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第6章数控线切割机床的操作与编程•线切割加工——属于脉冲放电加工，要求被加工零件的导电性能良好。线切割加工是一种直接利用电能和热能进行加工的工艺方法，加工时，用一根移动着的导线（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，又称为数控线切割加工或简称线切割加工。•主要适用于切割淬火钢、硬质合金等金属材料，特别适用于一般金属切削机床难以加工的细缝槽或形状复杂的零件，在模具行业的应用尤为广泛。6.1数控线切割机床及其组成•6.1.1数控线切割机床的加工原理•工作原理：利用移动的金属丝作工具电极，并在金属丝和工件间通以脉冲电流，利用脉冲放电的腐蚀作用对工件进行切割加工。•数控线切割机床，又称数控电火花线切割机床，其加工过程是利用一根移动着的金属丝(钼丝、钨丝或铜丝等)作工具电极，在金属丝与工件间通以脉冲电流，使之产生脉冲放电而进行切割加工的。如图6-1所示，电极丝穿过工件上预先钻好的小孔(穿丝孔)，经导轮由走丝机构带动进行轴向走丝运动。工件通过绝缘板安装在工作台上，由数控装置按加工程序指令控制沿X、Y两个坐标方向移动而合成所需的直线、圆弧等平面轨迹。在移动的同时，线电极和工件间不断地产生放电腐蚀现象，工作液通过喷嘴注入，将电蚀产物带走，最后在金属工件上留下细丝切割形成的细缝轨迹线，从而达到了使一部分金属与另一部分金属分离的加工要求。图6-1快走丝线切割加工原理和电火花成形机床不同，线切割是利用线电极来进行加工的。由于切缝较小，可以对工件进行套裁，有效地利用工件材料，特别适合模具加工。但线切割加工主要是对通孔加工，较适合于冷冲模；而电火花成形机床则主要是对盲孔进行加工，较适合于型腔模的加工。6.1.2数控线切割机床的类型1．按控制方式分有靠模仿形控制、光电跟踪控制、数字程序控制和微机控制线切割机床等。2．按脉冲电源形式分有RC电源、晶体管电源、分组脉冲电源和自适应控制电源线切割机床等。3．按加工特点分有大、中、小型以及普通直壁切割型与锥度切割型，还有切割上下异形的线切割机床等。4．按走丝速度分有快速走丝方式和慢速走丝方式的线切割机床。（1）快走丝线切割机床1）线电极运行速度较快(300～700m／min)。2）可双向往复运行，即丝电极可重复使用，直到丝电极损耗到一定程度或断丝为止。3）常用线电极为：钼丝(Φ0.1～Φ0.2mm)。4）工作液通常为：乳化液或皂化液。5）由于电极丝的损耗和电极丝运动过程中换向的影响，其加工精度要比慢走丝差，表面粗糙度要高。6）尺寸精度：0.015～0.02mm。7）表面粗糙度Raɑ：1.25～2.5μm。8）一般尺寸精度最高可达到：0.01mm，表面粗糙度Raɑ为：0.63～1.25μm。（2）慢走丝线切割机床1）线电极运行速度较低(0.5～15m/min)。2）线电极只能单向运动，不能重复使用，这样可避免电极损耗对加工精度的影响。3）丝电极有：紫铜、黄铜、钨、钼和各种合金，直径一般为0.1～0.35mm。4）工作液：去离子水、煤油。5）尺寸精度：±0.001mm6）表面粗糙度：Ry0.3μm。我国机床型号的编制是根据JB1838－76《金属切削机床型号编制方法》的规定进行的，机床型号由汉语拼音字母和阿拉伯数字组成，它表示机床的类别、特性和基本参数。例如，数控电火花线切割机床型号DK7725的含义如下：数控电火花线切割机床的主要技术参数包括：工作台行程(纵、横向行程)、最大切割厚度、加工表面粗糙度、加工精度、切割速度和数控系统的控制功能等。表6-1为DK77系列数控电火花线切割机床的主要型号及技术参数。表6-2为快、慢速走丝线切割加工的特点比较。