高速走丝线切割机床锥度切割的参数设定方法

如果要得到一个以基面中心 o为原点 , 半锥角为 α, 上大下小 , 且小端半径为 R 的倒圆锥体 , 只要使 XY平面作半径 R + L 的平动圆周运动 , AA ′作倾斜圆
周运动 , 把倾斜运动和平动运动叠加 , 就能获得这个 倒圆锥体 。在 UV 平面上有半径为 R + L + l的圆周运
动 , 这里 L 是用以抵消作锥度倾斜运动而在 h基面高 度上产生的偏移量 , 因而方向与这个偏移量相反 。用 户只要设定 H、 h、α三个量 , 正确的切割编程 , 由 计算机实现联动切割 , 就可完成锥度切割加工 。 2 丝架上下支点跨距及基面测定
Keywords: W EDM machine; Taper cutting; Parameters setting
0 引言 目前 , 国内外开发了各种锥度结构和锥度控制模
型 [1 ] , 不少用户也拥有带锥度切割加工机构的高速走 丝电火花线切割机床 , 但往往放弃锥度切割功能 , 其 原因往往是认为加工复杂零件难以掌握 , 切割加工出 的带锥度的零件的尺寸达不到要求 。其实只要正确设 定上下丝架电极丝二支承点间的跨距 H 和下丝架中 心到平台基面即工件下平面的高度 h, 加上确定的半 锥角 α, 就能正确地加工出带锥度的工件 。为此 , 本 文对高速走丝电火花线切割机床锥度切割的原理以及 相关参数的设定进行了详细的叙述 , 并编制了相应的 程序模块 , 便于用户掌握 。 1 锥度切割基本原理
(2)
本例中 , δ是标准值 20mm 与实际测量值距 H的计算
由 l = H′3 tan1°= H3 tanα, 可得
H = ( H′3 tan1°) / tanα
(3)
式中 , H′3 tan1°为锥度切割小拖板 A′倾斜半径 , 根 据这个偏出量产生的 tanα量推算 H值 。
为了确保锥度切割精
度 , 必须对丝架上下支点 间的 跨 距 及 基 面 尺 寸 作 正
确测定 。通常由于受测试
工具 局 限 无 法 精 确 测 定 此
二参数 , 故而采用下述间 接测试法 , 用以满足基面 及丝架跨距的测定 。
图 2 锥度切割加工 参数计算模型
试割一个基面标准尺寸为 20mm ×20mm、半锥角
锥度 切 割 加 工 是 基 于
XY平面和 UV 平面联动来 完成的 。XY平面是指大拖 板带动 工件 作平动 运动 , UV 平面是上线架端点 A 围 绕下线架端点 A′作倾斜运 动 , 如图 1 所示 , 电极丝 AA′作以下导轮中心点 A 为 原点 、A ′为动点 、半径为 l 的倾斜旋转运动 , 可以得 到一个尖倒圆锥体 , 它在 h 图 1 锥度切割示意图 高度平面 (即下导轮中心到支承平台 ) 产生一个半 径 L 的圆周轨迹 , 与此同时 , 电极丝作以 L 为半径 , 方向与 l相反的圆周运动 (平动 ) 。
为 1°的锥体 , 锥体为上小下大 (或上大下小 ) , 基面
形腔尺寸为 X1 和 Y1 , 工件厚度为 D , 如图 3 所示 , 用投影仪或分厘卡仔细测定 X1、X2 (或 Y1、 Y2 ) 值 备用 。
H′为上下丝架跨距的估算值 , h′为下丝架支点到
《机床与液压 》20061No13
平台基面的估算值 , 此二值可在锥度切割前估算测 定 , 仅作为锥度加工产生 l′、L ′的依据 。通过对切割 件 X1 , X2 , D 值的测量并经计算就可获得实际切割 的 α、H和 h值 。
图 4 电火花线切割锥度加工程序界面
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量与输入电流呈线性比例特性 , 流量增益与电液伺服 阀的结构参数及供油压力 ps 有关 。 3 试验结果及分析
图 3是通过试验测出的双喷嘴挡板电液伺服阀空 载流量特 性 曲 线 。流 量 特 性 曲 线 与 流 量 特 性 方 程 ( 5) 基本吻合 。
图 3 试割工件模型
( 1) 中间量 tanα和 δ的计算
tanα = ( X2 - X1 ) / ( 23 D )
(1)
tanα是以锥度切割的三要素 H′、 h′和 1°为依据 ,
经切割获得的实际的正切值 , 上大下小 : X2 - X1; 上
小下大 : X1 - X2。
δ= ( 20 - X1 ) /2
( 3) 基面高度 h的计算
在基面 (形腔面 ) 上切割的标准尺寸应符合名
义尺寸的要求 , 由于 H′、 h′为 H 和 h 的估算值 , 切
割将使形腔基面的标准尺寸与真实尺寸产生一个误差
值 δ。
h′3 tan1°= h3 tanα +δ
(4)
式中 , h′3 tan1°是预设值 , h 3 tanα为实际值 , δ为
误差值 。
假如 h′= h, 则有
δ= ( tan1°- tanα) / h
(5)
所以当测出 δ值经计算满足上式时 , 则可求得 :
h = h′。 当 α≠1°且 δ≠ ( tan1°- tanα) / h 时 , 可知 : h′≠h,
