數(shù)控電火花線切割加工實驗

1、數(shù)控電火花線切割加工實驗一、實驗?zāi)康?了解數(shù)控線切割機床加工的原理、特點和應(yīng)用以及編程方法和格式。2了解計算機輔助加工的概念和加工過程。3 熟悉數(shù)控線切割機床的操作方法。二、實驗內(nèi)容1 簡單圖形手工編程練習(xí)；2 設(shè)計創(chuàng)意圖形并用計算機修改及自動編程;3.加工創(chuàng)意圖形；三、實驗設(shè)備1. 硬件設(shè)備；計算機，掃描儀，線切割機床。2. 軟件：圖形矢量化軟件，圖形修改軟件，數(shù)控線切割機床控制軟件四、線切割加工介紹1.線切割加工原理、特點和應(yīng)用線切割加工是線電極電火花加工的簡稱，是電火花加工的一種，其基本原 理如圖所示。被切割的工件作為工件電極，鉬絲作為工具電極，脈沖電源發(fā)出 一連串的脈沖電壓，加到工件電

2、極和工具電極上。鉬絲與工件之間施加足夠的 具有一定絕緣性能的工作液 圖中未畫出）。當鉬絲與工件的距離小到一定程度 時，在脈沖電壓的作用下，工作液被擊穿，在鉬絲與工件之間形成瞬間放電通 道，產(chǎn)生瞬時高溫，使金屬局部熔化甚至汽化而被蝕除下來。若工作臺帶動工 件不斷進給，就能切割出所需要的形狀。因為貯絲筒帶動鉬絲交替作正、反向 的高速移動，所以鉬絲基本上不被蝕除，可使用較長的時間。魚社歩進電機樂錄塊徂臭】眾切割直工漏理田線切割機床程序輸入方法有三種：鍵盤輸入，穿孔紙帶輸入和磁盤輸入線切割能加工各種高硬度、高強度、高韌性和高脆性的導(dǎo)電材料，如淬火鋼、硬質(zhì)合金等。加工時，鉬絲與工件始終不接觸，有0.01

3、mm左右的間隙，幾乎不存在切削力；能加工各種沖模、凸輪、樣板等外形復(fù)雜的精密零件及窄縫等； 尺寸精度可達0.020.01mm表面粗糙度Ra值可達1.6m。2 數(shù)控線切割機床組成部分數(shù)控線切割機床的外形如圖所示，其組成包括機床主機、脈沖電源和數(shù)控裝置三大部分。<1）機床主機部分機床主機部分由運絲機構(gòu)、工作臺、床身、工作液系統(tǒng)等組成。運絲機構(gòu)：電動機通過聯(lián)軸節(jié)帶動貯絲筒交替作正、反向轉(zhuǎn)動，鉬絲整齊地排列 在貯絲筒上，并經(jīng)過絲架作往復(fù)高速移動 <線速度為9m/s左右）。工作臺：用于安裝并帶動工件在工作臺平面內(nèi)作X、丫兩個方向的移動。工作臺分上下兩層，分別與X、丫向絲杠相連，由兩個步進電機

4、分別驅(qū)動。步進電機每 接收到計算機發(fā)出的一個脈沖信號，其輸出軸就旋轉(zhuǎn)一個步距角，通過一對齒 輪變速帶動絲杠轉(zhuǎn)動，從而使工作臺在相應(yīng)的方向上移動0.01mm工作臺的有效行程為250x 320mm床身用于支承和連接工作臺、運絲機構(gòu)、機床電器、及存放工作液系統(tǒng)。工作液系統(tǒng) 由工作液、工作液箱、工作液泵和循環(huán)導(dǎo)管組成。工作液起絕緣、 排屑、冷卻的作用。每次脈沖放電后，工件與鉬絲之間必須迅速恢復(fù)絕緣狀 態(tài)，否則脈沖放電就會轉(zhuǎn)變?yōu)榉€(wěn)定持續(xù)的電弧放電，影響加工質(zhì)量。在加工過 程中，工作液可把加工過程中產(chǎn)生的金屬顆粒迅速從電極之間沖走，使加工順 利進行。工作液還可冷卻受熱的電極和工件，防止工件變形。<2

