，参看图1-1、图1-2、图1-3、图1-4。2软件：图形矢量化软件，图形修改软件，电火花数控线切割机床控制软件。图1-1数控电火花线切割机床图1-2计算机局域网络 图1-3 塑封机 图
2、1-4 超声波清洗机 四、相关基本知识介绍1数控电火花线切割加工原理、特点和应用数控电火花线切割加工是电火花加工的一个分支，它是用一根移动的导线（电极丝）作为工具电极对工件进行切割，故称线切割加工。其基本原理如图1-5所示。电极丝接脉冲电源的负极，工件接脉冲电源的正极。脉冲电源发出一连串的脉冲电压，加到工件电极和工具电极上。电极丝与工件之间施加足够的具有一定绝缘性能的工作液（图中未画出）。当电极丝与工件的距离小到一定程度时，大约是0.01mm左右，在脉冲电压的作用下，工作液被击穿，在电极丝与工件之间形成瞬间放电通道，产生瞬时高温，其温度可高达8000以上，高温使工件局部熔化甚至汽化而被蚀除下来
3、。若工作台带动工件不断进给，就能切割出所需要的形状。在实际生产中电极丝在正常使用一段时间后，它会不断地变细，说明电极丝在蚀除工件的同时自己也在被蚀除。 数控电火花线切割机床程序输入方法有：磁盘输入、网络传输数据等。数控电火花线切割机床能加工各种高硬度、高强度、高韧性和高脆性的导电材料，如淬火钢、硬质合金等。加工时，电极丝与工件始终不接触，有0.01mm左右的间隙，几乎不存在切削力；能加工各种冲模、凸轮、样板等外形复杂的精密零件及窄缝等；尺寸精度可达0.020.01mm，表面粗糙度Ra值可达1.6m。图1-5 线切割加工原理图2数控电火花线切割机床组成部分 电火花数控线切割机床由机床主体、工作液
4、循环系统、脉冲电源和数控装置四部分组成。（1） 机床主体部分机床主体部分由床身、立柱、运丝机构、工作台等组成。床身-用于支撑和连接工作台、运丝机构。采用T型床身，长轴在下，短轴在上，从而使机床运行更加稳定可靠，承重更大。工作台-用于安装并带动工件在工作台面内做X，Y两个方向的移动。工作台分上下两层，采用伺服电机直接带动精密滚珠丝杆转动，既有益于提高数控系统的响应速度和灵敏度，又能实现高定位精度和重复定位精度，有效保证工件的加工精度。工作台的有效行程为：320mm400mm。运丝机构-由钼丝，丝架、导轮、导电块、过轮、卷丝筒、涨丝机构组成。卷丝筒由三相异步电动机驱动，该电机由变频器直接控制，可实
5、现无极平滑调速，其调速范围在11.7m/s1.7m/s之间。丝筒往复移动完成排丝运动。换向开关通过改变电机相线，实现卷丝筒正反方向运转。U、V工作台-在立柱的升降装置部位安装有一个小十字托板机构，十字托板与上线架紧固连接，使U、V工作台的运动带动上线架沿X轴、Y轴方向移动，以满足切割锥度的要求。（2）工作液循环系统-由管路、水泵、过滤芯、水箱组成。当水泵工作时，工作液通过管路喷至钼丝上，利用钼丝的高速运动，使工作液包住钼丝形成绝缘层，通过回水管路，将工作液流回水箱，经过滤后反复使用。工作液起绝缘、排屑、冷却的作用。（3）脉冲电源脉冲电源又称高频电源，其作用是把普通的50Hz交流电转换成高频率的
6、单向脉冲电压。加工时，电极丝接脉冲电源的负极，工件接正极，脉冲电源的作用是提供切割所需要的能源。（4）控制柜控制柜由计算机数控系统、机床电气部分组成。数控系统可控制机床执行部件实现各种平面图形、上下异形的椎度加工、多次切割加工等操作。数控系统还具备：短路回退、断丝保护、掉电记忆、自动找正等功能。数控系统可接受ISO、3B、4B等格式代码的加工程序。五、数控电火花线切割加工程序的编制方法1程序格式NRBXBYBJGZ程圆间X间Y间计计加序弧隔坐隔坐隔数数工段半符标符标符长方指号径值值度向令其中间隔符B的作用是将X、Y、J数码区分开来。这种程序格式称为“3B格式”。加工直线时，R为零。在一个完整程
7、序的最后应有停机符“FF”，表示程序结束。（1）坐标系和坐标值X、Y的确定平面坐标系是这样规定的：面对机床操作台，工作台平面为坐标平面，左右方向为X轴，且右方为正；前后方向为Y轴，且前方为正。坐标系的原点随程序段的不同而变化：加工直线时，以该直线的起点为坐标系的原点，X、Y取该直线终点的坐标值；加工圆弧时，以该圆弧的圆心为坐标系的原点X、Y取该圆弧起点的坐标值。坐标值的负号均不写，单位为m。（2）计数方向G的确定不管是加工直线还是圆弧，计数方向均按终点的位置来确定。具体确定的原则如下：加工直线时，计数方向取直线终点靠近的那一坐标轴。例如，在图1-6中，加工直线OA，计数方向取X轴，记作GX；加
8、工OB，计数方向取Y轴，记作GY：加工OC，计数方向取X轴、Y轴均可，记作GX或GY。加工圆弧时，终点靠近何轴，则计数方向取另一轴。例如：在图1-7中，加工圆弧AB，计数方向取X轴，记作GX；加工MN，计数方向取Y轴，记作GY；加工PQ，计数方向取X轴、Y轴均可，记作GX或GY。图1-6 直线计数方向的确定 图1-7 圆弧计数方向的确定（3）计数长度J的确定计数长度是在计数方向的基础上确定的，是被加工的直线或圆弧在计数方向的坐标轴上投影的绝对值总和，单位为m。例如，在图1-8中，加工直线OA，计数方向为X轴，计数长度为OB，数值等于A点的X坐标值。在图1-9中，加工半径为0.5mm的圆弧MN，
