{数控加工管理}第3章数控高速走丝线切割

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1、第3章 数控高速走丝线切割,3.1 线切割机床加工概述 3.2 机床结构组成与性能 3.3 编程规则与程序输入 3.4 基本操作方法 3.5 线切割加工工艺及应用 3.6 常见故障及其排除方法,3.1 线切割机床加工概述,3.1.1 电火花线切割机床的分类 (1) 按控制方式分:有靠模仿形控制的、 光电跟踪控制的、 数字程序控制的线切割机床等。 (2) 按加工特点分:有大、 中、 小型以及普通直壁切割型与锥度切割型。 (3) 按走丝速度分:有高速走丝方式和低速走丝方式的线切割机床。,我国机床型号的编制是根据JB/T 7445.11994特种加工机床:种类划分和JB/T 7445.21998特种

2、加工机床:型号编制方法的规定进行的。 机床型号由汉语拼音字母和阿拉伯数字组成， 它表示机床的类别、 特性和基本参数。例如， 数控电火花线切割机床型号DK7725的含义如下:,3.1.2 数控电火花线切割机床的主要技术参数 表3-1为国家已颁布的电火花线切割机床参数(GB 792587)标准。,表3-1 电火花线切割机床参数(GB 792587),数控电火花线切割机床的主要技术参数包括： 工作台行程(纵向行程和横向行程)、 最大切割厚度、 加工表面粗糙度、 加工精度、 切割速度以及数控系统的控制功能等。 表3-2为DK77系列数控电火花线切割机床的主要型号及技术参数。,表3-2 DK77系列数控

3、电火花线切割机床的主要型号及技术参数,3.1.3 线切割加工的安全技术规程 (1) 操作者必须熟悉线切割机床的操作技术， 开机前应按设备润滑要求， 对机床有关部位注油润滑。 (2) 操作者必须熟悉线切割加工工艺， 恰当地选取加工参数， 按规定操作顺序操作， 防止造成短路、 断丝等故障。 (3) 用手摇柄操作贮丝筒后， 应及时将手摇柄拔出， 防止贮丝筒转动时将摇柄甩出伤人。,(4) 正式加工工件之前， 应确认工件位置已安装正确， 防止碰撞丝架和因超程撞坏丝杠、 螺母等传动部件。 (5) 开始切割时， 先开贮丝筒， 再开工作液， 最后开脉冲电源。 (6) 尽量消除工件的残余应力， 防止切割过程中工

4、件爆裂伤人。,(7) 在检修机床、 机床电器、 脉冲电源、 控制系统时， 应注意适当地切断电源， 防止触电和损坏电路器件。 (8) 定期检查机床的保护接地是否可靠， 注意各部位是否漏电。 (9) 一旦发生因电器短路造成火灾时， 应首先切断电源， 立即用合适的灭火器灭火， 不准用水救火。 (10) 停机时， 与开始切割时操作顺序相反， 应先停高频脉冲电源， 后停工作液， 让电极丝运行一段时间， 并等贮丝筒换向后再停走丝。,3.2 机床结构组成与性能,数控高速走丝线切割机床一般由数控装置、 机床本体、 供液系统、 走丝机构、 工作台、 高频脉冲电源等组成。 图3-1所示是用PC机控制的DK7725

5、EJ数控高速走丝线切割机床。,图3-1 用PC机控制的高速走丝线切割机床,3.2.1 走丝机构 走丝机构的功用， 一方面使电极丝来回快速走丝， 另一方面把电极丝整齐地来回排绕在贮丝筒上， 如图3-2所示。 走丝机构有如下特点： (1) 贮丝筒组合件旋转时， 其径向跳动小于0.02 mm， 否则可能引起电极丝抖动， 出现断丝现象。 (2) 为了保证贮丝筒上整齐排绕电极丝， 不出现叠丝现象， 在贮丝筒组合件转动时， 必须让贮丝筒作相应的轴向位移， 且轴向位移应平稳和轻便。,(3) 贮丝筒组合件由三相四极交流马达通过弹性联轴节直接带动， 保证电极丝走速为810 m/s。 采用弹性联轴节可以减缓因走丝

