典型机械电产品构造——电火花加工机床课件

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1、典型机械（电）产品构造第四章 电火花加工机床典型机械电产品构造电火花加工机床课件特特种种加加工工定定义义：特特种种加加工工是是当当传传统统切切削削加加工工方方法法车车、铣铣、钻钻、镗镗、刨刨、磨磨、拉拉、齿齿形形加加工工对对产产品品（或或材材料料）无无法法实实施施或或保保证证不不了了规规定定的的精精度度要要求求时时，而而应应用用物物理理的的电电、化化学学、光光、声声、热热等等方方法法进行加工的手段。进行加工的手段。典型机械电产品构造电火花加工机床课件特种加工与传统加工方法的比较：特种加工与传统加工方法的比较： 传传统统加加工工方方法法依依靠靠机机械械能能、切切削削（磨磨削削）力力去去除除工工件

2、件上上多多余余的的材材料料（接接触触式式的、工具硬度高于被加工材料的硬度）。的、工具硬度高于被加工材料的硬度）。 特特种种加加工工用用其其他他能能量量去去除除金金属属材材料料（工工具具硬硬度度可可以以低低于于被被加加工工材材料料的的硬硬度度、非非接接触触式式的的、工工具具和和工工件件之之间间不不存存在在切切削力）。削力）。典型机械电产品构造电火花加工机床课件表常用特种加工方法的分类典型机械电产品构造电火花加工机床课件电火花加工的起源：电火花加工的起源： 电火花加工中的电蚀现象早在20世纪初就被人们发现，如插头、开关的启闭所产生的电火花对接触表面的损害。但真正将电蚀现象运用到实际生产加工中的是：

3、20世纪中期前苏联的拉扎林科夫妇俩在研究开关触点遭受火花放电腐蚀损坏的现象和原因时，发现电火花的瞬时高温使局部金属熔化、气化而被蚀除掉，从而开创和发明了电火花加工方法，并于1943年利用电蚀原理研制出世界上第一台实用化的电火花加工装置。我国在20世纪50年代初期开始研究电火花设备，并于60年代初研制出第一台靠模仿形电火花线切割机床，随后研制出具有我国特色的高速走丝线切割机床。典型机械电产品构造电火花加工机床课件电电火火花花加加工工又又称称放放电电加加工工(Electrical (Electrical Discharge MachiningDischarge Machining，简称，简称EDM

4、)EDM)：是一种利用电、热能量进行加工的方法。加工过程中，工具和工件之间不断产生脉冲性的火花放电。靠放电时局部、瞬时产生的高温把金属蚀除下来。因放电过程可见到火花，故称之为电火花加工。日、英、美称之为放电加工，苏联称电蚀加工。典型机械电产品构造电火花加工机床课件 在绝缘工作液中工具和工件（正、负电极）之间脉冲式火化放电局部、瞬时产生高温，使工件表面的金属熔化、气化、抛离工件表面。 利用这一电腐蚀现象来蚀除多余的金属，以达到对零件的尺寸、形状及表面质量预定的加工要求。一、电火花加工的原理和机理一、电火花加工的原理和机理典型机械电产品构造电火花加工机床课件电火花用于尺寸加工的条件电火花用于尺寸加

5、工的条件a.工具和工件之间保持适当的距离。b. 电火花放电瞬时的脉冲性放电。c.加工必须在介质中进行。a.脉冲电源b.间隙自动调节器c.机床本体d.工作液及其循环过滤装置o.设备组成设备组成典型机械电产品构造电火花加工机床课件图4-2电火花表面局部放大图典型机械电产品构造电火花加工机床课件 电火花加工基于电火花腐蚀原理，是在工具电极与工件电极相互靠近时，极间形成脉冲性火花放电，在电火花通道中产生瞬时高温，使金属局部熔化，甚至气化，从而将金属蚀除下来。那么两电极表面的金属材料是如何那么两电极表面的金属材料是如何被蚀除下来的呢？被蚀除下来的呢？这一过程大致分为以下几个阶段(如图所示)：典型机械电产

6、品构造电火花加工机床课件(1) 极间介质的电离、击穿，形成放电通道极间介质的电离、击穿，形成放电通道(如图 (a)所示)。工具电极与工件电极缓缓靠近，极间的电场强度增大，由于两电极的微观表面是凹凸不平的，因此在两极间距离最近的A、B处电场强度最大。(2) 电电极极材材料料的的熔熔化化、气气化化热热膨膨胀胀(如图 (b)、(c)所示)。液体介质被电离、击穿，形成放电通道后，通道间带负电的粒子奔向正极，带正电的粒子奔向负极，粒子间相互撞击，产生大量的热能，使通道瞬间达到很高的温度。通道高温首先使工作液汽化，进而气化，然后高温向四周扩散，使两电极表面的金属材料开始熔化直至沸腾气化。气化后的工作液和金