5、）脈沖電源脈沖電源又稱高頻電源，其作用是把普通的 50 Hz交流電轉(zhuǎn)換成高頻率的單向脈 沖電壓。加工時，鉬絲接脈沖電源負極，工件接正極。<3）數(shù)控裝置數(shù)控裝置以PC機為核心，配備有其他一些硬件及控制軟件。加項目序可用鍵盤輸入或磁盤輸入。通過它可實現(xiàn)放大、縮小等多種功能的加工，其控制精度為± 0.001mm 加工精度為土 0.001mm五、線切割加項目序的編制方法1 程序格式N R B X B Y B J G Z程圓間X間丫間計計加序弧隔坐隔坐隔數(shù)數(shù)工段半符標符標符長方指號徑值值度向令其中間隔符B白作用是將X、 丫、 J 數(shù)碼區(qū)分開來。這種程序格式稱為B格式”。加工直線時，R為零

6、。在一個完整程序的最后應(yīng)有停機符“ FF”，表示程序結(jié)束。<1）坐標系和坐標值X、丫的確定 平面坐標系是這樣規(guī)定的：面對機床操作臺，工作臺平面為坐標平面，左 右方向為 X 軸，且右方為正；前后方向為 丫 軸，且前方為正。坐標系的原點隨程序段的不同而變化：加工直線時，以該直線的起點為坐 標系的原點， X、 丫 取該直線終點的坐標值；加工圓弧時，以該圓弧的圓心為坐 標系的原點X、丫取該圓弧起點的坐標值。坐標值的負號均不寫，單位為 護 <2）計數(shù)方向G的確定不管是加工直線還是圓弧，計數(shù)方向均按終點的位置來確定。具體確定的 原則如下：加工直線時，計數(shù)方向取直線終點靠近的那一坐標軸。例如，在

7、圖中，加 工直線OA計數(shù)方向取X軸，記作GX加工OB計數(shù)方向取丫軸，記作GY 加工OC計數(shù)方向取X軸、丫軸均可，記作GX或 GY加工圓弧時，終點靠近何軸，則計數(shù)方向取另一軸。例如：在中，加工圓 弧AB,計數(shù)方向取X軸，記作GX加工MN計數(shù)方向取丫軸，記作GY加工 PQ計數(shù)方向取X軸、丫軸均可，記作GX或 Gy <3）計數(shù)長度 J 的確定計數(shù)長度是在計數(shù)方向的基礎(chǔ)上確定的，是被加工的直線或圓弧在計數(shù)方 向的坐標軸上投影的絕對值總和，單位為 m例如，在圖中，加工直線 oa計數(shù)方向為X軸，計數(shù)長度為ob數(shù)值等于 A點的X坐標值。在圖中，加工半徑為 0.5mm的圓弧MN計數(shù)方向為X軸，計 數(shù)長度

8、為500X 3=1500即MN中三段90o圓弧在X軸在投影的絕對值總和， 而不是 500 X 2=1000（JT。¥B圖直線計數(shù)方向的確宦3-4園弧計數(shù)方向的確定4）加工指令Z的確定加工直線時有四種加工指令：L1、L2、L3、L4。如圖所示，當直線處于第I象限包括X軸而不包括丫軸）時，加工指令記作L1 ;當處于第II象限包括 Y軸而不包括X軸）時，記作L2，L3，L4依此類推。圖直線計數(shù)長度的確定圖3七圓弧計數(shù)妖度的確定加工順圓弧時有四種加工指令： SR1 SR2 SR3 SR4如圖所示，當圓弧 的起點在第I象限包括丫軸而不包括X軸）時，加工指令記作SR1;當起點在 第II象限包括X

9、軸而不包丫軸）時，記作SR2 SR3 SR4依此類推。加工逆圓弧時有四種加工指令： NR1 NR2 NR3 NR4如圖所示，當圓弧 的起點在第I象限包括X軸而不包括丫軸）時，加工指令記作NR1當起點在 第II象限包括丫軸而不包括X軸）時，記作NR2 NR3 NR4依此類推。2 編程方法以圖所示樣板零件為例，介紹編程方法。Y；*一弋圖3-7直域加王指令的確定圖順圓弧加工擅令的確定圖3-9逆圓*加工描專的確定30 H3-10樣板零件<1）確定加工路起。起始點為 A,加工路線按照圖中所標的進行， 共分八個程序段。其中為切入程序段，為切出程序段。<2）計算坐標值。按照坐標系和坐標 X、丫的

