数控线切割机床的操作与编程.ppt
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1、数控线切割机床数控线切割机床线切割加工线切割加工属于脉冲放电加工,要求被加工属于脉冲放电加工,要求被加工零件的导电性能良好。线切割加工是一种直接利零件的导电性能良好。线切割加工是一种直接利用电能和热能进行加工的工艺方法,加工时,用用电能和热能进行加工的工艺方法,加工时,用一根移动着的导线(电极丝)作为工具电极对工一根移动着的导线(电极丝)作为工具电极对工件进行切割,故称线切割加工。线切割加工中工件进行切割,故称线切割加工。线切割加工中工件和电极丝的相对运动是由数字控制实现的。所件和电极丝的相对运动是由数字控制实现的。所以,又称为数控线切割加工或简称线切割加工。以,又称为数控线切割加工或简称线切
2、割加工。主要适用于切割淬火钢、硬质合金等金属材料,主要适用于切割淬火钢、硬质合金等金属材料,特别适用于一般金属切削机床难以加工的细缝槽特别适用于一般金属切削机床难以加工的细缝槽或形状复杂的零件,在模具行业的应用尤为广泛。或形状复杂的零件,在模具行业的应用尤为广泛。6.1数控线切割机床及其组成数控线切割机床及其组成6.1.1 数控线切割机床的加工原理数控线切割机床的加工原理工作原理:利用移动的金属丝作工具电极,并在工作原理:利用移动的金属丝作工具电极,并在金属丝和工件间通以脉冲电流,利用脉冲放电的金属丝和工件间通以脉冲电流,利用脉冲放电的腐蚀作用对工件进行切割加工。腐蚀作用对工件进行切割加工。数
3、控线切割机床,又称数控电火花线切割机床,数控线切割机床,又称数控电火花线切割机床,其加工过程是利用一根移动着的金属丝其加工过程是利用一根移动着的金属丝(钼丝、钨钼丝、钨丝或铜丝等丝或铜丝等)作工具电极,在金属丝与工件间通以作工具电极,在金属丝与工件间通以脉冲电流,使之产生脉冲放电而进行切割加工的。脉冲电流,使之产生脉冲放电而进行切割加工的。如图如图6-16-1所示,电极丝穿过工件上预先钻好的小孔所示,电极丝穿过工件上预先钻好的小孔(穿丝孔穿丝孔),经导轮由走丝机构带动进行轴向走丝运动。,经导轮由走丝机构带动进行轴向走丝运动。工件通过绝缘板安装在工作台上,由数控装置按加工程工件通过绝缘板安装在工
4、作台上,由数控装置按加工程序指令控制沿序指令控制沿X X、Y Y两个坐标方向移动而合成所需的直线、两个坐标方向移动而合成所需的直线、圆弧等平面轨迹。圆弧等平面轨迹。在移动的同时,线在移动的同时,线电极和工件间不断地电极和工件间不断地产生放电腐蚀现象,产生放电腐蚀现象,工作液通过喷嘴注入,工作液通过喷嘴注入,将电蚀产物带走,最将电蚀产物带走,最后在金属工件上留下后在金属工件上留下细丝切割形成的细缝细丝切割形成的细缝轨迹线,从而达到了轨迹线,从而达到了使一部分金属与另一使一部分金属与另一部分金属分离的加工部分金属分离的加工要求。要求。图图6-1 快走丝线切割加工原理快走丝线切割加工原理 和电火花成
5、形机床不同,线切割是利用线电极来和电火花成形机床不同,线切割是利用线电极来进行加工的。由于切缝较小,可以对工件进行套裁,进行加工的。由于切缝较小,可以对工件进行套裁,有效地利用工件材料,特别适合模具加工。但线切割有效地利用工件材料,特别适合模具加工。但线切割加工主要是对通孔加工,较适合于冷冲模;而电火花加工主要是对通孔加工,较适合于冷冲模;而电火花成形机床则主要是对盲孔进行加工,较适合于型腔模成形机床则主要是对盲孔进行加工,较适合于型腔模的加工。的加工。6.1.2 数控线切割机床的类型数控线切割机床的类型1按控制方式分按控制方式分有靠模仿形控制、光电跟踪控制、数字程序控制和微机控制线切割机床等