7、属蒸气瞬间体积猛增，形成了爆炸的特性。所以在观察电火花加工时，可以看到工件与工具电极间有冒烟现象，并听到轻微的爆炸声。(3) 电极材料的抛出电极材料的抛出(d)所示。 正负电极间产生的电火花现象，使放电通道产生高温高压。通道中心的压力最高，工作液和金属气化后不断向外膨胀，形成内外瞬间压力差，高压力处的熔融金属液体和蒸汽被排挤，抛出放电通道，大部分被抛入到工作液中。仔细观察电火花加工，可以看到桔红色的火花四溅，这就是被抛出的高温金属熔滴和碎屑。 (4) 极极间间介介质质的的消消电电离离(如图 (e)所示)。加工液流入放电间隙，将电蚀产物及残余的热量带走，并恢复绝缘状态。若电火花放电过程中产生的电

8、蚀产物来不及排除和扩散，产生的热量将不能及时传出，使该处介质局部过热，局部过热的工作液高温分解、积炭，使加工无法继续进行，并烧坏电极。因此，为了保证电火花加工过程的正常进行，在两次放电之间必须有足够的时间间隔让电蚀产物充分排出，恢复放电通道的绝缘性，使工作液介质消电离。上述步骤(1)(4)在一秒内约数千次甚至数万次地往复式进行，即单个脉冲放电结束，经过一段时间间隔(即脉冲间隔)使工作液恢复绝缘后，第二个脉冲又作用到工具电极和工件上，又会在当时极间距离相对最近或绝缘强度最弱处击穿放电，蚀出另一个小凹坑。这样以相当高的频率连续不断地放电，工件不断地被蚀除，故工件加工表面将由无数个相互重叠的小凹坑组

9、成(如图1-2所示)。所以电火花加工是大量的微小放电痕迹逐渐累积而成的去除金属的加工方式。典型机械电产品构造电火花加工机床课件二、电火花加工的特点及其应用二、电火花加工的特点及其应用优点：1. 非接触加工；2. 可以以柔克刚，实现难加工材料加工；3. 可以加工特殊及复杂形状零件；4. 脉冲参数可在较大范围内调节，同一台机床完成粗、精加工；5. 直接利用电能，便于实现自动化。缺点：1. 主要加工金属导电材料；2. 加工速度慢；3. 存在电极损耗；4. 有最小圆角限制。典型机械电产品构造电火花加工机床课件三、电火花加工机床的分类 1. 电火花穿孔成型加工 2. 电火花线切割 3. 电火花成型磨削

10、4. 电火花高速小孔加工 5.电火花同步共轭回转加工 6. 电火花表面强化、刻字 分类依据：根据工件和工具的相对运动方式和用途典型机械电产品构造电火花加工机床课件类 别工艺方法特点用途备注1电火花穿孔成形加工1.工具和工件件主要有一个相对的伺服进给运动2.工具为成形电极，与被加工表面有相同的截面或形状1.型腔加工：加工各类型腔模及各种复杂的型腔零件2.穿孔加工：加工各种冲模、挤压模、粉末冶金模、各种异形孔及微孔等约占电火花机床总数的30%，典型机床有D7125、D7140等电火花穿孔成形机床2电火花线切割加工1.工具电极为沿着其轴线方向移动着的线状电极2.工具与工件在两水平方向同时有相对伺服进

11、给运动1.切割各种冲模和具有直纹面的零件2.下料、截割和窄缝加工3.直接加工出零件约占电火花机床总数的60%，典型机床有DK7725、DK7740等数控电火花线切割机床典型机械电产品构造电火花加工机床课件3电火花内孔、外圆和成形磨削1.工具与工件有相对的旋转运动2.工具与工件间有径向和轴向的进给运动1.加工高精度、表面粗糙度值小的小孔，如拉丝模、挤压模、微型轴承内环、钻套等2.加工外圆、小模数滚刀约占电火花机床总数的3%，典型机床有D6310电火花小孔内圆磨床4电火花同步共轭回转加工1.成形工具与工件均作旋转运动，但两者角速度相等或成整数倍，接近的放电点可有切向相对运动速度2.工具相对工件可作

12、纵、横向进给运动以同步回转，展成回转、倍角速度回转等不同方式，加工各种复杂形面的零件，如高精度的异形齿轮，精密螺纹环规、高精度、高对称、表面粗糙度值小的内、外回转体表面等约占电火花机床总数的1%以下，典型机床有JN-2,JN-8等内外螺纹加工机床（续前表）典型机械电产品构造电火花加工机床课件（续前表）5电火花高速小孔加工1.采用0.3mm3mm空心管状电极，管内冲入高压水基工作液2.细管电极旋转1.加工速度可高达60mm/min，深径比可达1：100以上2.线切割预穿丝孔3.深径比很大的小孔，如喷嘴等约占电火花机床总数的2%，典型机床有D7003A电火花高速小孔加工机床6电火花表面强化、刻字1

13、.工具在工件表面上振动2.工具相对工件移动1.模具刃口，刀具、量具刃口表面强化和镀覆2.电火花刻字、打印记约占电火花机床总数的2%-3%，典型机床有D9105电火花强化机等典型机械电产品构造电火花加工机床课件四、电火花数控加工机床的组成四、电火花数控加工机床的组成1工具电极工具电极 电电火火花花加加工工用用的的工工具具是是电电火火花花放放电电时时的的电电极极之之一一，故故称称为为工工具具电电极极，有有时时简简称称电电极极。由由于于电电极极的的材材料料常常常常是是铜铜 (如图如图1所示所示)。 在在生生产产中中，将将工工件件接接脉脉冲冲电电源源正正极极(工工具具电电极极接接脉脉冲冲电电源源负负极