10、規(guī)定，分別計算程序段的坐 標值。<3）填寫程序單，按程序標準格式逐段填寫N、R、B、X、B 丫、B J、G Z,見表2。注意：表中的G Z兩項需轉(zhuǎn)換成計算機能識別的代碼形式，具體轉(zhuǎn)換 見表1。例如，GY和 L2的代碼為89輸入計算機時，只需輸入89即可。表3T Gx Z代碼Lil2l4SR!sr3sr3SR4NRinr2NRSNR4ok1809IB0A1200110305170614GY98899B8A9280918385978694表3-2編程舉例NRBXBYBJGZG.Z 代 碼10-020002000GYl2892001000010000GYl289310000a010000200

11、00GXnr41440-01000010000GYl2895030000804030000l3IB6002392023920GYL48A70-30000804030000GXL4OA801020002000GYl48AFF六、圖形矢量化、修改說明書1 矢量化轉(zhuǎn)換圖形掃描后，需進行矢量化轉(zhuǎn)換，其轉(zhuǎn)換步驟如下：<1）調(diào)出圖形。打開 F:UserUIYH>目錄，雙擊 Y.exe文件，進入矢量化轉(zhuǎn) 換軟件畫面。矢量化轉(zhuǎn)換軟件采用全鍵盤操作方式。畫面頂部菜單欄有“文 件、顯示、自動、退出”四個選項。用大鍵盤上的“+”、“ - ”號移動光標可對四個選項進行選擇。首先選中“文件”項，按回車鍵，出

12、現(xiàn)藍色的文件名為“/探.TIF ”的文件框。框內(nèi)顯示根目錄下的子目錄名稱。此時用“、/、T”鍵選擇剛掃描的圖形所存的子目錄 user，回車確認后，選擇下一級子目 錄ul，選中自己的TIF文件后回車，圖形顯示在畫面上。<2）圖形處理。用鍵盤上的“ +”、“ - ”鍵移動光標，選擇菜單欄上的“自 動”選項，回車后出現(xiàn)菜單，內(nèi)有“線圖、塊圖、退出”三選項。用上、下箭 頭鍵移動光標至“塊圖”上，按回車鍵，處理后的圖形顯示在畫面中央，然后 再按空格鍵。<3）矢量化轉(zhuǎn)換。用“ +”、“ - ”鍵選擇“退出”選項，回車后圖形轉(zhuǎn)到矢量 化界面。此時，按小鍵盤上的“ +”、“ - ”鍵可對圖形進行放

13、大或縮小。按“L”鍵，用直線對圖形進行矢量化轉(zhuǎn)換，圖形轉(zhuǎn)換完成后，按“Y”存盤，計算機自動退出矢量化轉(zhuǎn)換界面，回到目錄狀態(tài)。2圖形修改矢量化轉(zhuǎn)換后，可在YH線切割自動編程系統(tǒng)中調(diào)出并進行修改，使之符合 線切割加工工藝，滿足圖形設(shè)計者的要求，以實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳送、機床切割。在 F:UserU1YH>目錄下雙擊YH.exe文件，出現(xiàn)“線切割自動編程系統(tǒng)”軟件 封面，按空格鍵進入系統(tǒng)，其具體操作畫面如下圖所示：圖掠攔點直述圜O我*打印PK1p.thfhft I交點希IE H.rk on 奩盤敵據(jù) Point Q>»* 克號昱帛 Point NuHb.XfflML-Utr WFTEU怦

14、5S舞 PFW g.g" HUH團孫-bhrf TracaUHV1）調(diào)出圖形 第一次調(diào)出圖形用鼠標點取畫面右上方內(nèi)有S的白色方塊，自己設(shè)計的圖形 就會出現(xiàn)在屏幕中央。用鼠標點選左下方圖號旁邊的方框，出現(xiàn)一小數(shù)字鍵盤，輸入此圖形的文件名，回車后為此圖形附名存盤 <切記：第一次調(diào)出圖形后 一定要先附名存盤）。文件名一般用自己的學(xué)號。 調(diào)出已有文件名的圖形 用鼠標點取菜單欄中的文件選項下的讀盤選項，彈出 子菜單，然后選取其中的圖形一項，屏幕的左上方會出現(xiàn)文件框。在文件框中 選取自己設(shè)計的圖形文件名，此時文件名則變?yōu)辄S色，單擊文件框左上角小方 塊，則自己設(shè)計的圖形出現(xiàn)在繪圖窗的中央，其