6、。2按脉冲电源形式分按脉冲电源形式分有RC电源、晶体管电源、分组脉冲电源和自适应控制电源线切割机床等。3按加工特点分按加工特点分有大、中、小型以及普通直壁切割型与锥度切割型,还有切割上下异形的线切割机床等。4 4按走丝速度分按走丝速度分有快速走丝方式和慢速走丝方式的线切割机床。有快速走丝方式和慢速走丝方式的线切割机床。(1 1)快走丝线切割机床)快走丝线切割机床 1 1)线电极运行速度较快)线电极运行速度较快(300(300700m700mmin)min)。2 2)可双向往复运行,即丝电极可重复使用,直到丝)可双向往复运行,即丝电极可重复使用,直到丝电极损耗到一定程度或断丝为止。电极损耗到一定
7、程度或断丝为止。3 3)常用线电极为:钼丝)常用线电极为:钼丝(0.1(0.10.2mm)0.2mm)。4 4)工作液通常为:乳化液或皂化液。)工作液通常为:乳化液或皂化液。5 5)由于电极丝的损耗和电极丝运动过程中换向的影)由于电极丝的损耗和电极丝运动过程中换向的影响,其加工精度要比慢走丝差,表面粗糙度要高。响,其加工精度要比慢走丝差,表面粗糙度要高。6 6)尺寸精度:)尺寸精度:0.0150.0150.02mm0.02mm。7 7)表面粗糙度)表面粗糙度RaRa:1.251.252.5m2.5m。8 8)一般尺寸精度最高可达到:)一般尺寸精度最高可达到:0.01mm0.01mm,表面粗糙度
8、,表面粗糙度RaRa为:为:0.630.631.25m1.25m。(2 2)慢走丝线切割机床)慢走丝线切割机床 1 1)线电极运行速度较低)线电极运行速度较低(0.5(0.515m/min)15m/min)。2 2)线电极只能单向运动,不能重复使用,这样可避)线电极只能单向运动,不能重复使用,这样可避免电极损耗对加工精度的影响。免电极损耗对加工精度的影响。3 3)丝电极有:紫铜、黄铜、钨、钼和各种合金,直)丝电极有:紫铜、黄铜、钨、钼和各种合金,直径一般为径一般为0.10.10.35mm0.35mm。4 4)工作液:去离子水、煤油。)工作液:去离子水、煤油。5 5)尺寸精度:)尺寸精度:0.0
9、01mm0.001mm6 6)表面粗糙度:)表面粗糙度:Ry0.3mRy0.3m。我国机床型号的我国机床型号的编编制是根据制是根据JB 1838JB 18387676金属切削金属切削机床型号机床型号编编制方法制方法的的规规定定进进行的,机床型号由行的,机床型号由汉语汉语拼拼音字母和阿拉伯数字音字母和阿拉伯数字组组成,它表示机床的成,它表示机床的类别类别、特性和、特性和基本参数。基本参数。例如,数控例如,数控电电火花火花线线切割机床型号切割机床型号DK7725DK7725的含的含义义如如下:下:数控电火花线切割机床的主要技术参数包括:工作台数控电火花线切割机床的主要技术参数包括:工作台行程行程(
10、纵、横向行程纵、横向行程)、最大切割厚度、加工表面粗糙度、最大切割厚度、加工表面粗糙度、加工精度、切割速度和数控系统的控制功能等。加工精度、切割速度和数控系统的控制功能等。表表6-16-1为为DK77DK77系列数控电火花线切割机床的主要型号系列数控电火花线切割机床的主要型号及技术参数。及技术参数。表表6-26-2为快、慢速走丝线切割加工的特点比较。为快、慢速走丝线切割加工的特点比较。机床型号机床型号DK7716DK7716DK7720DK7720DK7725DK7725DK7732DK7732DK740DK740DK7750DK7750DK7763DK7763DK77120DK77120工作