14、极)的的加加工工称称为为正正极极性性加加工工，反反之称为负极性加工。之称为负极性加工。图电火花加工示意图典型机械电产品构造电火花加工机床课件2脉冲电源 在在电电火火花花加加工工过过程程中中，脉脉冲冲电电源源的的作作用用是是把把工工频频正正弦弦交交流流电电流流转转变变成成频频率率较较高高的的单单向向脉脉冲冲电电流流，向向工工件件和和工工具具电电极极间间的的加加工工间间隙隙提提供供所所需需要要的的放放电电能能量量以以蚀蚀除除金金属属。脉冲电源的性能直接关系到电火花加工的加加工工速速度度、表表面面质质量量、加加工工精精度度、工工具具电电极极损损耗耗等等工艺指标。典型机械电产品构造电火花加工机床课件图

15、脉冲参数与脉冲电压、电流波形脉冲宽度ti脉冲间隔to(s)放电时间(电流脉宽)te(s)击穿延时td(s)脉冲周期tP(s)脉冲频率fP(Hz)典型机械电产品构造电火花加工机床课件对脉冲电源的要求为（1）有较高的加工速度（2）工具电极损耗低（3）加工过程稳定性好（4）工艺范围广典型机械电产品构造电火花加工机床课件3. 电火花加工的自动进给调节系统电火花加工的自动进给调节系统 在电火花成型加工中，电极与工件必须保持一定的放电间隙。由于工件不断被蚀除，电极也不断地损耗，故放电间隙将不断扩大。如果电极不及时进给补偿，放电过程会因间隙过大而停止。反之，间隙过小又会引起拉弧烧伤或短路，这时电极必须迅速离

16、开工件，待短路消除后再重新调节到适宜的放电间隙。典型机械电产品构造电火花加工机床课件 对自动进给调节系统的一般要求为： (1) 有较广的速度调节跟踪范围。(2) 有足够的灵敏度和快速性。(3) 有较高的稳定性和抗干扰能力。自动进给调节系统种类很多，按照执行元件分为：电液压式；步进电机式；宽调速力矩电动机；直流伺服电动机；交流伺服电动机；直线电机2.5 电火花加工的自动进给调节系统电火花加工的自动进给调节系统典型机械电产品构造电火花加工机床课件图喷嘴挡板式电液压自动调节器工作原理1动线圈两端电压为零，挡板处于最高位置，喷嘴与挡板距离最大，喷嘴流量最大，上油腔压降最大，p1减小，p0A1G+p1A

17、2，活塞杆上升。2动线圈两端电压最大，挡板降到最低位置，喷嘴与挡板距离为零，上腔和下腔压强相等，p0A1G+p1A2，活塞杆下降。3当挡板处于平衡位置时，p0A1=G+p1A2，活塞杆静止。典型机械电产品构造电火花加工机床课件 在电液自动进给调节系统中，液压缸、活塞是执行机构。由于传动链短及液体的基本不可压缩性，因此传动链中无间隙、刚度大、不灵敏区小；又因为加工时进给速度很低，所以正、反向惯性很小，反应迅速，特别适合于电火花加工的低速进给，故20世纪80年代前得到了广泛的应用，但它有漏油、油泵噪声大、占地面积较大等缺点。图示为DYT-2型液压主轴头的喷嘴挡板式调节系统的工作原理图。电动机4驱动

18、叶片液压泵3从油箱中压出压力油，由溢流阀2保持恒定压力P0，经过滤油器6后分两路，一路进入下油腔，另一路经节流阀7进入上油腔。进入上油腔的压力油从喷嘴8与挡板12的间隙中流回油箱，使上油腔的压力P1随此间隙的大小而变化。电机械转换器9主要由动圈(控制线圈)10与静圈(励磁线圈)11等组成。动圈处在励磁线圈的磁路中，与挡板12连成一体。改变输入动圈的电流，可使挡板随动圈动作，从而改变挡板与喷嘴间的间隙。当放电间隙短路时，动圈两端电压为零，此时动圈不受电磁力的作用，挡板受弹簧力处于最高位置，喷嘴与挡板门开口为最大，使工作液流经喷嘴的流量为最大，上油腔的压力下降到最小值，致使上油腔压力小于下油腔压力

19、，故活塞杆带动工具电极上升。当放电间隙开路时，动圈电压最大，挡板被磁力吸引下移到最低位置，喷嘴被封闭，上、下油腔压强相等，但因下油腔工作面积小于上油腔工作面积，活塞上的向下作用力大于向上作用力，活塞杆下降。当放电间隙最佳时，电动力使挡板处于平衡位置，活塞处于静止状态。 典型机械电产品构造电火花加工机床课件4.工作液循环过滤系统工作液循环过滤系统5.主机：主机：主要由床身、立柱、主轴头及附件、工作台等部分组成，要求具有必要的刚度。6.控制柜控制柜间隙参考值增益设定控制装置进给系统自动进给调节系统比较器放大器间隙传感器脉冲电源床身工作液循环过滤系统(a)原理图(b)实物典型机械电产品构造电火花加工

