《数控加工工艺设备 教学课件 ppt 作者 周晓宏 第七章 数控线切割加工工艺及设备 (NXPowerLite)》由会员分享，可在线阅读，更多相关《数控加工工艺设备 教学课件 ppt 作者 周晓宏 第七章 数控线切割加工工艺及设备 (NXPowerLite)（41页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、周晓宏 主编,数控加工工艺与设备 SHUKONG JIAGONG GONGYI YU SHEBEI,第七章 数控铣削加工工艺及设备,本章应知,本章应会,第一节 数控线切割机床概述,第 章,七 数控线切割加工工艺及设备,一、数控线切割加工原理,电火花线切割加工简称“线切割”。它是采用电极丝（钼丝、钨钼丝等）作为工具电极，在脉冲电源的作用下，工具电极和加工工件之间形成火花放电，火花通道瞬间产生大量的热，使工件表面溶化甚至汽化。,二、数控线切割机床的基本组成,1工作台,由工作台面、中拖板和下拖板组成。,2走丝机构,主要由储丝筒、走丝电动机和导轮等部件组成。,图7-1 数控线切割机床的组成 1工作台
2、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 10控制柜,第一节 数控线切割机床概述,第 章,七 数控线切割加工工艺及设备,3供液系统,供液系统由工作液箱、液压泵和喷嘴组成。,4脉冲电源,脉冲电源是产生脉冲电流的能源装置。,5控制系统,对整个切割加工过程和钼丝轨迹作数字程序控制。,三、数控线切割加工的特点和用途,1）利用电蚀原理加工，电极丝与工件不直接接触，两者之间的作用力很小，工件的变形很小，电极丝、夹具不需要太高的强度。 2）直接利用线状的电极丝做电极，不需要制作专用电极，可节约电极设计、制造费用。 3）可以加工用传统切削加工方法难以加工或无法加工的形状复杂的
3、工件。 4）采用四轴联动，可加工锥度、上、下面异形体等零件。,第一节 数控线切割机床概述,第 章,七 数控线切割加工工艺及设备,5）数控电火花切割机床的电极丝不必比工件材料硬，可以加工硬度很高或很脆，用一般切割法难以加工或无法加工的材料。 6）可以方便地对影响加工精度的加工参数（如脉冲宽度、间隔、电流）进行调整。 7）工作液采用水基乳化液，成本低，不会发生火灾。 8）电火花切割不能加工非导电材料。 9）与一般切削加工相比，线切割加工的金属去除率低，因此加工成本高，不适合形状简单的大批量零件加工。,四、数控线切割机床的型号及参数标准,第一节 数控线切割机床概述,第 章,七 数控线切割加工工艺及设
4、备,五、数控线切割机床的主要技术参数,表7-1 线切割机床参数（GB792587） mm,第一节 数控线切割机床概述,第 章,七 数控线切割加工工艺及设备,表7-2 DK 77系列数控线切割机床的主要型号及技术参数,第二节 线切割工艺参数对加工质量的影响及其选择概述,第 章,七 数控线切割加工工艺及设备,脉冲电源的波形与参数对材料的电腐蚀过程影响极大，它们决定着放电痕（表面粗糙度）、蚀除率、切缝宽度的大小和钼丝的损耗率，进而影响加工的工艺指标。 电火花线切割加工脉冲电源的单个脉冲放电能量较小，除受工件加工表面粗糙度要求的限制外，还受电极丝允许承载放电电流的限制。欲获得较好的表面粗糙度，每次脉冲
5、放电的能量不能太大。表面粗糙度要求不高时，单个脉冲放电能量可取大些，以便得到较高的切割速度。,脉冲宽度约为160s ，而脉冲重复频率为10100kHz,目前广泛应用的脉冲电源波形是矩形波，它是晶体管脉冲电源中使用最普遍的一种波形，也是线切割加工中行之有效的波形之一。,图7-2 矩形波脉冲,第二节 线切割工艺参数对加工质量的影响及其选择概述,第 章,七 数控线切割加工工艺及设备,一、脉冲宽度对工艺指标的影响,脉冲宽度要根据具体的加工要求来选定，精加工时，脉冲宽度可在20s内选择，中加工时，可在2060s 内选择。,二、脉冲间隔对工艺指标的影响,图7-3 ti对vwi和Ra的影响曲线,图7-4 t