11、台行程工作台行程/mm/mm20020016160 025025020200 032032025250 050050032320 050050040400 080080050500 080080060600 0200020001 1200200最大切割厚度最大切割厚度/mm/mm100100200200140140300(300(可可调调)400(400(可可调调)300300150150500(500(可可调调)加工表面粗糙度加工表面粗糙度Ra/Ra/mm2.52.52.52.52.52.52.52.56.36.33.23.22.52.52.52.5加工精度加工精度/mm/mm0.010.0
12、10.0150.0150.0120.0120.0150.0150.0250.0250.010.010.020.02切割速度切割速度/(mm/(mm2 2/min)/min)707080808080100100120120120120120120加工加工锥锥度度3 36060 各厂家的型号不同各厂家的型号不同控制方式控制方式各种型号均有各种型号均有单单板机、或板机、或单单片机、或微机控制片机、或微机控制各厂家生各厂家生产产的机床的切割速度有所不同的机床的切割速度有所不同表表6-1 DK77系列数控电火花线切割机床的主要型号及技术参数系列数控电火花线切割机床的主要型号及技术参数项项 目目类类 型型
13、快快 速速 走走 丝丝慢慢 速速 走走 丝丝走走丝丝速度速度2 212 12 m/sm/s1 18 m/min8 m/min电电极极丝丝材料材料钼丝钼丝、钨钼丝钨钼丝黄黄铜丝铜丝、铜铜合金及其合金及其镀镀覆材料覆材料精度保持精度保持丝丝抖抖动动大,精度大,精度较难较难保持保持走走丝丝平平稳稳,精度容易保持,精度容易保持电电极极丝丝的工作状的工作状态态循循环环重复使用重复使用一次性使用一次性使用工作液工作液特制乳化油水溶液特制乳化油水溶液去离子水去离子水工作液工作液绝缘绝缘强强度度/(/(k k cmcm)0.50.550501010100100最高切割速度最高切割速度/(mm/(mm2 2/m
14、in)/min)300300300(300(国外国外)最高尺寸精度最高尺寸精度/mm/mm 0.010.01 0.0050.005表面粗糙度表面粗糙度/m m 0.630.630.160.16数控装置数控装置开开环环 、步、步进电进电机形式机形式闭环闭环、半、半闭环闭环、伺服、伺服电电机机程序形式程序形式3B3B、4B4B程序,程序,5 5单单位位纸带纸带国国际际ISOISO代代码码程序、程序、8 8单单位位纸带纸带表表6-2 6-2 快、慢速走丝电火花线切割加工特点比较快、慢速走丝电火花线切割加工特点比较6.1.3 6.1.3 数控线切割机床的加工对象数控线切割机床的加工对象 线切割加工为新
15、产品试制、精密零件加工及模具线切割加工为新产品试制、精密零件加工及模具制造开辟了一条新的工艺途径,主要适用于以下几个制造开辟了一条新的工艺途径,主要适用于以下几个方面。方面。1.1.加工模具加工模具 适用于加工各种形状的冲模。调整不同的间隙补适用于加工各种形状的冲模。调整不同的间隙补偿量,只需一次编程就可以切割凸模、凸模固定板、偿量,只需一次编程就可以切割凸模、凸模固定板、凹模及卸料板等。凹模及卸料板等。2.2.加工电火花成形加工用的电极加工电火花成形加工用的电极 一般穿孔加工用的电极以及带锥度型腔加工用的一般穿孔加工用的电极以及带锥度型腔加工用的电极,以及铜钨、银钨合金之类的电极材料,用线切