20、机床课件 我国国标规定，电火花成型机床均用D71加上机床工作台面宽度的1/10表示。例如D7132中，D表示电加工成型机床(若该机床为数控电加工机床，则在D后加K，即DK)；71表示电火花成型机床；32表示机床工作台的宽度为320 mm。典型机械电产品构造电火花加工机床课件图图电电火火花花 加加工工产产品品实实例例典型机械电产品构造电火花加工机床课件第二节 电火花线切割加工电火花线切割加工的起源：电火花线切割加工的起源： 电火花线切割加工（Wire Cut EDM，简称WEDM）是在电火花加工基础上于20世纪50年代末最早在前苏联发展起来的一种新的工艺形式，是用线状电极（钼丝或铜丝）靠电火花放

21、电对工件进行切割，故称为电火花线切割，有时简称线切割。它已得到广泛应用，目前国内外线切割机床占电加工机床的70%左右。典型机械电产品构造电火花加工机床课件一、一、 线切割加工的原理线切割加工的原理 利用移动的细金属导线（铜丝或钼丝）作电极，对工件进行脉冲火花放电，切割成形。 加工过程中，工件和电源正极相连，电极丝和电源负极相连，电机带动储丝筒正反转，使得电极丝做上下往复运动，工作台在伺服电机带动下做相关运动，加工出所需工件。典型机械电产品构造电火花加工机床课件二、二、 电火花加工、电火花线切割加工的特点电火花加工、电火花线切割加工的特点1共同特点(1) 二者的加工原理相同，都是通过电火花放电产

22、生的热来熔解去除金属的，所以二者加工材料的难易与材料的硬度无关，加工中不存在显著的机械切削力。(2) 二者的加工机理、生产率、表面粗糙度等工艺规律基本相似，可以加工硬质合金等一切导电材料。(3) 最小角部半径有限制。电火花加工中最小角部半径为加工间隙，线切割加工中最小角部半径为电极丝的半径加上加工间隙。 典型机械电产品构造电火花加工机床课件2 和电火花加工相比电火花加工相比不同特点 (1) 从成形原理来看。从成形原理来看。 电火花加工是将电极形状复制到工件上的一种工艺方法。在实际中可以加工通孔(穿孔加工)和盲孔(成型加工；而线切割加工是利用移动的细金属导线(铜丝或钼丝)做电极，对工件进行脉冲火

23、花放电，切割成型的一种工艺方法，。典型机械电产品构造电火花加工机床课件(2) 采采用用水水或或水水基基工工作作液液不不会会引引燃燃起起火火，容容易实现安全无人运转。易实现安全无人运转。(3) 不产生稳定电弧放电。不产生稳定电弧放电。 电极丝与工件始终有相对运动，尤其是快速走丝电火花线切割加工，间隙状态可以认为是由正常火花放电、开路和短路这三种状态组成；典型机械电产品构造电火花加工机床课件(4) 电电极极与与工工件件之之间间存存在在着着“疏疏松松接接触触”式式轻压放电现象。轻压放电现象。 在电极丝和工件之间存在着某种电化学产生的绝缘薄膜介质，当电极丝被顶弯所造成的压力和电极丝相对工件的移动摩擦使

24、这种介质减薄到可被击穿的程度，才发生火花放电。因此电极短路已不成为大问题； (5) 省掉了成型的工具电极。省掉了成型的工具电极。 大大降低了成型工具电极的设计和制造费用，缩短了生产准备时间。这对新产品的试制是很有意义的；(6) 由由于于电电极极丝丝比比较较细细，可可以以加加工工微微细细异异形形孔孔、窄缝和复杂形状的工件。窄缝和复杂形状的工件。 由于切缝很窄，且只对工件材料进行“套料”加工，实际金属去除量很少，材料的利用率和能量利用率都很高。这尤其是对加工贵重金属有重要意义； 典型机械电产品构造电火花加工机床课件（7）电极损耗小。）电极损耗小。 由于采用移动的长电极丝进行加工，单位由于采用移动的

25、长电极丝进行加工，单位长度电极丝的损耗少，对加工精度的影响小，长度电极丝的损耗少，对加工精度的影响小，特别在低速走丝线切割加工时，电极丝一次特别在低速走丝线切割加工时，电极丝一次使用，电极损耗对加工精度的影响更小。使用，电极损耗对加工精度的影响更小。典型机械电产品构造电火花加工机床课件(a)电火花加工产品(b)线切割加工产品图加工产品实例典型机械电产品构造电火花加工机床课件第三节 电火花线切割机床 线切割加工机床按电极丝的走丝速度分： 成快速走丝线切割机床成快速走丝线切割机床(WEDM-HS) 慢速走丝线切割机床慢速走丝线切割机床(WEDM-LS)。典型机械电产品构造电火花加工机床课件快速走丝

26、线切割机床快速走丝线切割机床 快速走丝线切割机床的电极丝作高速往复运动，一般走丝速度为810 m/s，是我国独创的电火花线切割加工模式。快速走丝线切割机床上运动的电极丝能够双向往返运行，重复使用，直至断丝为止。线电极材料常用直径为0.100.30 mm的钼丝(有时也用钨丝或钨钼丝)。对小圆角或窄缝切割，也可采用直径为0.6 mm的钼丝。工作液通常采用乳化液。快速走丝线切割机床结构简单、价格便宜、生产率高，但由于运行速度快，工作时机床震动较大。钼丝和导轮的损耗快，加工精度和表面粗糙度就不如慢速走丝线切割机床，其加工精度一般为0.010.02 mm，表面粗糙度Ra为1.252.5 m。典型机械电产