则有
上小下大 : h = ( h′3 tan1°+δ) / tanα
图 3 电液伺服阀空载流量特性曲线 理论分析和试验结果还表明 : (1) 在额定电流的范围内 , 阀的输出流量和输 入电流呈线性比例特性 , 并且滞回很小 。 ( 2) 流量增益较大 , 此阀可达 512L / (m in·A ) 。 并且灵敏度也较高 , 最小可控流量在 0102L /m in 以 下。 (3) 当系统供油压力增大时 , 可提高负载流量 的输出 。 (4) 控制电流超过额定电流时 , 阀的输出流量 将出现饱和趋势 。
p roportional control of tw in - cylinder hydraulic elevators
[ J ] 1Control Engineering Practice Volume, 2001 ( 4 ) : 367 - 3731 【2】向春梅 , 张家琛 , 马芬梅 , 等 1电液伺服阀动态特性 的研究 [ J ] 1热力发电 , 1996 (6) : 5 - 121 【3】H1Kuwano, T1M atsushita1Observers for direct drive ser2 vovalves [ J ] 1Journal of Hydraulics & Pneumatucs, 1984 (4) : 15 - 191 【4】路甬祥 1液压气动技术手册 [M ] 1北京 : 机械工业 出版社 , 200211: 458 - 4691 【5】王春行 1液压控制系统 [M ] 1北京 : 机械工业出版 社 , 2000110: 81 - 1001 作者 简 介 : 陈 召 国 ( 1961—) , 男 , 副 教 授 , 硕 士 , 浙江大学流体传动及控制国家重点实验室访问学者 。主要 从事液压传动与控制的教学和研究工作 。 E - mail: czg1961 @ 1631com。
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(1) 按照通常切割编程的方法处理 。 (2) 当进入 “加工开关设定窗 ”, 须正确点击加 工方向键 , 必须使人工选择路径的方向与电脑显示的 方法一致 。 (3) 点击 锥度 设 定 ON , 弹 出 锥度 、标 度和 基 面 , 正确填写当前的标度 (上下丝架二支点间跨距 H) 和基面 (下导轮中心到刃口距离 h ) , 这里基面 的概念已引伸为下丝架支点到平台加上平台到刃口面 的距离 。 编程时 , “锥度 ”的数值应根据切割单面锥度角 而定 , 正负号作如下规定 : 要得到上大下小锥度使符 号为正 , 上小下大锥体符号为负 [2 ] 。一般锥度切割 时 , 建议采用上小下大顺锥切割 , 这样无需将图纸形 腔正反颠倒作图 , 使用方便 、直观 , 且切割完毕时 , 工件落下不会将钼丝夹住造成短丝 。 (4) 以后的编程步骤按一般的切割编程的方法 处理即可 。进行锥度切割加工时 , 一旦掌握 H, h 的 测量方法 , 再注意锥度三要素的正确使用 , 就能准确 切割出带锥度的工件 。 312 有关注意事项 (1) 切割锥度前 , 要保证机械精度符合规定要 求。 (2) 电极丝的放电间隙 , 应保证有合理的间隙 补偿量 , 不干扰切割锥度的精度 。 (3) 仔细参阅锥度切割编程说明 , 切割走向与 计算机设定走向一致 , 在此前提下 , 如果要切割上大 下小尺寸在基面 , 锥度角应为 +α; 反之上小下大尺 寸在刃口面上斜度角为 - α。 ( 4) X1、X2 (或 Y1、 Y2 ) 、D 的测量精度将直接 影响到 H、 h的实测精度 , 最好采用投影仪 、分厘卡 进行测量 。 4 锥度切割参数计算测定程序
L IM ingqi1 , L IM inghui1 , HONG Yifu2 (11Plasticity Working Engineering Department, Shanghai J iaotong University, Shanghai 200030, China;
21Shanghai Troop Electronics Equipm ent CO1, LTD1, Shanghai 200233, China)
Abstract: The technical p rincip le of taper cutting of HS - W EDM was introduced1The parameters setting method and the p rogram p rocessing of taper cutting based on W EDM machine were analyzed1
收稿时间 : 2004 - 11 - 16
(5) 负载压力增大 , 将使输出流量减小 。 4 结论
双喷嘴挡板电液伺服阀的静态流量特性是可以预 测的 , 并且是十分可靠的 。
(1) 空载时 , 伺服阀的输出流量与输入电流呈 线性比例特性关系 。