机床型号DK7716DK7720DK7725DK7732DK740DK7750DK7763DK77120工作台行程/mm200×160250×200320×250500×320500×400800×500800×6002000×1200最大切割厚度/mm100200140300(可调)400(可调)300150500(可调)加工表面粗糙度Ra/μm2.52.52.52.56.3～3.22.52.5加工精度/mm0.010.0150.0120.0150.0250.010.02切割速度/(mm2/min)708080100120120120加工锥度3°～60°各厂家的型号不同控制方式各种型号均有单板机、或单片机、或微机控制各厂家生产的机床的切割速度有所不同表6-1DK77系列数控电火花线切割机床的主要型号及技术参数项目类型快速走丝慢速走丝走丝速度2～12m/s1～8m/min电极丝材料钼丝、钨钼丝黄铜丝、铜合金及其镀覆材料精度保持丝抖动大，精度较难保持走丝平稳，精度容易保持电极丝的工作状态循环重复使用一次性使用工作液特制乳化油水溶液去离子水工作液绝缘强度/(k·cm)0.5～5010～100最高切割速度/(mm2/min)300300(国外)最高尺寸精度/mm0.010.005表面粗糙度/m0.630.16数控装置开环、步进电机形式闭环、半闭环、伺服电机程序形式3B、4B程序，5单位纸带国际ISO代码程序、8单位纸带表6-2快、慢速走丝电火花线切割加工特点比较6.1.3数控线切割机床的加工对象线切割加工为新产品试制、精密零件加工及模具制造开辟了一条新的工艺途径，主要适用于以下几个方面。1.加工模具适用于加工各种形状的冲模。调整不同的间隙补偿量，只需一次编程就可以切割凸模、凸模固定板、凹模及卸料板等。2.加工电火花成形加工用的电极一般穿孔加工用的电极以及带锥度型腔加工用的电极，以及铜钨、银钨合金之类的电极材料，用线切割加工特别经济，同时也适用于加工微细复杂形状的电极。3.加工零件在试制新产品时，用线切割在坯料上直接割出零件，由于不需另行制造模具，可大大缩短制造周期、降低成本。另外修改设计、变更加工程序比较方便。在零件制造方面，可用于加工品种多、数量少的零件，特殊难加工材料的零件、材料试验样件、各种型孔、特殊齿轮凸轮、样板、成型刀具。同时还可进行微细加工，异形槽和人工标准缺陷的窄缝加工等。6.1.4数控线切割机床的走丝机构1．快走丝线切割机床的走丝机构(1)储丝筒组合件旋转时，其径向跳动小于0.01mm；否则，可能引起钼丝抖动，出现断丝现象。将悬臂放置的走丝电机与轴承座连在一起，可增加其刚性，改善受力情况，并且在结构工艺上容易保证与储丝筒的同轴度安装要求。(2)为了保证储丝筒上整齐排绕钼丝，不出现叠丝现象，所以储丝筒组合件转动时，必须让储丝筒作相应的轴向位移，且轴向位移应平稳和轻便。在图6-2所示结构中，在储丝筒旋转的同时，通过二级齿轮减速传动带动丝杆转动，由于丝杆螺母副的作用而使得储丝筒所在的滑动走丝拖板相对于机床座体(丝架所在)产生轴向位移。如果二级齿轮传动中，每一级减速比为1:4，丝杆的螺距为2.75mm，则当储丝筒转过一圈时，其轴向位移为1/16×2.75=0.172mm，就算用直径为(0.15mm的钼丝都不会产生叠丝。为了保证收丝方与放丝方不叠丝，可在丝架的上面和下面各放一块硬质合金挡丝块，并特地偏开一定的距离(约1.5mm)。图6-2快走丝的循环走丝机构(3)储丝筒组合件由三相四极交流马达通过弹性联轴节直接带动，保证钼丝走速为8～10m/s。采用弹性联轴节可以减缓因走丝换向带给储丝筒的冲击。(4)为了循环使用钼丝，必须要让储丝筒能自动正反转换向。由于同时具有储丝筒拖板的轴向移动，所以可在合适位置上安装倒顺换向开关。这样，当储丝筒拖板往某一方向移动到压下换向开关时，机床电器线路将会使走丝电机自动反转，同时储丝筒开始反方向走丝，储丝筒拖板也相应地换向往回移动，直到碰到另一端的换向开关后再正转换向，如此反复，即达到循环走丝的目的。当然倒顺换向开关应做成可调节距离的形式，以适应不同长度钼丝量的要求。倒顺换向开关的位置应调节到保证换向时，储丝筒上排丝的一方还有一定长度的钼丝；否则，会将丝冲断。