15、中心為坐標系的原點。<2）工件縮放點取圖標欄中的輔助線圖標，把光標移到圖形最長方向的最遠點，光標變?yōu)閄形。按住鼠標左鍵移動鼠標畫一水平或垂直直線，其長度與圖形最大長度 一致，屏幕上有一對話框，線程欄顯示圖形最大長度。確認后點取編輯選項中工件縮放選項，出現(xiàn)參數(shù)窗?？捎面I盤或鼠標輸入縮放比例。大于1工件放大，小于1則工件縮小。圖形控制在 3540毫M之間?；?車確認后，圖形即放大或縮小。<3）存盤調(diào)整好圖形大小后，應(yīng)及時存盤。用鼠標點取畫面左下方圖號旁邊的方框，出現(xiàn)小數(shù)字鍵盤，回車 <存盤）重寫以前保存的圖形文件，則所做的工作已 存盤。<4）檢驗圖形的封閉性 圖形保存后，點

16、選圖標欄中的火花圖標，然后把光標移到畫圖區(qū)。如果圖 形有斷點即圖形不封閉，則圖形會全部或部分消失。此時不可存盤。重新讀 盤，調(diào)出上一次的存盤結(jié)果，然后用直線圖標把斷點連接好。直線圖標的使用 方法見后面。圖形連接封閉后再次存盤，然后用火花鍵驗證，直到圖形完整性 不被破壞為止。<5）調(diào)整圖形位置 圖形平移 圖形位置、方向如果與原圖不符，可點取編輯選項中平移中的坐標 軸平移選項，此時光標變?yōu)?+形，圖標欄下方有一工具箱。用鼠標左鍵點取坐標 系中的任意一點，鼠標所點之外即為新的坐標系原點，圖形移動到Y(jié) 軸<或 X軸）的一側(cè)，用鼠標點按工具箱，光標復(fù)原。 圖形鏡像 選取編輯欄中的鏡像項，如果

17、圖形是左右反向，則選取垂直軸，如 果圖形是上下反向，則選取水平軸；光標變?yōu)榭跔詈?，用鼠標點按Y 軸<或 X軸）的另一側(cè)，則圖形鏡像完畢。 圖形刪除 選取雜項中的有效區(qū)，把光標放在所要保留的圖形的左上方，按住 鼠標左鍵不松開并拖動鼠標，則出現(xiàn)一方框，使方框框住所要的圖形，松開左 鍵，出現(xiàn)“刪除認可”對話框，選擇“ Yes”項，則方框外的圖形被刪除。最后，重新運用編輯中的平移功能，將圖形放回到坐標系的中間位置，整個調(diào)整 工作完成。<6）修改圖形 修改圖形主要運用七種圖標工具，即點、直線、圓、切圓弧、剪刀、火花和毛 筆等。其中剪刀、火花和毛筆是清理工具，點、直線、圓和切圓是繪圖工具。 剪

18、刀 點按圖標框中的剪刀圖標，則圖標框下端出現(xiàn)工具箱，同時繪圖窗中光 標變?yōu)樾〖舻?。將剪刀移至要去掉的線段上，當線段變?yōu)榧t色且剪刀變?yōu)槭种?狀，按鼠標左鍵，則該線段去掉。每次運用剪刀功能后，若想使用其它功能， 必須把剪刀放回工具箱方可。 火花 線切割要求加工的圖形為封閉圖形。當所改的圖形已是封閉的圖形后， 每次在修改的過程中只要按一次火花鍵，然后把光標移至繪圖窗中，則圖形中 封閉圖形以外的線段自動全部去掉。這在修圖過程中既可檢查圖形的封閉性， 又能省去剪線段的時間。建議每次用火花鍵之前先存盤，以免修改過的圖形丟 失。 毛筆 其功能是清潔畫面。它不要求圖形的封閉性，只是去掉圖形上沒用的 點、臨時性