6、换向带给贮丝筒的冲击。 (4) 为了循环使用电极丝， 必须要让贮丝筒能自动正反转换向。,图3-2 循环走丝机构,3.2.2 丝架 丝架应满足如下要求： (1) 有足够的刚度和强度， 确保电极丝来回高速走丝时， 丝架头部应没有向上或向下的变形现象。 (2) 丝架上装有导电装置， 使电极丝与高频电源的负极相接。 (3) 导轮与丝架之间必须有良好的绝缘， 防止导轮或支承轴承产生电蚀现象。 (4) 上下导轮的轴线应平行， 否则会使上下导轮产生单边磨损。,图3-3 可调式丝架结构示意图,3.2.3 工作台 为了使工作台阻力小、 运动灵活， 一般都采用滚动导轨结构。 有的机床采用交叉滚柱代替滚珠。 滚动导

7、轨形式如图3-4所示。,图3-4 工作台导轨的结构形式,若因安装或使用中变形等原因， 丝杠与螺母的螺纹间有了间隙， 则当丝杠的转动方向改变时， 螺母不能立即随之改变移动方向， 只有当丝杠转过某一角度后， 螺母才开始随着移动。 这样丝杠便有了一段没有产生传动效果的空行程。 此时因系统照样在进行转角计数， 但实际上并没有产生有效移动， 因此直接造成了机床的加工误差， 即空程误差。 消除空程误差的方法是尽量减小这个间隙。 比如可采用弹性螺母径向调节法来消除间隙。 如图3-5所示， 将螺母一端的外表面加工成圆锥形， 并在其径向开四条窄槽， 使螺母在径向收缩时带有弹性。,图3-5 弹性预紧螺母,3.2.

8、4 机床本体 床身台面用于固定走丝机构、 丝架和工作台， 里面安装高频脉冲电源、 工作液循环装置和机床电器等。 为了减少热源， 提高精度， 有的厂家把机床电器放置在床身之外。 床身的面板上安装操作必须的按钮开关、 旋钮和电流表等。,3.2.5 控制系统 1 单片微机控制系统 图3-6所示是采用单片微机控制的高速走丝线切割机床的控制面板。 这类控制系统一般具有如下功能： (1) 程序输入。 (2) 具有图形缩放、 象限变换及对称加工的功能。 (3) 电极丝偏移功能。,(4) 齿隙补偿功能。 (5) 回退功能。 (6) 具有对加工暂态随时检查的功能以及逆向加工功能。,图3-6 控制系统面板,2 P

9、C机控制的系统 图3-7所示为一DK7725EJ型高速走丝线切割机床的软件系统控制面板， 采用486以上微机， 编程、 控制为一体。 系统具有如下特点： (1) 上下异形面， 大锥度工件加工。 (2) 双CPU结构， 编程控制一体化， 加工时可同机编程。,(3) 放电状态波形显示， 自动跟踪， 无需变频调节。 (4) 支持ISO、 3B代码方式控制。 (5) 加工轨迹实时跟踪显示工件轮廓三维造型。 (6) 屏幕控制台方式， 全部操作均用鼠标实现， 方便直观。 (7) 现场数据停电记忆， 上电恢复， 无需维护。 (8) 绘图式(YH)线切割自动编程系统。,图3-7 基于PC的软件系统控制面板,3

10、.2.6 机床技术性能 数控高速走丝线切割机床可用于加工各种由圆弧和直线构成的图形形状的冲裁模中的各种模板零件、 型腔模中的通孔零件或镶件、 新产品试制零件、 成形刀具、 样板、 卡规、 凸轮等， 可用圆弧或直线来近似加工由其他曲线构成图形的零件， 如摆线、 渐开线齿轮等。 特别是可以通过控制改变线径补偿的方法来先后加工出具有配合要求的模具零件。 高速走丝线切割机床的主要技术性能指标如表3-3所示。,表3-3 高速走丝线切割机床的主要技术性能指标,3.3 编程规则与程序输入,3.3.1 程序编制规则 高速走丝线切割机床用的3B程序格式为： B JX B JY B J G Zn ,1 编程坐标系

11、的建立 尽管对3B格式程序来说， 程序中的数据与坐标原点所处的位置无关， 但其总的坐标轴方向应该是确定不变的， 否则将无法放置到机床上。 2 基本坐标计数的确定 直线： 应先将坐标原点假想地移到该线段的起点上， 求得线段终点在该假想坐标系中的坐标值(X， Y)。,平行轴线： 经假想平移后， 与坐标轴重合的直线段， 即图形中与原始X、 Y坐标轴方向平行的直线段。 无论该线平行于哪根轴， 都按JX=JY=0处理。 斜线： 指图形中， 与X、 Y坐标轴方向夹角都不为0的直线。 此时， JX=|X|， JY=|Y|。 圆弧： 先将坐标原点假想地移到该圆弧的圆心上， 若圆弧起点与终点在该坐标系中的坐标分