6、o对vwi和Ra的影响曲线,第二节 线切割工艺参数对加工质量的影响及其选择概述,第 章,七 数控线切割加工工艺及设备,如果脉冲间隔太小，放电产物来不及排除，放电间隙来不及充分消电离，这将使加工变得不稳定，易造成烧伤工件或断丝。但是脉冲间隔也不能太大，因为这会使切割速度明显降低，严重时不能连续进给，使加工变得不够稳定。 一般脉冲间隔在10250s范围内，基本上能适应各种加工条件，可进行稳定加工。,三、短路峰值电流对工艺指标的影响,增大短路峰值电流，不但使工件放电痕变大，而且使电极丝损耗变大，这两者均使加工精度稍有降低。,图7-5 对vwi和Ra的影响曲线,第二节 线切割工艺参数对加工质量的影响及
7、其选择概述,第 章,七 数控线切割加工工艺及设备,四、开路电压对工艺指标的影响,采用乳化液介质和高速走丝方式，开路电压峰值一般都在60150V的范围内，个别的用到300V左右。,电参数对工艺指标的影响下有如下规律：,1）切割速度随着加工电流峰值、脉冲宽度、脉冲频率和开路电压的增大而提高，即切割速度随着加工平均电流的增加而提高。 2）加工表面粗糙度Ra值随着加工电流峰值、脉冲宽度及开路电压的减小而减小。,图7-6 ui对vwi和Ra影响的曲线,3）加工间隙随着开路电压的提高而增大。 4）在电流峰值一定的情况下，开路电压的增大，有利于提高加工稳定性和脉冲利用率。 5）表面粗糙度的改善，有利于提高加
8、工精度。,第二节 线切割工艺参数对加工质量的影响及其选择概述,第 章,七 数控线切割加工工艺及设备,五、根据加工对象合理选择电参数,1.加工工艺指标 包括切割速度、表面粗糙度、加工精度等。此外，放电间隙、电极丝损耗和加工表面层变化也是反映加工效果的重要内容。,2.合理选择电参数,（1）要求切割速度高时,当脉冲电源的空载电压高、短路电流大、脉冲宽度大时，则切割速度高。,（2）要求表面粗糙度好时,若切割的工件厚度在80mm以内，则选用分组波的脉冲电源为好，它与同样能量的矩形波脉冲电源相比，在相同的切割速度条件下，可以获得较好的表面粗糙度。,无论是矩形波还是分组波，其单个脉冲能量小，则Ra值小。,第
9、二节 线切割工艺参数对加工质量的影响及其选择概述,第 章,七 数控线切割加工工艺及设备,（3）要求电极丝损耗小时,（4）要求切割厚工件时,多选用前阶梯脉冲波形或脉冲前沿上升缓慢的波形，由于这种波形电流的上升率低（即di/dt小），故可以减小丝损。,选用矩形波、电高压、大电流、大脉冲宽度和大的脉冲间隔可充分消电离，从而保证加工的稳定性。,3.合理调整变频进给的方法,整个变频进给控制电路有多个调整环节，其中大都安装在机床控制柜内部，出厂时已调整好 ，一般不应再变动；另有一个调节旋钮安装在控制台操作面板上，操作工人可以根据工件材料、厚度及加工要求等来调节此旋钮，以改变进给速度。,图7-7 加工时的几
10、种波形 a）过跟踪 b）欠跟踪 c）正常跟踪,第二节 线切割工艺参数对加工质量的影响及其选择概述,第 章,七 数控线切割加工工艺及设备,将示波器输入线的正极接工件，负极接电极丝，调整好示波器，则观察到的较好波形应如图7-8所示。若变频进给调整得合适，则加工波最浓，空载波和短路波很淡，此时为最佳加工状态。,（1）用示波器观察和分析加工状态的方法,图7-8 加工波形图 1-空载波 2-加工波 3-短路波,1）进给速度过高（过跟踪）（见图7-7a）。此时间隙中空载电压波形消失，加工电压波形变弱，短路电压波形浓。这时工件蚀除的线速度低于进给速度，间隙接近于短路，加工表面发焦呈褐色，工件的上下端面均有过
11、烧现象。 2）进给速度过低（欠跟踪）（见图7-7b）。此时间隙中空载电压波形较浓，时而出现加工波形，短路波形出现较少。这时工件蚀除的线速度大于进给速度，间隙近于开路，加工表面亦发焦呈淡褐色，工件的上下端面也有过烧现象。,第 章,七 数控线切割加工工艺及设备,3）进给速度稍低（欠佳跟踪）。此时间隙中空载、加工、短路三种波形均较明显，波形比较稳定。这时工件蚀除的线速度略高于进给速度，加工表面较粗、较白，两端面有黑白交错相间的条纹。 4）进给速度适宜（最佳跟踪)（图7-7c）。此时间隙中空载及短路波形弱，加工波形浓而稳定。这时工件蚀除的速度与进给速度相当，加工表面细而亮，丝纹均匀。因此在这种情况下，