2．慢走丝线切割机床的走丝机构如图6-3所示。走丝系统自上而下，丝由送丝轮经张力轮到上导向轮、工件孔、下导向轮，再到速度轮、排丝轮，最后到达收丝轮。和快走丝系统明显不同的就是该系统采用的电极丝是一次性的，走丝速度慢而连续可调(0.5～8m/min)。走丝速度由速度轮后面的DC电机控制，调节机床面板上的“丝速调节”旋钮即可。顺时针转动为加速，逆时针转动为降速。图6-3机床走丝系统结构图金属丝的张紧力由张力轮后面的磁粉离合器控制，调节机械操作面板上的张力拨挡开关，可控制改变丝张力，其张力值以张力表上的电流值表示，工作时张力一般不可变动。收丝轮用于缠绕经过加工区放电后的废铜丝，由AC软特性电机驱动，收丝速度为自动跟随走丝速度。废丝先通过排丝轮，排丝轮在AC伺服电机及凸轮传动下实现前后往复运动，均匀地改变丝在收丝轮上的位置，从而使丝在收丝轮上均匀地排列。整个走丝机构在丝张紧的一段范围内安装了一个断丝检测开关，当断丝时，断丝检测开关释放，断丝指示灯亮，加工电源即自动切断。6.1.5机床操作面板及其控制功能1．快走丝线切割机床（如图6-4所示）(1)键盘输入。每次输入的程序最多可达380条，具有完备的检索、修改、删除、插入的功能。程序指令采用LED数码显示方式。(2)具有图形缩放功能，可放大一倍或缩小至一半。(3)钼丝偏移功能。在工件切割前一次置入，内外偏移量最大为0.999mm。(4)齿隙补偿功能。用于消除从步进电机到十字拖板间传动齿隙造成的误差，提高加工精度。x、y方向齿补量开机后一次置入，两个方向的补偿量均为0～0.015mm，可任选。(5)回退功能。系统具有从当前加工点按原加工路线回退到本段程序起始处的功能。(6)通过加工程序输入，预置任意程序，加工结束后暂停，再按切割键(REG)即可继续加工(或重复加工)。(7)坐标变换功能。坐标变换功能包括象限变换功能和对称加工功能。图6-4快走丝机床控制系统面板2．慢走丝线切割机床（如图6-5，6-6所示）图6-5慢走丝线切割机床手动操作面板图6-6慢走丝线切割机床数控操作面板和数控铣床、加工中心相比，数控线切割机床就是去掉了一个Z轴，用电极丝取代了铣刀；但作为数控系统控制来讲，放电加工的腐蚀量与进给速度之间的匹配，较之铣削加工要求更高，所以线切割机床都要求具有短路回退的控制功能，功能完备的机床还具有能根据加工区的电压、电流大小判断切削状况，然后自动调整进给速度，也就是所谓“自适应控制”功能。DK7625型慢走丝线切割机床所使用的程序代码也是采用地址数字式的程序格式。机床还具有四轴控制，能加工带有一定锥度的孔型。另外它还具有自动找端面和自动找孔中心的精确定位功能。图6-7是该机床的机械操作面板，主要用于机械侧的一些辅助动作的操作控制，如走丝、切削液和电规准调校等。各开关按键功能介绍如下：(1)电源接通开关。按下此开关，机床进入加工准备状态，再将丝、水、张力开关置“ON”，用MDI或者纸带方式输入数据，按一下“循环起动按钮”，便可开始加工。(2)电源切断开关。按下此开关，关闭机床电源。(3)电极丝进给开关。它是使电极丝开始行走的开关。(4)水开关。按下此开关，加工液开。(5)过热指示灯。当装置中的电阻温度异常高时，该灯亮。(6)张力拨挡开关。用以调整电极丝的张力，张力以电压值显示在张力电压表上。(7)电极丝进给率波段开关。调整电极丝的行走速度，顺时针方向旋动时，速度加快。(8)脉冲宽度设定开关。在1～9的范围内设定脉冲电源的脉冲宽度。(9)间隙时间设定开关。在2～99的范围内，设定脉冲电源的间隙时间。(10)电流开关。电流开关用以进行加工电流的设定，由粗调开关和精调开关组成，可以在0～39.5的范围内进行选择。(11)电压开关。电压开关用以进行电压设定，可选择十五种电压。(12)短路电压设定开关。设定防止短路的电压。当加工电压低于此值，则视为短路。(13)加工指示灯。在加工状态时灯亮。(14)电极丝报警指示灯。发生断线时灯亮，断丝时，进给停止，加工电压也无法