浅谈数控低速走丝电火花线切割机床的锥度加工

1浅谈数控低速走丝电火花线切割机床的锥度加工韩喜峰（武汉机电工程学校湖北武汉430012）摘要:本文简要介绍了在使用低速走丝电火花线切割机床进行锥度加工时的一些常用的锥度加工的参数及编程方法。关键词：低速走丝线切割机床锥度加工参数锥度编程指令TapermachiningDiscussionofLSEDWHanxifeng（WuhanmechanicalandelectricalEngineeringSchoolhubeiwuhan430012)Abstract：ThispaperdescribestapermachiningparametersandprogrammingmethodsofLSEDWmachinetooltapermachining.Keywords：LSEDWtapermachiningparameterstaperprogrammingcommand前言：低速走丝电火花线切割机床作为一种精密制造机床，在模具行业和航空航天制造业中得到了非常广泛的应用。低速走丝电火花线切割机床在难加工材料、复杂型面、低刚度薄壁零件、精密微细加工等方面占有重要的地位。但是由于低速走丝电火花线切割机床的锥度加工较为复杂，很难控制其加工精度。本文就低速走丝电火花线切割机床的锥度加工及精度的控制做了以下几点探讨：一．低速走丝电火花线切割机床结构目前低速走丝电火花线切割机床主要有两种典型的结构。一种是工作台固定，上下导丝嘴可以在各自的水平面上平动，工件与工作台固联在一起，通过上下导丝嘴的运动带动电极丝相对工件运动，完成工件轮廓的切割，如图1所示。这种结构由于工作台固定，加工时上下导丝嘴运动的惯性较小，可以达到较高的加工精度。二维加工时上下导丝嘴都要运动，即U－V，X－Y四轴同步运动。瑞士charmilles公司通常采用该种结构。图1另一种是下导丝嘴固定不动，工作台和上导丝嘴可以在各自的水平面上平动，工件与工作台固联在一起，通过工作台和上导丝嘴的运动带动电极丝与工件产生相对运动，完成工件轮廓的切割，如图2所示。这种结构由于下导丝嘴固定，在工件加工时需要工2作台和上导丝嘴运动。日本沙迪克公司通常采用该种结构。图2二.锥度加工的参数锥度加工的参数如表1所示。（参考图3）锥度加工参数含义说明表示符号1工作台面-上导丝模距离从工作台面到上导丝模间的距离根据加工工件的厚度，移动Z轴，工作台面和上导丝模之间的距离可自由的变化。TU2工作台面-下导丝模距离从工作台面到下导丝模间的距离是机床固有的，为固定数值。TL3工作台面-主程序面距离从工作台面到主程序面的距离主程序面上加工工件的尺寸，与程序编制的尺寸一致。TP4工作台面-副程序面距离从工作台面到副程序面的距离工作台面上到另一个希望有尺寸要求的面（主程序面除外）为止的距离。TN表1图331.工作台面到上导丝模距离(TU)①对于Z轴手动的机床TU=Z轴在负限位时上导丝模到工作台面的距离(TD)+Z轴的标尺刻度值②对于Z轴自动的机床TU=Z轴在正限位时上导丝模到工作台面的距离(TD)-机床Z轴的行程+Z轴的机械坐标值2.工作台到下导丝模间距离：TL是机床固有的，为固定数值。从上面分析可看到，Z轴在限位时上导丝模到工作台面的距离TD及工作台面到下导丝模距离TL值为固定不变的,这两个参数值必须在锥度加工前得到。三.TD、TL值的测定方法TD、TL这两个数值在机床出厂时，厂家会提供测定数据。但是机床在更换上、下导丝模或者机床上、下机头被撞后必须要重新测定这两个值。否则加工时很难保证锥度的加工精度。测定方法如下：1.首先使用垂直校正规调整电极丝的垂直度。2.如图4所示，物体A、B设置高度差为h(即垂直校正规的高度)，切割电极丝置于A、B的距离中间，并将此位置设为零位。（注：物体A、B可利用垂直校正规的上下A、B两个尖点来实现。垂直校正规如图5所示）图4图53.电极丝通过接触感知功能测出零位到A、B物体间的距离①、②。故零位到A物体的实际距离①'=①+R；零位到B物体的实际距离②'=②+R（注：R为电极丝半径，①、②取绝对值）4.再返回零位位置，然后电极丝的U轴或V轴倾斜一个距离c(约1～5mm)，如图6所示，用与第3项同样的方法测出③、④。故零位到A物体的实际距离③'=③+R；零位到B物体的实际距离④'=④+R4图65.数学推导计算将图4与图6合并为如图7所示。图7根据图7，由于X+①'+②'=③'+④'；②'=④'+Y故X=（③'+④'）-（①'+②'）；Y=②'-④'根据几何计算，X/h=c/Z=Y/ZL,故Z=h*c/X；ZL=h*Y/X故[工作台到上导丝模距离]=TU=ZU+a；[工作台到下导丝模距离]=TL=ZL-a由于垂直校正规的a=0，故[工作台到上导丝模距离]TU=ZU；[工作台到下导丝模距离]=TL=ZL5结论:1.TD的计算方法:参考以上第大二点讨论可知。①对于Z轴手动的机床：由于TU=Z轴在负限位时上导丝模到工作台面的距离(TD)+Z轴的标尺刻度值故TD=TU-Z轴的标尺刻度值②对于Z轴自动的机床：由于TU=Z轴在正限位时上导丝模到工作台面的距离(TD)-机床Z轴的行程+Z轴的机械坐标值故TD=TU+机床Z轴的行程-Z轴的机械坐标值2．TL的计算方法:TL=ZL=h*Y/X四.锥度编程指令锥度编程指令以日本沙迪克公司机床的编程指令为例。（1）锥度加工的编程指令：G50:取消电极丝倾斜G51:电极丝左偏G52:电极丝右偏加工带锥度的工件时要用锥度加工指令。顺时针加工时，电极丝左偏加工出来的工件为上大下小(使用G51指令)；电极丝右偏加工出来的工件为上小下大(使用G52指令)。逆时针加工时，电极丝左偏加工出来的工件为上小下大(使用G51指令)；电极丝右偏加工出来的工件为上大下小(使用G52指令)。（2）电极丝倾斜角度指令A+数据（角度）如G52A5.（电极丝右偏，电极丝倾斜角度为5度）（3）锥度编程指令格式G51（G52）A锥度角度G01＿＿（进刀时电极丝倾斜）﹒﹒﹒﹒（程序段）﹒﹒﹒﹒G50G01＿＿（退刀时取消电极丝倾斜）五．锥度加工举例使用一台Z轴自动的低速走丝线切割机床加工一上大下小的凹形零件，小端尺寸为10×10mm方形状，要求顺时针方向加工，如图8所示。（已知TD=282mm，TL=13mm，机床Z轴的行程=250mm，当前加工位置Z轴的机械坐标值=35mm）图86根据图8，首先设置锥度加工的参数。工作台面到上导丝模距离=TD-机床Z轴的行程+Z轴的机械坐标值=282-250+35=67mm工作台面到下导丝模距离=13mm工作台面到主程序面距离=0mm工作台面到副程序面距离=40mm参考程序如下：（G92X0Y0G52G42A5.G01Y5.（进刀线时电极丝右偏及电极丝半径补偿,锥度5度）X5.Y-5.X-5.Y5.X0G50G40G01X0Y0(退刀线时取消电极丝倾斜及电极丝半径补偿)M02(程序加工结束指令)