12、能得到表面粗糙度好、精度高的加工效果。,表7-3 根据进给状态调整变频的方法,第二节 线切割工艺参数对加工质量的影响及其选择概述,第 章,七 数控线切割加工工艺及设备,第二节 线切割工艺参数对加工质量的影响及其选择概述,（2）用电流表观察分析加工状态的方法,用矩形波脉冲电源进行线切割加工时，无论工件材料、厚度、规准大小，只要调节变频进给旋钮，把加工电流（即电流表上指示出的平均电流）调节到大小等于短路电流（即脉冲电源短路时表上指示的电流）的70%80%，就可保证为最佳工作状态，即此时变频进给速度合理、加工最稳定、切割速度最高。,当火花放电维持电压ue为20V时，用不同空载电压的脉冲电源加工时，加
13、工电流与短路电流的最佳比值可列于表7-4。,表7-4 加工电流与短路电流的最佳比值,第 章,七 数控线切割加工工艺及设备,第二节 线切割工艺参数对加工质量的影响及其选择概述,短路电流的获取，可以用计算法，也可用实测法。例如，某种电源的空载电压为100V，共用6个功放管，每管的限流电阻为25，则每管导通时的最大电流100V/25=4A，6个功放管全用时，导通时的短路峰值电流为64A=24A。设选用的脉冲宽度和脉冲间隔的比值为15，则短路时的短路电流（平均值）为：,在切割加工中，调节到加工电流=4A0.8=3.2。,实测短路电流的方法为用一根较粗的导线或螺丝刀，人为地将脉冲电源输出端搭接短路，此时
14、由电表上读得的数值即为短路电流值。,第 章,七 数控线切割加工工艺及设备,第二节 线切割工艺参数对加工质量的影响及其选择概述,4.进给速度对切割速度和表面质量的影响,（1）进给速度调得过快,（2）进给速度调得太慢,（3）进给速度调得稍慢,（4）进给速度调得适宜,超过工件的蚀除速度，会频繁地出现短路，造成加工不稳定，反而使实际切割速度降低，加工表面发焦呈褐色，工件上下端面处有过烧现象。,大大落后于可能的蚀除速度，极间将偏开路，使脉冲利用率过低，切割速度大大降低，加工表面发焦呈淡褐色，工件上下端面处有过烧现象。,上述两种情况，都可能引起进给速度忽快忽慢，加工不稳定，且易断丝。加工表面出现不稳定条纹
15、，或出现烧蚀现象。,加工表面较粗、较白，两端有黑白交错的条纹。,加工稳定，切割速度高，加工表面细而亮，丝纹均匀，可获得较好的表面粗糙度和较高的精度。,第 章,七 数控线切割加工工艺及设备,第三节 数控线切割机床加工工艺的制定,图7-9 线切割加工的工艺准备和工艺过程,一、对图样进行分析和审核,第 章,七 数控线切割加工工艺及设备,第三节 数控线切割机床加工工艺的制定,首先要挑出不能进行或不宜用线切割加工的工件图样，大致有如下几种情况：,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
16、角的工件。 3）厚度超过丝架跨距的零件。 4）加工长度超过X、Y拖板的有效行程长度，且精度要求较高的工件。 5）非导电材料。,对工件图纸进行审核和分析主要包括下列内容：,1凹角和尖角的尺寸要符合线切割加工的特点,图7-10 电极丝与工件放电位置关系,第 章,七 数控线切割加工工艺及设备,第三节 数控线切割机床加工工艺的制定,2材料的选用和热处理,以线切割加工为主要工艺时，钢的加工路线是：下料锻造退火机械粗加工淬火与回火磨削加工线切割加工钳工修整。,这种工艺路线的特点之一是工件在加工的全过程中会出现两次较大的变形。,图7-12为切割孔类工件的变形,图7-11 切割加工后钢材变形情况,图7-12 切割孔类工件的变形,3合理选择表面粗糙度和加工精度,线切割加工表面是由无数的小坑和凸起组成的，粗细较均匀，所以在相同的粗细程度下，耐用度比机械加工的表面好。采用线切割加工时，工件表面
