第三章 电火花线切割加工控制和线切割加工新技术 20世纪50年代末 前苏联 第一节 电火花线切割加工特性 第二节 电火花线切割控制系统和编程技术 第三节 线切割加工新技术。 第一节 电火花线切割加工特性 一、线切割加工的原理 基本原理: 利用移动的细金属导线(铜丝或钼丝)作电极对工件进行脉冲火花放电、切割成型的。 高速走丝电火花线切割机床: 电极丝高速往复运动,速度8~10m/s 乳化液 电极丝:钼丝φ0.12㎜、φ0.15㎜、φ0.18㎜ 低速走丝电火花线切割机床: 电极丝低速单向运动,速度低于0.2 m/s(8~10m/min) 去离子水 电极丝:黄铜丝 第一节 电火花线切割加工特性 二、线切割加工的特点 ⒈电火花线切割加工与电火花成型加工的共性表现 ⑴电压、电流波形基本相似。 有开路、正常火花放电、短路及相互转换。 ⑵加工机理、生产率、表面粗糙度等工艺规律、材料的可加工性基本相似。 ⒉线切割加工相比于电火花加工的不同特点表现: ⑴水或水基工作液。 不会引燃起火、易实现安全无人运转,有明显的电解电流。 ⑵没有稳定电弧放电状态。 ⑶电极与工件之间存在着“疏松接触”式轻压放电现象。 ⑷省掉了成型的工具电极。 ⑸材料的利用率高。 ⑹电极丝对加工精度的影响比较小。 第一节 电火花线切割加工特性 三、线切割加工的应用范围 ⑴加工模具 ⑵加工电火花成型加工用的电极 ⑶加工零件 第一节 电火花线切割加工特性 四、 影响线切割工艺指标的因素 ㈠线切割加工的主要工艺指标 ⒈切割速度υwi 单位时间内电极丝中心线在工件上切过的面积总和称为切割速度,单位㎜2/min。 最高υwimax:40~80㎜2/min 一般:20㎜2/(min·A) ⒉表面粗糙度 高速走丝:Ra5~2.5μm,最佳Ra1μm左右 低速走丝:Ra1.25μm,最佳Ra0.2μm 第一节 电火花线切割加工特性 ⒊电极丝损耗量 切割10000㎜2面积后电极丝直径的减少量,钼丝直径减少不应大于0.01㎜(切割10000㎜2) ⒋加工精度 尺寸精度 形状精度:直线度、平面度、圆度 位置精度:平行度、垂直度、倾斜度 快走丝:可控加工精度在0.01~0.02㎜左右 低走丝:可达0.005~0.002㎜左右 第一节 电火花线切割加工特性 ㈡电参数的影响 ⒈脉冲宽度ti ti=2~60μs 分组脉冲及光整加工时,ti可小至0.5μs以下。 ⒉脉冲间隔t0 t0=(4~8)ti 刚切入或大厚度加工时,t0应取较大的值。 ⒊开路电压?i 易造成电极丝振动,丝损加大,间隙增大。 ⒋放电峰值电流?e 快速:丝损耗比加大甚至断丝。 ?e小于40A,平均电流小于5A。 低速:脉宽很窄,电极丝又较粗,?e有时大于50A。 ⒌放电波形 前沿上升比较缓慢时,丝损耗较少。 脉宽很窄时,要有陡的前沿。 第一节 电火花线切割加工特性 ㈢、非电参数的影响 ⒈电极丝及其移动速度对工艺指标的影响 高速走丝:φ0.08~φ0.20㎜,钼丝 走丝速度在一定范围内,丝速增大,生产率增高。 小于10m/s。 低速走丝:黄铜丝,φ0.3㎜高生产率 精微加工φ0.03㎜ 钼丝 ⒉工件厚度及材料对工艺指标的影响 过薄、过厚生产率都不高, 有一最佳厚度,生产率最高(50~100㎜) 材料影响: ⑴加工铜、铝、淬火钢时,加工过程稳定,切割速度高。 ⑵加工不锈钢、磁钢、未淬火高碳钢时,稳定性较差,切割速度较低, 表面质量不太好。 ⑶加工硬质合金时,比较稳定,切割速度较低,表面粗糙度好。 第一节 电火花线切割加工特性 第一节 电火花线切割加工特性 ⒋工件材料内部残余应力对加工的影响 CrWMn、Cr12Mo、GCr15 正确选择热加工方法和严格执行热处理规范 合理选择切割路线 两次切割: 粗加工诸边留0.1~0.5㎜ 第一节 电火花线切割加工特性 第一节 电火花线切割加工特性 第一节 电火花线切割加工特性 第二节 电火花线切割控制系统和编程技术 一、线切割控制系统 功能: ⑴轨迹控制 ⑵加工控制 第二节 电火花线切割控制系统和编程技术 ⒈轨迹控制原理 偏差判断 → 进给 → 偏差计算 → 终点判断 直线: Fn>0 在直线上 X走一步 Fn+1=Fn-ye Fn<0 在直线下 Y走一步 Fn+1=Fn+xe 圆: Fn>0 在圆外 -X走一步 Fn+1=Fn-2xn+1 Fn<0 在圆内 Y走一步 Fn+1=Fn+2yn+1 第二节 电火花线切割控制系统和编程技术 ⒉加工控制功能 ⑴进给控制 ⑵短路回退 ⑶间隙补偿 ⑷图形的缩放、旋转和平移 ⑸适用控制 ⑹自动找中心 ⑺信息显示 二、线切割数控编程要点 图形: 简化为直线和圆弧 3B程序 ⒈程序格式: Bx By BJ G Z B:分隔符,B后的数字若为零,则此零可不写, J:计数长度,单位为μm, G:计数方向: Gx Gy Z:加工指令 ⒉直线的编程 ⑴直线的起点为坐标原点, ⑵直线的终点坐标值为x,y,取绝对值,单位为μm,可用公约数将x,y缩小整倍数。 ⑶计数长度J:按计数方向Gx或Gy取该直线在x轴或y轴上的投影值,取x值或y值,单位为μm,要和计数方向G一并考虑。 ⑷计数方向G:应取此程序最后一步的轴向为计数方向。选取与终点处的走向较平行的轴向作为计数方向。 直线的编程 ⑸加工指令Z:按直线走向和终点所在象限不同而分为L1、L2、L3、L4, 与+x轴重合的直线算作L1 与+y轴重合的直线算作L2 与-x轴重合的直线算作L3 与-y轴重合的直线算作L4 与x、y轴重合的直线,编程时x、y 均可作0,且在B后可不写。 ⒊圆弧的编程: ⑴把圆弧的圆心作为坐标原点; ⑵把圆弧的起点坐标值作为x,y,取绝对值,单位为μm, ⑶计数长度J:按计数方向取x轴或y轴上的投影值,单位为μm,若圆弧较长,跨越两个以上象限,则分别取计数方向x轴(或y轴)上各个象限投影值的绝对值相累加,作为该方向总的计数长度,要和选计数方向一并考虑。 ⑷计数方向G:取与该圆弧终点时走向较平行的轴向作为计数方向。取最后一步的轴向为计数方向。 圆弧的编程: ⑸加工指令Z:8种 SR1、SR2、SR3、SR4、NR1、NR2、NR3、NR4。 按其第一步所进入的象限可分为R1、R2、R3、R4,按切割走向又可分为顺圆S和逆圆N。 ⒋整个工件的编程举例: B B B40000Gx L1 B10000B90000B90000Gy L1 B30000B4
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