数控电火花线切割加工实验
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数控电火花线切割加工实验
一、实验目的
1.了解数控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.了解计算机辅助加工的概念和加工过程。
3.熟悉数控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.设计创意图形并用计算机修改及自动编程;
3.加工创意图形;
三、实验设备
1.硬件设备;计算机,扫描仪,线切割机床。
2.软件:图形矢量化软件,图形修改软件,数控线切割机床控制软件。
四、线切割加工介绍
1.线切割加工原理、特点和应用
线切割加工是线电极电火花加工的简称,是电火花加工的一种,其基本原理如图所示。被切割的工件作为工件电极,钼丝作为工具电极,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。钼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)。当钼丝与工件的距离小到一定程度时,在脉冲电压的作用下,工作液被击穿,在钼丝与工件之间形成瞬间放电通道,产生瞬时高温,使金属局部熔化甚至汽化而被蚀除下来。若工作台带动工件不断进给,就能切割出所需要的形状。因为贮丝筒带动钼丝交替作正、反向的高速移动,所以钼丝基本上不被蚀除,可使用较长的时间。
线切割机床程序输入方法有三种:键盘输入,穿孔纸带输入和磁盘输入。线切割能加工各种高硬度、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,钼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0.02~0.01mm,表面粗糙度Ra值可达1.6m。
2.数控线切割机床组成部分
数控线切割机床的外形如图所示,其组成包括机床主机、脉冲电源和数控装置三大部分。
<1)机床主机部分
机床主机部分由运丝机构、工作台、床身、工作液系统等组成。
运丝机构:电动机通过联轴节带动贮丝筒交替作正、反向转动,钼丝整齐地排列在贮丝筒上,并经过丝架作往复高速移动<线速度为9m/s左右)。
工作台:用于安装并带动工件在工作台平面内作X、Y两个方向的移动。工作台分上下两层,分别与X、Y向丝杠相连,由两个步进电机分别驱动。步进电机每接收到计算机发出的一个脉冲信号,其输出轴就旋转一个步距角,通过一对齿轮变速带动丝杠转动,从而使工作台在相应的方向上移动0.01mm。工作台的有效行程为250×320mm。
床身用于支承和连接工作台、运丝机构、机床电器、及存放工作液系统。
工作液系统由工作液、工作液箱、工作液泵和循环导管组成。工作液起绝缘、排屑、冷却的作用。每次脉冲放电后,工件与钼丝之间必须迅速恢复绝缘状态,否则脉冲放电就会转变为稳定持续的电弧放电,影响加工质量。在加工过程中,工作液可把加工过程中产生的金属颗粒迅速从电极之间冲走,使加工顺利进行。工作液还可冷却受热的电极和工件,防止工件变形。
<2)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单向脉冲电压。加工时,钼丝接脉冲电源负极,工件接正极。
<3)数控装置
数控装置以PC机为核心,配备有其他一些硬件及控制软件。加项目序可用键盘
输入或磁盘输入。通过它可实现放大、缩小等多种功能的加工,其控制精度为±0.001mm,加工精度为±0.001mm。
五、线切割加项目序的编制方法
1.程序格式
N R B X B Y B J G Z
——————————
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“三B格式”。加工直线时,R为零。
在一个完整程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µm。<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,在图中,加工直线OA,计数方向取X轴,记作GX;加工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。
<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µm。
例如,在图中,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。在图中,加工半径为0.5mm的圆弧MN,计数方向为X轴,计数长度为500×3=1500µm,即MN中三段90º圆弧在X轴在投影的绝对值总和,而不是500×2=1000µm。
<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依此类推。
加工逆圆弧时有四种加工指令:NR1、NR2、NR3、NR4。如图所示,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。2.编程方法
以图所示样板零件为例,介绍编程方法。