16、电极,以及铜钨、银钨合金之类的电极材料,用线切割加工特别经济,同时也适用于加工微细复杂形状的割加工特别经济,同时也适用于加工微细复杂形状的电极。电极。3.3.加工零件加工零件 在试制新产品时,用线切割在坯料上直接割出零件,在试制新产品时,用线切割在坯料上直接割出零件,由于不需另行制造模具,可大大缩短制造周期、降低成由于不需另行制造模具,可大大缩短制造周期、降低成本。另外修改设计、变更加工程序比较方便。在零件制本。另外修改设计、变更加工程序比较方便。在零件制造方面,可用于加工品种多、数量少的零件,特殊难加造方面,可用于加工品种多、数量少的零件,特殊难加工材料的零件、材料试验样件、各种型孔、特殊齿
17、轮凸工材料的零件、材料试验样件、各种型孔、特殊齿轮凸轮、样板、成型刀具。同时还可进行微细加工,异形槽轮、样板、成型刀具。同时还可进行微细加工,异形槽和人工标准缺陷的窄缝加工等。和人工标准缺陷的窄缝加工等。6.1.4 6.1.4 数控线切割机床的走丝机构数控线切割机床的走丝机构1 1快走丝线切割机床的走丝机构快走丝线切割机床的走丝机构(1)(1)储丝筒组合件旋转时,其径向跳动小于储丝筒组合件旋转时,其径向跳动小于0.01 mm0.01 mm;否则,可能引起钼丝抖动,出现断丝现象。将悬臂;否则,可能引起钼丝抖动,出现断丝现象。将悬臂放置的走丝电机与轴承座连在一起,可增加其刚性,放置的走丝电机与轴承
18、座连在一起,可增加其刚性,改善受力情况,并且在结构工艺上容易保证与储丝筒改善受力情况,并且在结构工艺上容易保证与储丝筒的同轴度安装要求。的同轴度安装要求。(2)(2)为了保证储丝筒上整齐排绕钼丝,不出现叠丝现为了保证储丝筒上整齐排绕钼丝,不出现叠丝现象,所以储丝筒组合件转动时,必须让储丝筒作相应象,所以储丝筒组合件转动时,必须让储丝筒作相应的轴向位移,且轴向位移应平稳和轻便。的轴向位移,且轴向位移应平稳和轻便。在图在图6-26-2所示结构中,在储丝筒旋转的同时,通过二级齿轮减速传动带动所示结构中,在储丝筒旋转的同时,通过二级齿轮减速传动带动丝杆转动,由于丝杆螺母副的作用而使得储丝筒所在的滑动走
19、丝拖板相对于丝杆转动,由于丝杆螺母副的作用而使得储丝筒所在的滑动走丝拖板相对于机床座体机床座体(丝架所在丝架所在)产生轴向位移。如果二级齿轮传动中,每一级减速比为产生轴向位移。如果二级齿轮传动中,每一级减速比为1 1:4:4,丝杆的螺距为,丝杆的螺距为2.75 mm2.75 mm,则当储丝筒转过一圈时,其轴向位移为,则当储丝筒转过一圈时,其轴向位移为1/161/162.75=0.172 mm2.75=0.172 mm,就算用直径为,就算用直径为(0.15 mm(0.15 mm的钼丝都不会产生叠丝。为的钼丝都不会产生叠丝。为了保证收丝方与放丝方不叠丝,可在丝架的上面和下面各放一块硬质合金挡了保证
20、收丝方与放丝方不叠丝,可在丝架的上面和下面各放一块硬质合金挡丝块,并特地偏开一定的距离丝块,并特地偏开一定的距离(约约1.5 mm)1.5 mm)。图图6-2 快走丝的循环走丝机构快走丝的循环走丝机构 (3)(3)储丝筒组合件由三相四极交流马达通过弹性联储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,保证钼丝走速为轴节直接带动,保证钼丝走速为8 810 10 m/sm/s。采用弹性联。采用弹性联轴节可以减缓因走丝换向带给储丝筒的冲击。轴节可以减缓因走丝换向带给储丝筒的冲击。(4)(4)为了循环使用钼丝,必须要让储丝筒能自动正为了循环使用钼丝,必须要让储丝筒能自动正反转换向。由于同时具有储