27、品构造电火花加工机床课件慢速走丝线切割机床慢速走丝线切割机床慢速走丝线切割机床走丝速度低于0.2 m/s。常用黄铜丝(有时也采用紫铜、钨、钼和各种合金的涂覆线)作为电极丝，铜丝直径通常为0.100.35 mm。电极丝仅从一个单方向通过加工间隙，不重复使用，避免了因电极丝的损耗而降低加工精度。同时由于走丝速度慢，机床及电极丝的震动小，因此加工过程平稳，加工精度高，可达0.005 mm，表面粗糙度Ra0.32 m。慢速走丝线切割机床的工作液一般采用去离子水、煤油等，生产率较高。慢走丝机床主要由日本、瑞士等国生产，目前国内有少数企业引进国外先进技术与外企合作生产慢走丝机床。典型机械电产品构造电火花加

28、工机床课件型号型号国标规定的数控电火花线切割机床的型号，如DK7725的基本含义为：D为机床的类别代号，表示是电加工机床；为机床的类别代号，表示是电加工机床；K为机床的特性代号，表示是数控机床；为机床的特性代号，表示是数控机床；第一个第一个7为组代号，表示是电火花加工机床，为组代号，表示是电火花加工机床，第第二二个个7为为系系代代号号(快快走走丝丝线线切切割割机机床床为为7，慢慢走走丝丝线线切切割机床为割机床为6，电火花成型机床为，电火花成型机床为1)；25为基本参数代号，表示工作台横向行程为为基本参数代号，表示工作台横向行程为250 mm。 典型机械电产品构造电火花加工机床课件例如，数控电火

29、花线切割机床型号DK7725的含义如下：DK7725基本参数代号(工作台横向行程250mm)型别代号(快速走丝线切割机床)组别代号(电火花加工机床)机床特性代号(数控)机床类别代号(电加工机床)典型机械电产品构造电火花加工机床课件12345678910CRT键盘DK7725型线切割机外形图1.控制柜；2.储丝筒；3.上线架；4.导轮机构；5.下线架；6.Y轴拖板；7.X轴拖板；8.床身；9.电机；10.工作液箱一、机床总布局1控制柜2.切割机典型机械电产品构造电火花加工机床课件切割机主要由床身、工作台、运丝机构和丝架等组成，具体介绍如下：1) 床身 床身是支承和固定工作台、运丝机构等的基体。因

30、此，要求床身应有一定的刚度和强度，一般采用箱体式结构。床身里面安装有机床电气系统、脉冲电源、工作液循环系统等元器件。 2) 工作台目前在电火花线切割机床上采用的坐标工作台，大多为X、Y方向线性运动。典型机械电产品构造电火花加工机床课件3) 走丝机构运丝机构实现电极丝需要不断地往复运动。最常见的运丝机构是单滚筒式，电极丝绕在储丝筒上，并由丝筒作周期性的正反旋转使电极丝高速往返运动。丝架的主要作用是在电极丝快速移动时，对电极丝起支撑作用。 4）工作液循环系统典型机械电产品构造电火花加工机床课件 二、机床的主要技术参数：二、机床的主要技术参数：o工作台面尺寸：宽度 360 mm 长度 560 mmo

31、坐标工作台： 横向行程 250 mm （X-Y）纵向行程 350 mm 手轮每格行程 0.02 mmo最大切割厚度 150 mmo锥度拖板： 横向行程 8 mm （U-V）纵向行程 8 mm 手轮每格行程 0.01 mm 加工锥度 6典型机械电产品构造电火花加工机床课件丝架机构丝架机构传动链传动链 坐标工作台坐标工作台传动链传动链走丝机构传动链四、机床传动系统典型机械电产品构造电火花加工机床课件五、机床主要部件和系统结构1、坐标工作台、坐标工作台：托板、导轨、齿轮传动机构和丝杠运动副组成典型机械电产品构造电火花加工机床课件2.走丝机构：保证电极丝具有一定张力、平稳走丝。典型机械电产品构造电火花

32、加工机床课件升降式丝架：针对不同厚度工件，活动丝臂1可在导轨上移动，移动距离有丝杠螺母副调节。典型机械电产品构造电火花加工机床课件导轮组件：固定在上下丝架的前端，导轮组件的作用是支撑电极丝。带动电极丝实现UV方向的平移，加工具有一定斜度的工件。典型机械电产品构造电火花加工机床课件DK7725线切割机的导轮为双支撑结构。导轮居中，两端轴承支撑。运动稳定性及刚度好，不易发生变形及跳动。典型机械电产品构造电火花加工机床课件线切割工作液系统保证不断给加工区供给具有一定绝缘强度的工作液，冷却电极丝和工件，带走电蚀产物。典型机械电产品构造电火花加工机床课件第四节第四节 HCD400K型精密数控电火花成型机

