实验一：数控线切割机床基本操作

数控线切割机床基本操作

一、实验名称：数控线切割机床操作实验

二、实验目的：

1．了解电火花线切割机床加工原理；

2．了解电火花线切割机床的基本结构；

3．掌握电火花线切割加工的电加工参数选择；

4．掌握电火花线切割机床的基本操作。

三、实验设备及辅助设施：

1.设备：苏州长风DK7725E型线切割机床；

2.电极丝：0.18mm钼丝300m；

3.材料：100X100X5mm钢板1片。

4.量具：0-125mm游标卡尺、150mm钢板尺。

四、实验方法

先由实验老师进行讲解及现场操作演示，再让学生在老师指导下，动手操作机床。实验完毕后，认真完成实验报告。

五、实验步骤：

1．电火花线切割加工技术简介（老师讲解）

电火花线切割加工是电火花加工的一个分支，是一种直接利用电能和热能进行加工的工艺方法，它用一根移动的导线（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，又称为数控电火花线切割加工，简称线切割加工。

2．电火花线切割加工原理（老师讲解）

电火花数控线切割的加工过程包含下列三部分内容：

电极丝与工件之间的脉冲放电；

电极丝沿其轴向（垂直或Z方向）作走丝运动；

工件相对于电极丝在XOY平面内作数控运动。

⑴电极丝与工件之间的脉冲放电

电火花线切割时，电极丝接脉冲电源的负极，工件接脉冲电源的正极。在正负极之间加上脉冲电源，当来一个电脉冲时，在电极丝和工件之间产生一次火花放电，在放电通道的中心，温度瞬时可高达10000度以上，高温使工件金属、电极丝和工件之间的工作液熔化或部分气化，产生的蒸汽瞬间迅速热膨胀，并具有爆炸特性。这种热膨胀和局部微爆炸，将熔化和汽化了的金属材料抛出，从而实现对工件材料进行电蚀切割加工。放电间隙在0.01mm左右。

为了电火花加工的顺利进行，必须创造条件保证每来一个电脉冲时，在电极丝和工件之间产生的是火花放电而不是电弧放电。首先，必须使两个电脉冲之间有足够的时间，使放电间隙中的介质消电离，即使放电通道中的带电粒子复合为中性粒子，恢复本次放电通道处间隙中介质的绝缘强度，以免总在同一处发生放电而导致电弧放电。一般脉冲间隙为脉冲宽度的4倍以上。

为了保证火花放电时电极丝不被烧断，必须向放电间隙处注入大量工作液，以便电极丝得到充分冷却。同时，电极丝还必须作高速轴向运动，以免火花放电总在电极丝局部位置进行而被烧断。快速走丝速度一般为7~10m / s，电极丝作高速运动，还有利于不断往放电间隙中带入新的工作液。同时，把电蚀产物从间隙中带出。

⑵电火花线切割加工的走丝运动

走丝运动过程中，钼丝必须整齐地缠绕在储丝筒上，因此，储丝筒除了作旋转运动外，还必须按一定速度作轴向运动。储丝筒轴向运动速度（mm/r）应略大于电极丝直径（mm）。否则，走丝时会产生叠丝现象而导致断丝。

⑶X、Y坐标工作台的数控运动

工件安装在XOY坐标工作台上，分别由X向和Y向的步进电机驱动作数控运动，而工件相对于电极丝的运动轨迹，由线切割编程决定。

脉冲当量：即步进电机每接受一个脉冲时，驱动工作台移动的距离。一般为0.001mm (编程的数据单位)。

步距角：每接受一个进给脉冲时，步进电机所转动的角度。

产生稳定电火花线切割加工的必要条件：一是要有脉冲电源；二是工件与电极丝之间始终保持稳定的放电间隙（约0.01-0.02mm）；三是火花放电必须是在具有一定绝缘强度的液体绝缘介质中进行。

3．电火花线切割机床的基本结构（老师讲解）

以本实训中心所购机型DK7725E为例

本机床由机床主机和控制柜两大部分组成，配有CNC-10A型自动编程和控制系统。其机床主机结构如图所示。

⑴DK7725E型线切割机床主要技术参数

工作台横向行程：250mm ；

工作台纵向行程：320 mm ；

加工工件最大厚度：300mm ；

加工工件最大锥度：6°/100 mm；

加工表面粗糙度：Ra≤2.5um ；

最高材料去除率：≈1002

mm/mim ；

⑵DK7725E型线切割机床传动系统

工作台传动路线。如图

X向：控制系统发出进给脉冲——步进电机

D——齿轮4/齿轮3——横向丝杠1——螺母8。

Y向：控制系统发出进给脉冲——步进电机

E

——齿轮5/齿轮6——纵向丝杠2——螺母7。

运丝部件的传动路线。如图

电动机G——联轴器——运丝筒高速旋转——齿轮9/齿轮10——齿轮11/齿轮12——丝杠13——螺母14带动拖板——行程开关。运丝装置带动电极丝按一定线速度运动，并将电极丝整齐地排绕在运丝筒上，行程开关控制运丝筒的正反转。

⑶DK7725E型线切割机床电气和脉冲电源简介

机床电气柜操作面板。如图

SA1——脉冲宽度选择SA2~SA7——功率管选择

SA8——电压幅值选择RP1——脉冲间隔调节

PV1——电压幅值指示

急停按钮——按下此键，机床运丝、水泵电机全停，脉冲电源输出切断。

脉冲电源参数设置

脉冲宽度ti选择开关SA1共分六档，从左边开始往右边分别为：

第一档：5us 第二档：15us 第三档：30us

第四档：50us 第五档：80us 第六档：120us

功率管个数选择开关SA2~SA7可控制参加工

作的功率管个数，如六个开关均接通，六个功率管

同时工作，这时峰值电流最大。如五个开关全部关

闭，只有一个功率管工作，此时峰值电流最小。每

个开关控制一个功率管。

幅值电压选择开关SA8用于选择空载脉冲电压幅值，开关按至“L”位置，电压为75V左右，按至“H”位置，则电压为100V左右。

改变脉冲间隔t0调节电位器RP1阻值，可改

变输出矩形脉冲波形的脉冲间隔t0，即能改变加工

电流的平均值，电位器旋置最左，脉冲间隔最小，

加工电流的平均值最大。

电压表PV1，由0~150V直流表指示空载脉冲

电压幅值。

⑷各种电加工参数的合理选择

正确选择脉冲电源加工参数，可以提高加工工艺指标和加工的稳定性。粗加工时，应选用较大的加工电流和大的脉冲能量，可获得较高的材料去除率（即加工生产率）。而精加工时，应选用较小的加工电流和小的单个脉冲能量，可获得加工工件较高的表面粗糙度。

加工电流就是指通过加工区的电流平均值，单个脉冲能量大小，主要由脉冲宽度、峰值电流、加工幅值电压决定。脉冲宽度是指脉冲放电时脉冲电流持续的时间，峰值电流指放电加工时脉冲电流峰值，加工幅值电压指放电加工时脉冲电压的峰值。

下列电规准实例可供使用时参考：

精加工：SA1选择左面开始第一档，SA8按至“L”位置，幅值电压为75V左右，SA2、SA3接通，调节电位器RP1，加工电流在0.8~1.2A,加工表面粗糙度Ra≤2.5um。