21、丝筒拖板的轴向移动,所以反转换向。由于同时具有储丝筒拖板的轴向移动,所以可在合适位置上安装倒顺换向开关。这样,当储丝筒拖可在合适位置上安装倒顺换向开关。这样,当储丝筒拖板往某一方向移动到压下换向开关时,机床电器线路将板往某一方向移动到压下换向开关时,机床电器线路将会使走丝电机自动反转,同时储丝筒开始反方向走丝,会使走丝电机自动反转,同时储丝筒开始反方向走丝,储丝筒拖板也相应地换向往回移动,直到碰到另一端的储丝筒拖板也相应地换向往回移动,直到碰到另一端的换向开关后再正转换向,如此反复,即达到循环走丝的换向开关后再正转换向,如此反复,即达到循环走丝的目的。当然倒顺换向开关应做成可调节距离的形式,以
22、目的。当然倒顺换向开关应做成可调节距离的形式,以适应不同长度钼丝量的要求。倒顺换向开关的位置应调适应不同长度钼丝量的要求。倒顺换向开关的位置应调节到保证换向时,储丝筒上排丝的一方还有一定长度的节到保证换向时,储丝筒上排丝的一方还有一定长度的钼丝;否则,会将丝冲断。钼丝;否则,会将丝冲断。2慢走丝线切割机床的走丝机构慢走丝线切割机床的走丝机构 如图如图6-36-3所示。走丝系统所示。走丝系统自上而下,丝由送丝轮经张力自上而下,丝由送丝轮经张力轮到上导向轮、工件孔、下导轮到上导向轮、工件孔、下导向轮,再到速度轮、排丝轮,向轮,再到速度轮、排丝轮,最后到达收丝轮。和快走丝系最后到达收丝轮。和快走丝系
23、统明显不同的就是该系统采用统明显不同的就是该系统采用的电极丝是一次性的,走丝速的电极丝是一次性的,走丝速度慢而连续可调度慢而连续可调(0.5(0.58 m/8 m/min)min)。走丝速度由速度轮后面。走丝速度由速度轮后面的的DCDC电机控制,调节机床面板电机控制,调节机床面板上的上的“丝速调节丝速调节”旋钮即可。旋钮即可。顺时针转动为加速,逆时针转顺时针转动为加速,逆时针转动为降速。动为降速。图图6-3机床走丝系统结构图机床走丝系统结构图 金属丝的张紧力由张力轮后面的磁粉离合器控制,金属丝的张紧力由张力轮后面的磁粉离合器控制,调节机械操作面板上的张力拨挡开关,可控制改变丝张调节机械操作面板
24、上的张力拨挡开关,可控制改变丝张力,其张力值以张力表上的电流值表示,工作时张力一力,其张力值以张力表上的电流值表示,工作时张力一般不可变动。般不可变动。收丝轮用于缠绕经过加工区放电后的废铜丝,由收丝轮用于缠绕经过加工区放电后的废铜丝,由ACAC软特性电机驱动,收丝速度为自动跟随走丝速度。废软特性电机驱动,收丝速度为自动跟随走丝速度。废丝先通过排丝轮,排丝轮在丝先通过排丝轮,排丝轮在ACAC伺服电机及凸轮传动下实伺服电机及凸轮传动下实现前后往复运动,均匀地改变丝在收丝轮上的位置,从现前后往复运动,均匀地改变丝在收丝轮上的位置,从而使丝在收丝轮上均匀地排列。而使丝在收丝轮上均匀地排列。整个走丝机构
25、在丝张紧的一段范围内安装了一个断整个走丝机构在丝张紧的一段范围内安装了一个断丝检测开关,当断丝时,断丝检测开关释放,断丝指示丝检测开关,当断丝时,断丝检测开关释放,断丝指示灯亮,加工电源即自动切断。灯亮,加工电源即自动切断。6.1.5 6.1.5 机床操作面板及其控制功能机床操作面板及其控制功能1 1快走丝线切割机床(如图快走丝线切割机床(如图6-46-4所示)所示)(1)(1)键盘输入。每次输入的程序最多可达键盘输入。每次输入的程序最多可达380380条,具有完备的条,具有完备的检索、修改、删除、插入的功能。程序指令采用检索、修改、删除、插入的功能。程序指令采用LEDLED数码显示方式。数码
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