9、计数方向为X轴，计数长度为5003=1500m，即MN中三段90o圆弧在X轴在投影的绝对值总和。图1-8 直线计数长度的确定 图1-9 圆弧计数长度的确定（4）加工指令Z的确定加工直线时有四种加工指令：L1、L2、L3、L4。如图1-10所示，当直线处于第I象限（包括X轴而不包括Y轴）时，加工指令记作L1；当处于第II象限（包括Y轴而不包括X轴）时，记作L2，L3，L4依此类推。加工顺圆弧时有四种加工指令：SR1、SR2、SR3、SR4。如图1-11所示，当圆弧的起点在第I象限（包括Y轴而不包括X轴）时，加工指令记作SR1；当起点在第II象限（包括X轴而不包Y轴）时，记作SR2；SR3、SR4
10、依此类推。加工逆圆弧时有四种加工指令：NR1、NR2、NR3、NR4。如图1-12所示，当圆弧的起点在第I象限（包括X轴而不包括Y轴）时，加工指令记作NR1；当起点在第II象限（包括Y轴而不包括X轴）时，记作NR2；NR3、NR4依此类推。图1-10直线指令的确定 图1-11顺圆弧指令的确定 图1-12逆圆弧指令的确定2编程方法以图1-13所示样板零件为例，介绍编程方法。图1-13 样板零件（1）确定加工路起。起始点为A，加工路线按照图中所标的进行，共分六个程序段。（2）计算坐标值。按照坐标系和坐标X、Y的规定，分别计算程序段的坐标值。（3）填写程序单，按程序标准格式逐段填写N、R、B、X、B
11、、Y、B、J、G、Z，见表1-1。表1-1编程举例NRBXBY BJGZ10B0B10000B10000GYL2210000B0B10000B20000GXNR430B0B10000B10000GYL240B30000B8040B30000GXL350B0B23920B23920GYL460B30000B8040B30000GXL4FF六、CAXA软件的使用方法在将图形扫描、矢量化完毕后，需要将矢量图形做进一步的编辑处理，编辑图形的软件为CAXA，下面首先介绍CAXA软件的部分使用方法。1.CAXA电子图版的用户界面图1-14 CAXA工作界面2.工作界面介绍在电脑桌面双击CAXA图标 ，即可
12、进入其工作界面，如图1-14所示。1) 菜单栏-依次包括“文件”“编辑”“显示”“幅面”“绘制”“查询”“设置”“工具”“线切割”“帮助”。单击其中一项，会弹出相应的下拉菜单：（1）若右侧有“ ”的菜单项，表示还有子菜单可以打开。（2）若右侧没有内容的菜单项，单击后执行该命令。2）工作界面包含若干工具栏，如图1-15所示。其中包括“标准”“属性”“绘制工具”“常用”等，打开或者关闭工具栏的方法是：在工具栏空白处点击右键弹出快捷菜单，在想要打开或关闭的工具栏名称处点击左键选中或取消该工具栏。鼠标单击工具栏中的命令，即可使用该命令绘图。图1-15 工具栏3）在图形界面下方有两行特殊工具栏，第一行为
13、立即菜单，第二行为命令栏。如图1-16所示，在没有任何命令被选中时，立即菜单为空白状态，命令栏仅显示“命令：”。图1-16 立即菜单与命令栏（1）立即菜单-当有命令被选中时，立即菜单会显示出该命令的各个具体选项，如图1-17为直线命令被选中时的立即菜单，菜单中有若干子命令，选择之后决定该直线命令的画法，以直线命令为例，除了“两点线”（即选择两点确定一条直线）外，子菜单中还有“平行线”“角度线”“角等分线”等画法；“连续”（表示可连续选择点来画出若干段连续的直线）菜单中还可选择“单个”（画一条直线）；“非正交”处还可以选择“正交”等等。利用这些立即菜单的子命令，可以应对不同的绘图需要做相应的选取
14、。图1-17 直线命令的立即菜单（2）命令栏-当有命令被选中时，命令栏会出现文字提示，表示该命令下一步应寻找的点或将要执行的动作，如图1-18为圆命令被选中时的命令菜单，因为圆命令立即菜单的默认选项是“圆心_半径”，即先确定圆心点，再确定圆半径画圆。所以命令菜单首先显示“圆心点”，提示现在需要选择一个圆心点。注意：命令栏的命令是在不断改变的，如当圆心点选好后，命令栏会提示下一步动作，即“输入半径或圆上一点”，如图1-19所示。 图1-18 第一个圆命令的命令栏 图1-19 第二个圆命令的命令栏3.基本操作介绍1）常用按键功能（1）鼠标左键-通常用于选择命令，选择点，拾取线，框选；鼠标右键等同于键盘的回车键，即确定当前操作命令和重复使用前一个命令；（2）按Esc键-终止或取消当前命令。（3）按空格键-若需要选特殊点，在选点之前按空格键，鼠标光标处出现下拉菜单，选择如“交点”“端点”“切点”“垂足”等特殊点，即可在图形中利用光标捕捉相应点的位置。2）常用命令使用方法在修改图形过程中，可根据修改需要选择相应命令，现介绍其中常用命令的使用方法。（1）直线-在基本曲线工具栏中单击直线命令，首先在屏幕左下角立即菜单处选择直线