12、别为(X1， Y1)和(X2， Y2)， 则JX=|X1|， JY=|Y1|。,3 主计数轴与主计数长度的确定 直线： 先假想地将坐标系原点移到该线段的起点上， 再看线段终点所处的位置， 按图3-8(a)所示以45的线分界。 在阴影区内时， 主计数轴为GX； 在非阴影区内时， 主计数轴为GY。 亦即在假想坐标系里终点坐标X和Y值中哪个大， 则哪个轴即为主计数轴(当终点刚好在45线上时， 从理论上讲， 应该是在插补运算加工过程中最后一步走的是哪个轴， 就取该轴作主计数轴。,因此， 1、 3象限取GY， 2、 4象限取GX)。 相应地， 主计数长度即为终点在该主计数轴上的坐标值。 若线段终点在该假

13、想坐标系中的坐标为(X， Y)， 则： |X|Y|时， 记为GX， J=|X|； |Y|X|时， 记为GY， J=|Y|。 此规则同样适于平行轴线。,图3-8 主计数轴的确定,图3-9 计数长度的确定,圆弧： 同样将坐标原点假想地移到该圆弧的圆心上， 看圆弧终点所处的位置， 同样按图3-8(b)所示以45的线分界。 在阴影区内时， 主计数轴为GX; 在非阴影区内时， 主计数轴为GY。 而圆弧段的主计数长度则为在主计数轴方向上， 从圆弧起点到圆弧终点所走过的总的投影长度， 如图3-9所示。,4 加工指令 同样地， 直线时将坐标原点移到线段起点上， 圆弧时将坐标原点移到圆心上， 再进行如图3-10

14、所示的判断。,图3-10 加工指令的确定,直线： 根据直线终点所处的象限有L1、 L2、 L3、 L4四种指令。 圆弧段加工指令根据从起点到终点的圆弧加工走向有顺圆和逆圆之分。 顺圆： 根据圆弧起点所处的象限有SR1、 SR2、 SR3、 SR4四种指令。 逆圆： 根据圆弧起点所处的象限有NR1、 NR2、 NR3、 NR4四种指令。,程序书写时， 对平行轴线， 其格式通常是： B B B J G Zn 对于斜线与圆弧， 其格式通常是： B JX B JY B J G Zn,对于具有公差的尺寸数据， 根据大量的统计， 加工后的实际尺寸大部分是在公差带的中值附近， 因此应采用中差尺寸编程。 中差

15、尺寸的计算公式为,中差尺寸=基本尺寸+,上偏差+下偏差,2,3.3.2 编程实例 例1 如图3-11(a)所示的凸模由三段直线与一段圆弧组成， 应编制四条程序段。 此外还应增加电极丝从工件外部切入到轮廓线的引入段和从轮廓结束顺原路径引出的程序段。 若不考虑线径补偿， 直接按图形轮廓编程， 则所编加工程序见表3-4。,图3-11 编程零件图例,表3-4 不考虑补偿时的程序清单,若考虑线径补偿， 设所用电极丝直径为0.12 mm， 单边放电间隙0.01 mm， 则应将整个零件图形轮廓沿周边均匀增大0.01+0.12/2=0.07 mm。 得到图3-11(b)中虚线所示的轮廓后， 按虚线轮廓(即丝中

16、心轨迹)编程， 所编加工程序清单见表3-5。,表3-5 考虑补偿时的程序清单,例2 若要切割一个直径为20 mm的圆孔， 设穿丝预孔打在孔中心处， 所用电极丝直径为0.12 mm， 单边放电间隙0.01 mm， 则切割时， 丝中心应在直径为19.86 mm的圆上， 整个加工程序应为： B B B 9930 GX L1 引入直线段 B 9930 B 0 B 39720 GY NR1 切割整圆 B B B 9930 GX L3 引出直线段,3.3.3 程序的输入和修改 1 单片机系统控制台 程序输入主要有人工输入、 纸带输入以及计算机输入等。 这里只对人工输入指令进行说明。 机床控制系统中是按格式： B JX B JY B J B G B