33、床一、概述HCD400KHC:制造厂代号（汉川机床厂）D：机床类别代号（电）400：基本参数代号（工作台宽度）K：机床特性代号（数控）典型机械电产品构造电火花加工机床课件1.机床主要用途及使用范围HCD400K数控电火花成型机床是步进电机驱动进给的中等规格高精密机床。用于加工中小型精密复杂的冲压模、型腔模、塑料注射模、压铸模及各种复杂的异型曲面零件。电极材料：紫铜、石墨、铜钨合金等工件材料：碳素钢、工具钢、合金钢、淬火钢、硬质合金等。典型机械电产品构造电火花加工机床课件2、主机1）床身：主机的基础件，采用三点支撑加两点辅助支撑，避免地基变形的影响。2）立柱：主轴箱的支撑件，采用中空结构。3）工

34、作台：XY向军用步进电机驱动，直线滚动导轨，T型槽装夹工件。4）主轴头：固定于立柱上，内有平衡装置。典型机械电产品构造电火花加工机床课件5） 工作液槽。左侧液位控制部件，右侧有液压控制部件。6）工作液循环系统。工作液作用 a带有电蚀产物。 b过滤，保证工作液清洁。 c排气散热。典型机械电产品构造电火花加工机床课件二、机床的传动系统1、主运动传动链2、工作台纵横进给传动链典型机械电产品构造电火花加工机床课件三、机床的主要部件结构1.主轴头：关键部件。自动调节系统中的执行机构。包括：伺服进给机构，直线滚动轴承，辅助机构。典型机械电产品构造电火花加工机床课件2、工作台的移动导轨：HCD400K采用直

35、线滚动导轨，脂润滑。3、工作液槽：采用浮子开关测液面高度，油温控制器。典型机械电产品构造电火花加工机床课件4、通用电极夹头：用于装夹小型工具电极。典型机械电产品构造电火花加工机床课件 数控线切割加工机床的控制系统是根据人的数控线切割加工机床的控制系统是根据人的“命令命令”控制机床控制机床进行加工的。因此必须先将要加工工件的图形用机器所能接受的进行加工的。因此必须先将要加工工件的图形用机器所能接受的“语语言言”编好编好“命令命令”，以便输入控制系统，这种，以便输入控制系统，这种“命令命令”就是线切割加就是线切割加工程序。这项工作叫数控线切割编程，简称编程。工程序。这项工作叫数控线切割编程，简称编

36、程。 数控线切割编程方法分为手工编程和微机自动编程。数控线切割编程方法分为手工编程和微机自动编程。 为了便于机器接受为了便于机器接受“命令命令”，必须按照一定的格式来编制线切，必须按照一定的格式来编制线切割加工机床的数控程序。目前高速走丝线切割机床一般采用割加工机床的数控程序。目前高速走丝线切割机床一般采用 3B（个个别扩充为别扩充为4B或或5B）数控程序数控程序格式，而低速走丝线切割机床普遍采用格式，而低速走丝线切割机床普遍采用ISO（国际标准化组织）或国际标准化组织）或EIA（美国电子工业协会）数控程序美国电子工业协会）数控程序格式。格式。 附附 电火花线切割编程电火花线切割编程 要点要点

37、典型机械电产品构造电火花加工机床课件1、3B程序指令格式程序指令格式 不管是什么图形，只要能分解为直线和圆弧就可依次分别编程。 BXBYBJGZ分隔符X 坐标值分隔符Y 坐标值分隔符计数长度计数方向加工指令表3-13B程序指令格式 图加工指令B分隔符号。X、Y坐标值。G计数方向。J计数长度。Z加工指令。表中各个参数的含义为：表中各个参数的含义为： 它在程序单上起着把 X、Y 和 J数值分隔开的作用。 分x或y，即可按X方向或Y方向计数，工作台在该方向每走1m，即计数累减1，当累减到计数长度J=0时，这段程序即加工完毕。 为了保证所要加工的圆弧或直线段能按要求的长度加工出来，一般线切割加工机床是

38、用从起点到终点某个滑板进给的总长度来作为计数长度的。 分为直线L与圆弧R两大类。 直线的终点对其起点的坐标值或圆弧起点对其圆心的坐标值，编程时均取绝对值，以m为单位，最多为6位数。 圆弧按第一步进入的象限及走向的顺圆、逆圆而分为顺圆SR1、SR2、SR3、SR4及逆圆NR1、NR2、NR3、NR4共八种。 直线按走向和终点所在象限而分为L1、L2、L3、L4四种。 返回直线编程方法返回圆弧编程方法典型机械电产品构造电火花加工机床课件2、直线的编程方法直线的编程方法 X原点原点终点(x，y)以直线的起点为原点，建立正常的直角坐标系，x，y表示直线终点的坐标绝对值。 在直线 3B代码中，x，y值主

39、要是确定该直线的斜率，所以可将直线终点坐标的绝对值除以它们的最大公约数作为 x，y的值，以简化数值。 若直线与 X 或 Y 轴重合，为区别一般直线，x，y 均可写作 0 也可以不写。 计数方向的选取原则，应取此程序最后一步的轴向为计数方向。对直线而言，取X、Y中较大的绝对值和轴向作为计数长度和计数方向。 J 的取值方法为：由计数方向G 确定投影方向，若G=Gx，则将直线向X 轴投影得到长度的绝对值即为J 的值；若G=Gy，则将直线向Y 轴投影得到长度的绝对值即为J 的值。 加工指令Z 按照直线走向和终点所在的坐标象限不同可分为L1、L2、L3、L4，其中与+X 轴重合的直线算作L1，与-X 轴