19、線段和剪切后殘留的痕跡，使畫面干凈整潔。其使用方法和火花鍵 相同。 點 用鼠標點按點圖標，將光標移至繪圖窗上所要點的位置上，按鼠標左鍵， 屏幕上出現(xiàn)標有當前位置的參數(shù)窗。此時可對參數(shù)窗進行修改，位置確定后確認，則完成點的繪制。 直線 鼠標點按直線圖標后將光標移至繪圖窗上要畫直線的一個點的位置，此 時如果光標變?yōu)?X 狀，則指到了線段的交點 <或終點），如果光標變?yōu)槭种笭睿?則指到了線段上；按住鼠標左鍵并拖動鼠標至另一點，直至光標恢復(fù)為 X 狀或 手指狀，松開鼠標左鍵，確認屏幕上出現(xiàn)的直線對話框的“ Yes”按鈕，直線輸 入完畢。 圓 點按圓圖標后將光標移至繪圖窗上，光標指到要畫圓的圓心位

20、置后，按住 鼠標左鍵并拖動鼠標向外，屏幕上會出現(xiàn)一黃色 <或紅色）圓且圓的半徑隨鼠標 的移動而改變，圓的大小合適后，松開鼠標左鍵，確認屏幕上出現(xiàn)的圓對話框 的“Yes”按鈕，圓輸入完畢。 圓弧 點按圓弧圖標后將光標移至繪圖窗上，光標指到要畫圓弧的一個點上， 使光標變?yōu)?X 或手指狀，按住鼠標左鍵并拖動鼠標至另一點使光標同樣變?yōu)?X 或手指狀，此時這兩點之間畫上一條藍色直線。松開鼠標左鍵并把光標指在藍 線上，光標變?yōu)槭种笭詈?，按住鼠標左鍵并拖動鼠標，則直線變成圓并隨 鼠標移動而擴大或縮小。如果此時圓是紅色，松開鼠標后，即已確認，圓變?yōu)?黃色。如果此時圓是藍色，記住屏幕上圓弧對話框中的半徑值

21、，松開鼠標左鍵，如果對話框中半徑值不變，則按“ Yes”按扭確認：如果半徑值發(fā)生變化， 點按半徑后邊的數(shù)字，出現(xiàn)小鍵盤圖框，輸入記住的半徑值后回車，再按“ Yes”確認，圓弧輸入完畢。每次畫完所需的線段后，用剪刀剪去不要的線段中的一條，破壞它的封閉 性，再用火花去掉其它不封閉的線段，可加快修改速度。<7）近鏡和移動 在整個修圖過程中，如有圖形看不清的，可利用編輯項中的近鏡功能。點 取近鏡后，光標變?yōu)槭?。將光標放在要放大部位的附近，按住鼠標左鍵并拖 動鼠標，出現(xiàn)一方框，框住要放大的部位后，松開左鍵，該部位放大，方框越 大，則放大比例越小，方框越小，則放大比例越大。在同一放大區(qū)域看圖形的

22、不同位置，可按鼠標右鍵。但光標不可點在圖形的線段上，否則，此線段則按 其性質(zhì)自動延伸。用鼠標點放大窗左上方的方框可取消近鏡功能。<8）模擬切割 圖形修改完畢后，需進行模擬切割，點取編程中的切割編程選項，圖標欄 的下方出現(xiàn)工具箱，光標變?yōu)榻z架形式，屏幕右上角顯示“絲孔”字樣，提示 選擇起切點位置。起切點位置應(yīng)設(shè)在圖形左方最突出點的左方或上方最突出點 的上方，距離約為3毫M光標點在此位置后按住左鍵拉出一條直線至最高點 使光標變?yōu)?X 形，松開左鍵，該點出現(xiàn)紅色心形標志，屏幕右上方有一參數(shù) 窗，按Yes確認，出現(xiàn)圖形窗。圖形窗中紅心的位置是最高點的交點位置。有兩條黃色線向兩側(cè)伸開。把 光標移到

