数控线切割教案(精)

数控线切割教案一、教学目的及要求1．了解数控线切割加工的工作原理、特点和应用。

2．了解数控线切割的编程方法和格式。

3．了解计算机辅助设计及加工的概念和加工过程。

4．熟悉并严格遵守安全操作规程。

二、教学进程（总时间1.5天）三、教具1．不锈钢板料，典型加工实物。

2．数控线切割原理挂图。

3．扫描仪，计算机，CAX’A编程软件。

数控线切割讲授内容一、数控线切割加工原理电火花线切割加工(Wire Cut Electrical Discharge Machining,简称WEDM)是在电火花加工基础上于50年代末在苏联发展起来的一种新工艺，使用线状电极（钼丝或铜丝）靠火花放电对工件进行切割，故称电火花线切割。

它已获得广泛的应用，目前国内外的线切割机床都采用数字控制,数控线切割机床已占电加工机床的60%以上。

1．数控电火花线切割加工的基本原理、特点、分类及应用范围1）电火花线切割加工的基本原理图1 电火花线切割加工原理电火花线切割加工的基本原理如图1 所示。

被切割的工件作为工件电极，电极丝作为工具电极。

电极丝接脉冲电源的负极，工件接脉冲电源的正极。

当来一个电脉冲时，在电极丝和工件之间就可能产生一次火花放电，在放电通道中瞬时可达5000℃以上高温使工件局部金属熔化，甚至有少量气化，高温也使电极和工件之间的工作液部分产生气化，这些气化后的工作液和金属蒸气瞬间迅速膨胀，并具有爆炸特性。

靠这种热膨胀和局部微爆炸，抛出熔化和气化了的金属材料而实现对工件材料进行电蚀切割加工。

2）电火花线切割的主要特点⑴不需要制造成形电极, 用简单的电极丝即可对工件进行加工。

可切割各种高硬度、高强度、高韧性和高脆性的导电材料，如淬火钢、硬质合金等。

⑵由于电极丝比较细, 可以加工微细异形孔、窄缝和复杂形状的工件。

⑶能加工各种冲模、凸轮、样板等外形复杂的精密零件，尺寸精度可达0.02～0.01mm,表面粗糙度Ｒa值可达1.6μm。

还可切割带斜度的模具或工件。

⑷由于切缝很窄, 切割时只对工件进行“套料”加工，故余料还可以利用。

⑸自动化程度高, 操作方便, 劳动强度低。

⑹加工周期短, 成本低。

3）切割的应用范围⑴应用最广泛的是加工各类模具, 如冲模、铝型材挤压模、塑料模具及粉末冶金模具等, 如图2、图3所示。

⑵加工二维直纹曲面的零件(需配有数控回转工作台), 如图4所示。

图2 齿轮模具图3 窄长冲模图4 加工平面凸轮零件⑶加工三维直纹曲面零件(需配有数控回转工作台), 如图5、图6、图7所示。

⑷各种导电材料和半导体材料以及稀有、贵重金属的切断。

⑸加工微细槽、任意曲线窄缝。

图5 加工螺旋面图6 加工双曲面图7 加工扭转锥台2．数控电火花线切割加工的机床的型号及组成部分1）线切割机床的型号线切割机床按电极丝运动的线速度, 可分高速走丝和低速走丝两种。

电极丝运动速度在7～10m/s范围内的为高速走丝, 低于0.2 m/s的为低速走丝。

例如DK7725机床为高速走丝线切割机床, DK7632机床为低速走丝线切割机床, 我国常采用高速走丝线切割机床。

型号DK7725的含义如表1所示。

表1 DK7725型号的含义2）DK7725高速走丝线切割机床的组成部分DK7725高速走丝微机控制线切割机床由机床本体、脉冲电源、微机控制装置、工作液循环系统等部分组成, 如图9所示。

⑴机床本体机床本体由床身、走（运）丝机构、工作台和丝架等组成。

①床身用于支承和连接工作台、运丝机构等部件和工作液循环系统。

②走（运）丝机构电动机通过联轴节带动储丝筒交替作正、反向运动，钼丝整齐地排列在储丝筒上，并经过丝架作往复高速移动（线速度为9mm/s左右）。

③工作台用于安装并带动工件在水平面内作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。

步进电机每接受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, 再通过一对变速齿轮带动丝杠转动,从而使工作台在相应的方向上移动0.001mm。

工作台的有效行程为250 mm×320 mm。

图9 DK7725高速走丝线切割机床结构简图1—储丝筒； 2—走丝溜板； 3—丝架； 4—上工作台；5—下工作台； 6—床身； 7—脉冲电原及微机控制柜④丝架丝架的主要功用是在电极丝按给定线速度运动时，对电极丝起支撑作用，并使电极丝工作部分与工作台平面保持一定的几何角度。

⑵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，加工中供给火花放电的能量。

电极丝接脉冲电源负极，工件接正极。

⑶微机控制装置微机控制装置的主要功用是轨迹控制。

其控制精度为±0.001 mm, 机床切割加工精度为±0.01 mm。

⑷工作液循环系统由工作液泵、工作液箱和循环导管组成。

工作液起绝缘、排屑、冷却的作用。

每次脉冲放电后，工件与电极丝（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微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丝和工件，防止烧丝和工件变形。