40、重合的直线算作L3，与+Y 轴重合的直线算作L2，与-Y 轴重合的直线算作L4，具体可参考图315。 终点(0，0)计数长度计数长度G=Gx典型机械电产品构造电火花加工机床课件x3、圆弧的编程方法圆弧的编程方法 以圆弧的圆心为坐标原点，建立正常的直角坐标系。 x，y 值的确定:用x，y 表示圆弧起点坐标的绝对值。 G 的确定:计数方向（分Gx 和Gy）同样也取与该圆弧终点时走向较平行的轴向作为计数方向，以减少编程和加工误差，即取终点坐标绝对值小的轴向为计数方向（与直线编程相反）。J 的确定:按计数方向G（Gx 或Gy）取圆弧在轴或轴上的投影值作为计数长度。如果圆弧较长，跨越两个以上象限，则分别

41、取计数方向轴（或轴）上各个象限投影值的绝对值相累加，作为该方向总的计数长度。 加工指令Z 按照第一步进入的象限可分为R1、R2、R3、R4；按切割的走向可分为顺圆S 和逆圆N，于是共有8 种指令：SR1、SR2、SR3、SR4、NR1、NR2、NR3、NR4，具体可参考图。 yC（x，y）原点原点GxJ典型机械电产品构造电火花加工机床课件例对如图所示的图形进行编程。 解：解： 该工件由三段直线和一段圆弧组成，故需要分成四段来编写程序：该工件由三段直线和一段圆弧组成，故需要分成四段来编写程序： 4、编程举例编程举例 加工直线段加工直线段 AB 以起点 A 为坐标原点，因AB与 X轴正重合，X、Y

42、均可作0计，故程序为： B40000BB40000GX L1 或 BBB40000GX L1（按X40000，Y0，也可编程为：B40000B0B40000GX L1，不会出错） 加工斜线段加工斜线段 BC 以 B 点为坐标原点，则 C 点对 B 点的坐标为 X =10000， Y =90000，故程序为： B1B9B90000GY L1 加工圆弧加工圆弧 CD 以该圆弧圆心 O 为坐标原点，经计算，圆弧起点 C 对圆心 O 点的坐标为： X =30000， Y =40000，故程序为： B30000B40000B60000Gx NR1 图典型机械电产品构造电火花加工机床课件 以 D点为坐标原

43、点，终点 A对 D点的坐标为 X =10000， Y = 90000，故程序为： B1B9B90000GY L4 加工整个工件的程序单如下表加工整个工件的程序单如下表 加工斜线段加工斜线段 DA 实际线切割加工和编程时，要考虑钼丝半径r和单面放电间隙S的影响。对于切割孔和凹体，应将程序轨迹偏移减小（r+S）距离，对于凸体，则应偏移增大（r+S）距离。 程序BXBYBJGZ1BBB40000GXL12B1B9B90000GYL13B30000B40000B60000GXNR14B1B9B90000GYL45停机代码D图316 典型机械电产品构造电火花加工机床课件3 ISOISO代码的手工编程方法

44、代码的手工编程方法 1、ISO代码程序格式代码程序格式 对线切割加工来说，某一图段（直线或圆弧）的程序格式为对线切割加工来说，某一图段（直线或圆弧）的程序格式为 ：NGXYIJ 字母是组成程序段的基本单元，一般是由一个关键字母加若干位字母是组成程序段的基本单元，一般是由一个关键字母加若干位十进制数字组成，具体如下：十进制数字组成，具体如下： 程序段号N：准备功能指令G：是建立机床或控制系统方式的一种指令，其后为两位数字表示各种不同的功能。尺寸字：尺寸字在程序段中主要是用来控制电极丝运动到达的坐标位置。辅助功能指令M： 位于程序段之首，表示一条程序的序号，后续为24位数字。 电火花线切割加工常用

45、的尺寸字有X、Y、U、V、A、I、J等，尺寸字的后续数字应加正负号，单位为m。其中I、J为圆弧的圆心对圆弧起点的坐标值。其它为线段的终点坐标值。 由M功能指令及后续两位数组成，即M00M99，用来指令机床辅助装置的接通或断开。其中M00为程序暂停；M01为选择停止；M02为程序结束。 例如：典型机械电产品构造电火花加工机床课件2、ISO代码按终点坐标有两种表达及输入方式代码按终点坐标有两种表达及输入方式 圆：以图形中某一适当点为坐标原点，用X、Y表示某段圆弧终点的绝对坐标值，用I、J表示圆心对圆弧起点的坐标值（图318b）。 （1）绝对坐标方式，代码为绝对坐标方式，代码为G90 线：以图形中某

46、一适当点为坐标原点，用X、Y表示终点的绝对坐标值（图318a）。（图318a）（图318b）典型机械电产品构造电火花加工机床课件（2）增量（相对）坐标方式，代码为G91 线：以线起点为坐标原点，用X、Y表达线的终点对起点的坐标值。 圆：以圆弧的起点为坐标原点，用X、Y来表示圆弧终点对起点的坐标值，用I、J来表示圆心对圆弧起点的坐标值（图318c）。注意： 在编写程序时，采用哪种坐标方式，原则上都可以，但要根据具体的情况来确定，它与被加工零件图样的尺寸标注方法有关。（图318c）典型机械电产品构造电火花加工机床课件(1)(1)以绝对坐标方式（以绝对坐标方式（G90）输入进行编程）输入进行编程（如

