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第四章 电火花线切割加工 概述 ◆线切割加工的原理 ◆线切割加工的特点 ◆线切割加工的应用范围 A.微细结构和复杂形状 上下异形 线切割加工空间曲面体零件 电火花线切割加工机床简介 ◆机床分类、型号 ◎分类 按电极丝的走丝速度分成快速走丝线切割机床与慢速走丝线切割机床。 1) 快速走丝线切割机床 电极丝双向往返运行,重复使用,直至断丝为止。材料常用直径为0.10~0.30 mm的钼丝(钨丝或钨钼丝)。 工作液采用乳化液。机床结构简单、价格便宜、生产率高,运行速度快,震动大。钼丝和导轮的损耗快,加工精度和表面粗糙度不如慢走丝,加工精度为0.01~0.02 mm,表面粗糙度Ra为1.25~2.5 μm。 2) 慢速走丝线切割机床 常用黄铜丝(紫铜、钨、钼和各种合金的涂覆线)作为电极丝,铜丝直径为0.10~0.35 mm。电极丝单方向通过加工间隙,不重复使用,损耗小。走丝速度慢,震动小,加工平稳,加工精度高,达0.005 mm,表面粗糙度Ra≤0.32 μm。 工作液一般用去离子水、煤油等。 慢走丝机床主要由日本、瑞士等国生产,目前国内有少数企业引进国外先进技术与外企合作生产慢走丝机床。 ◎电火花线切割机床型号 线切割机床型号是按照GB/T16768-1997《金属切削机床型号编制方法》来编定的,现举例如下: 1.机床本体 由床身、工作台、运丝机构和丝架等组成: 1) 床身 是支承和固定工作台、运丝机构等的基体。箱体式结构。 2) 工作台 大多为X、Y方向线性运动。 机床通过坐标工作台与丝架的相对运动完成加工,坐标工作台有高的坐标精度和运动精度,采用“十”字滑板、滚珠导轨,传动丝杠和螺母之间消除间隙,保证滑板的运动精度和灵敏度。 3) 运丝机构 完成电极丝往复运动。常见单滚筒式,电极丝绕在储丝筒上,丝筒作周期性的正反旋转使电极丝高速往返运动。 优点:结构简单、维护方便,应用广泛。 缺点:绕丝长度小,电动机正反转动频繁,电极丝张力不可调。 4) 丝架 主要作用:对电极丝起支撑作用,使电极丝工作部分与工作台平面保持垂直。上、下丝架间距尽可能小。 锥度加工:上丝架的上导轮上加两个小步进电动机,使上丝架上的导轮作微量坐标移动(U、V轴移动) 。 ◎脉冲电源 原理与电火花成型加工相同,受表面粗糙度和电极丝允许承载电流限制,线切割脉宽较窄(2~60μs),单个脉冲能量、平均电流(1~5 A)较小,所以线切割总是采用正极性加工。 ◎数控系统 (1) 轨迹控制作用。控制电极丝相对于工件的运动轨迹,获得所需的形状和尺寸。 (2) 加工控制。根据放电间隙大小与进给速度,与工件蚀除速度平衡,保持稳定切割加工。 目前大部分机床采用数字程序控制,采用绘图式编程技术,操作者在屏幕上画出零件图形,线切割专用软件(如YH软件、北航海尔的CAXA线切割软件)会自动将图形转化为ISO代码或3B代码等线切割程序。 ◎工作液循环系统 包括工作液箱、工作液泵、流量控制阀、进液管、回液管和过滤网罩等。 作用:及时排除电蚀产物,连续供给清洁的工作液。 目前绝大部分快走丝机床的工作液是专用乳化液。 ◆慢走丝线切割机床简介 ◎走丝系统 由储丝筒出丝,输送轮收丝,单方向一次性使用。 组成:储丝筒、导丝机构、导向器、张紧轮、压紧轮、圆柱滚轮、断丝检测器、电极丝输送轮、其他辅助件(如毛毡、毛刷)等。 北京阿奇工业电子有限公司某型号慢走丝线切割机床的送丝图。 电火花线切割编程 目前线切割机床都有计算机自动编程功能,即可将线切割加工的轨迹图形自动生成机床能够识别的程序。 线切割程序特点: (1) 线切割程序普遍较短,很容易读懂。 (2) 国内线切割程序常用格式有3B(个别扩充为4B或5B) 和ISO格式。其中慢走丝采用ISO格式,快走丝大部分采用3B格式,其发展趋势是ISO格式(如北京阿奇公司生产的快走丝线切割机床)。 ◆线切割3B代码程序格式 ◎直线的3B代码编程 1) x,y值的确定 以直线的起点作为坐标的原点 ,建立直角坐标系,x,y表示直线终点坐标的绝对值,单位为μm。 2) G的确定 G确定加工时计数方向,分Gx和Gy。以直线起点为原点,建立直角坐标系,该直线终点坐标绝对值大的坐标轴为计数方向。斜线正好在45°线上,计数方向可任意取。 3) J的确定 J为计数长度,单位μm。 ? J
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