数控线切割实验

实验三数控线切割实验

清华大学金工教研室

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3-1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。由于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

值可达1.6 m。

寸精度可达0.02~0.01mm，表面粗糙度R

a

2．数控线切割机床组成部分

数控线切割机床的外形如图3-2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。加工程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、线切割加工程序的编制方法

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3-3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3-4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3-5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3-6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：L 1、L 2、L 3、L 4。如图3-7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L 2，L 3，L 4依此类推。

加工顺圆弧时有四种加工指令：SR 1、SR 2、SR 3、SR 4。如图3-8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SR 2；SR 3、SR 4依此类推。

加工逆圆弧时有四种加工指令：NR 1、NR 2、NR 3、NR 4。如图3-9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NR 1；当起点在第

II 象限（包括Y 轴而不包括X 轴）时，记作NR 2；NR 3、NR 4依此类推。

2．编程方法

以图3-10所示样板零件为例，介绍编程方法。