二、线切割加工程序的编写方法数控线切割机床的控制系统是根据人的“命令”控制机床进行加工的。

所以必须先将要进行线切割加工的图形，用线切割控制系统所能接受的“语言”编好“命令”，输入控制系统（控制器）。

这种“命令”就是线切割程序，编写这种“命令”的工作叫做编程。

编程方法分手工编程和计算机辅助编程。

手工编程是线切割工作者的一项基本功，它能使你比较清楚的了解编程所需要进行的各种计算和编程的原理与过程。

但手工编程的计算工作比较繁杂、费时间，因此，近年来由于微机的飞速发展，线切割编程大都采用微机编程。

微机有很强的计算功能，大大减轻编程的劳动强度，并大幅度地减少编程所需时间。

1．手工编程1）3B程序格式⑴平面坐标系和坐标值X、Y的确定平面坐标系是这样规定的：面对机床工作台，工作台平面为坐标平面，左右方向为X轴，且向右为正；前后方向为Y轴，且向前为正。

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。

⑵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与直线终点走向较平行那个坐标轴。

例如图10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。

图10 直线计数方向的确定图11 圆弧计数方向的确定加工圆弧时，同样, 终点走向较平行于何轴，则计数方向取该轴。

例如在图11中，加工圆弧AB, 计数方向应取X轴, 记作Gx；加工圆弧MN, 计数方向应取Y轴, 记作Gy ；加工圆弧PQ，计数方向取X轴﹑Y轴均可, 记作Gx或Gy。

⑶计数长度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12中, 加工直线OA, 计数方向为X轴, 计数长度为OB，数值等于终点A的X坐标值。

在图13中, 加工半径为0.5mm的圆弧MN，计数方向为X轴, 计数长度为500µm×3 =1500µm, 即圆弧MN三段90°圆弧在X轴上投影的绝对值总和, 而不是500µm×2=1000µm。

⑷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14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依次类推。

图12 直线计数长度的确定图13 圆弧计数长度的确定加工顺圆弧时由四种加工指令：SR1、SR2、SR3、SR4。

如图15所示，当圆弧的起点顺时针第一步进入第Ⅰ象限时，加工指令记作SR1（简称顺圆1）；当起点顺时针第一步进入第Ⅱ象限时，记作SR2（简称顺圆2）；SR3、SR4依次类推。

加工逆圆弧时也有四种加工指令：NR1、NR2、NR3、NR4。

如图16所示，当圆弧的起点逆时针第一步进入第Ⅰ象限时，加工指令记作NR1（简称逆圆1）；当起点逆时针第一步进入第Ⅱ象限时，记作NR2（简称逆圆2）；NR3、NR4依次类推。

图14 直线加工指令的确定图15 顺圆弧加工指令的确定图16 逆圆弧加工指令的确定2）3B程序格式手工编程方法下面以图17所示样板零件为例, 介绍编程方法。

⑴确定加工路线起始点为A，加工路线按照图中所标的①②③…⑧进行，共分八个程序段。

其中①为切入程序段，⑧为切出程序段。

⑵计算坐标值按照坐标系和坐标X、Y的规定，分别计算①～⑧程序段的坐标值。

⑶填写程序单按程序标准格式逐段填写B X B Y B J G Z，见下表。

图17 样板零件图17所示样板的图形，按程序①（切入）、②…⑦、⑧（切出）进行切割，编制的3B 程序见表3。

表3 程序举例3）微机模拟加工（1）输入程序演示。

（2）具体的输入步骤。

（3）修改程序。

（4）输入程序时的注意事项。

2．计算机辅助编程采用计算机辅助编程，首先要求学生了解网络条件下数控线切割CAD/CAM系统。

1）讲解自动编程软件“CAX’A”的使用方法；2）学生手工创意图形或用AutoCAD绘制图形（要求学生设计出封闭的一笔划图形，艺术字体和美术图案均可，但要求富于创意），并生成程序。

（1）创意图形确定后，用扫描仪将图形输入计算机。

（2）用AutoCAD在计算机上直接创意出图形。

（3）对计算机中的创意图形进行矢量化处理和修改。

（4）生成ISO代码或3B程序。

3）通过局域网把程序传输到机床的控制柜中。

三、熟悉线切割机床的操作方法1．介绍线切割控制柜面板。

2．高频脉冲电源参数的选择。

3．控制系统的操作。

各种信息在屏幕上的位置：F1～F8是系统菜单。

所有的操作可根据菜单内容及屏幕提示选择F1～F8键或其它特殊键来实现。

1）显示图形、数据文件及它有关信息；2）显示坐标和其它有关信息。

3）显示当前几何参数和电气参数；4）显示系统提出信息，指导拥护操作。

5）显示操作结果，告诉用户操作成功或出错。

6）显示最近操作的文件名。

7）显示版本信息及彩旦目前所处位置。

8）显示当前时间。

学生所有的操作可根据菜单内容及屏幕提示选择F1～F8或其它特殊键来实现。

4．切割工件1）用手动对刀，使工具电极丝接近工件，但不要接触。

2）调出程序文件后，先选择画面（即空运行），检查程序是否正确（模拟）。