23、任一條線上，變?yōu)槭种笭詈簏c按，然后按認可鍵，圖形窗消失，圖形 上有一火花沿圖形輪廓線走一圈，直至回到起切點并顯示 OK。把絲架放回工具箱，屏幕左上角出現(xiàn)“工件厚度”窗口。不輸入數(shù)字直接回 車，顯示加工長度并有子菜單出現(xiàn)。選擇退出，系統(tǒng)返回主屏幕，則模擬切割 完畢。<10）圖形修改注意事項 在修改圖形前一定要先用直線把圖形連成封閉圖形。 修改圖形時，優(yōu)先考慮用直線修改，必要時用切圓修改。 改圖過程中一定要注意及時存盤。<11）關(guān)機步驟 在YH軟件界面選擇，“文件”一一“退出”選項，退出 YH軟件。 關(guān)閉計算機主機及顯示器開關(guān)。七、數(shù)控線切割機床操作方法1 機床按鈕面板 按鈕面板如下圖

24、所示O 0 iSBIHUHUHL3HL* 5B2SB3SASASB總停鈕HL1 電源燈SB2-運絲開HL2運絲機構(gòu)指示燈SB3-水泵開HL3水泵指示燈SA3-脈沖電源開關(guān)HL4脈沖電源指示燈A 電流表 運絲開按鈕SB按下SB2運絲機構(gòu)開始工作，HL2運絲指示燈熄滅。 水泵開按鈕SB3按下SB3水泵開始工作，HL3水泵指示燈熄滅。 脈沖電源開關(guān)按鈕SA3按下SA3脈沖電源接通。再次按下則關(guān)閉脈沖電 源。 總停按鈕SBI按下SB1,運絲機構(gòu)及水泵同時停止。HL1, HL2, HL3指示 燈同時亮起。2高頻脈沖電源高頻脈沖電源是線切割加工中提供加工電源的部件。調(diào)節(jié)功能如下：1）功率管個數(shù)選擇開關(guān)。共

25、 4 個開關(guān)，全部開通時加工峰值電流最大。全部 關(guān)閉時峰值電流最小。2）脈沖寬度開關(guān)，共分六檔，可調(diào)節(jié)脈沖電流脈寬。脈寬大時，放電能量 大，可加工較厚材料。加大脈寬還可加快加工速度，但對表面質(zhì)量有影響。3）脈間比例旋鈕，可調(diào)節(jié)脈沖脈間和脈沖所占時間的比例。脈間比例的調(diào) 整，可提高加工的穩(wěn)定性。3控制系統(tǒng)CNC10 控制系統(tǒng)置于控制用 PC 機的電子盤內(nèi)。每次開機自動啟動。控制 界面分為三個功能區(qū)：1）狀態(tài)標志 位于界面上端。包括計時牌，電機狀態(tài)，高頻狀態(tài)，間隙電壓指示。 計時牌：用于記錄加工時間。 電機狀態(tài)：用于監(jiān)控驅(qū)動工作臺伺服運動的LY方向電機的開關(guān)狀態(tài)。為 ON時，工作臺電機處于等待控制

26、信號狀態(tài)，無法手動。為OFF時，工作臺脫離控制。 高頻狀態(tài)：用于監(jiān)控高頻電源狀態(tài)。為 ON時，表示開通高頻電源，可啟動加 工功能。關(guān)斷時，為OFF該狀態(tài)不可啟動加工功能，只能進行模擬。 間隙電壓：用于監(jiān)控放電間隙的平均電壓波形。2）圖形跟蹤顯示 可顯示加工工件的圖形輪廓，加工軌跡或相對坐標、加工代碼?？捎?F10鍵切換這幾種狀態(tài)的顯示?？勺龅綄崟r監(jiān)控。該窗口下方有局部放大窗按鈕、 圖形顯示調(diào)整組，可用來調(diào)整圖形顯示狀態(tài)。3）加工控制功能塊 加工控制功能塊包括十個功能鍵： 加工單擊或w鍵）進入加工方式。高頻電源開關(guān)SA3處于開啟狀態(tài)）。 暫停 單擊或 p 鍵）中止當前功能。 復(fù)位 單擊或 R 鍵）按下暫停鍵后再按復(fù)位鍵將中止當前一切工作，消除數(shù) 據(jù)，關(guān)閉高頻和電機。 單段 單擊 或S鍵）以插補方式運行當前程序段。 檢查單擊 或T鍵）。 模擬單擊 或D鍵）以圖形方式模擬加工過程。 定位 單擊 或C鍵）系統(tǒng)可作對中心、定端面的操作。 讀盤 單擊 或 L 鍵）可讀入數(shù)據(jù)盤上的 ISO 和 3B 代碼文