47、右图所示如右图所示） 图319(a)以绝对坐标编程 例3-3要加工如图319（a）、（b）所示由4条直线和一个半圆组成的型孔或凹模，穿丝孔中钼丝中心的坐标为（5，20），按顺时针切割。 3、ISO代码手工编程举例代码手工编程举例 N1 G92 X5000 Y20000 给定起始点圆心的绝对坐标 N2G01X5000Y12500直线终点的绝对坐标 N3X-5000Y12500直线终点的绝对坐标N4X-5000Y32500直线终点的绝对坐标N5X5000Y32500直线终点的绝对坐标N6X5000Y27500直线终点的绝对坐标 N7 G02 X5000 Y12500 I0 J-7500 X、Y之值

48、为顺圆弧终点的绝对坐标， I、J之值为圆心对圆弧起点的相对坐标。 N8 G01 X5000 Y20000 直线终点的绝对坐标N9M02程序结束 典型机械电产品构造电火花加工机床课件例3-3要加工如图319（a）、（b）所示由4条直线和一个半圆组成的型孔或凹模，穿丝孔中钼丝中心的坐标为（5，20），按顺时针切割。 (2)(2)以增量（相对）坐标方式（以增量（相对）坐标方式（G91）输入编程）输入编程（如右图所示如右图所示） N1 G92 X5000 Y20000 给定起始点圆心的绝对坐标 N2 G01 X0 Y-7500 直线终点对起始点的相对坐标 N3 X-1000 Y0 直线终点对直线终点的

49、相对坐标 N4 X0 Y20000 直线终点对直线终点的相对坐标 N5 X10000 Y0 直线终点对直线终点的相对坐标 N6 X0 Y-5000 直线终点对直线终点的相对坐标 N7 G02 X0 Y-15000 I0 J-7500 X、Y之值为顺圆弧终点对圆弧起点的相对坐标，I、J之值为圆心对圆弧起点的相对坐标。 N8 G01 X0 Y7500 直线终点对圆弧终点的相对坐标 N9 M02 程序结束图319(b)以相对坐标编程 典型机械电产品构造电火花加工机床课件4 自动编程自动编程 人工编程通常是根据图纸把图形分解成直线段和圆弧段，并把每段人工编程通常是根据图纸把图形分解成直线段和圆弧段，并

50、把每段的起点、终点，中心线的交点、切点的坐标一一定出，按这些直线的起的起点、终点，中心线的交点、切点的坐标一一定出，按这些直线的起点、终点，圆弧的中心、半径、起点、终点坐标进行编程的。点、终点，圆弧的中心、半径、起点、终点坐标进行编程的。 当零件的形状比较复杂或具有非圆曲线时，人工编程的工作量大，容当零件的形状比较复杂或具有非圆曲线时，人工编程的工作量大，容易出错，甚至无法实现。为了简化编程工作，提高工作效率，我们可以易出错，甚至无法实现。为了简化编程工作，提高工作效率，我们可以利用计算机进行自动编程。利用计算机进行自动编程。 计算机自动编程的工作过程是根据加工工件图纸输入工件图纸及尺寸，计算

51、机自动编程的工作过程是根据加工工件图纸输入工件图纸及尺寸，通过计算机自动编程软件处理转换成线切割控制系统所需要的加工代码通过计算机自动编程软件处理转换成线切割控制系统所需要的加工代码（如（如3B3B或或ISOISO代码等），工作图形可在代码等），工作图形可在CRTCRT屏幕上显示，也可以打印出程屏幕上显示，也可以打印出程序清单和图形，或将加工代码拷贝到磁盘，或将程序通过编程计算机用序清单和图形，或将加工代码拷贝到磁盘，或将程序通过编程计算机用通信方式传输给线切割控制系统。通信方式传输给线切割控制系统。 自动编程使用专用的数控语言及各种应用软件。由于计算机技术的发展自动编程使用专用的数控语言及各

52、种应用软件。由于计算机技术的发展和普及，现在很多数控线切割加工机床都配有微机编程系统。和普及，现在很多数控线切割加工机床都配有微机编程系统。 典型机械电产品构造电火花加工机床课件1）处理直线、圆弧、非圆曲线和列表曲线所组成的图形。2）能以相对坐标和绝对坐标编程。 3）能进行图形旋转、平移、对称（镜像）、比例缩放、偏移、加线径补偿量、加过渡圆弧和导角等。 4）CRT显示、打印图表、绘图机作图、直接输入线切割加工机床等多种输出方式。 微机自动编程系统的主要功能：微机自动编程系统的主要功能： 此外，低速走丝线切割加工机床和近年来我国生产的一些高速走丝数控此外，低速走丝线切割加工机床和近年来我国生产的一些高速走丝数控线切割加工机床，本身已具有多种自动编程机的功能，实现控制机与编程线切割加工机床，本身已具有多种自动编程机的功能，实现控制机与编程机合二为一，在控制加工的同时，可以机合二为一，在控制加工的同时，可以“脱机脱机”进行自动编程。进行自动编程。 典型机械电产品构造电火花加工机床课件