数控线切割机床的应用

摘要随着微型计算机的迅速普及和数控技术的快速发展，数控电火花线切割加工新技术也得到不断完善和提高，其应用领域不断拓展。本文就实用新型的线切割加工编程、线切割电火花脉冲电源性能的提高及新型电火花线切割加工机床功能的拓展等方面进行了专题论述，介绍了这项新技术在模具和工具制造加工领域的应用。模具钢原材料冶金缺陷是先天性不足,是导致模具寿命短和早期失效致命伤。线切割变形是后天性不足,容易造成废品,增加生产成本,必须采取有效措施,消除原材料冶金缺陷和线切割变形,大幅度提高模具质量和使用寿命,降低生产成本,增加市场竞争力,有显著技术经济效益。【关键词】：电火花线切割加工；模具变形的原因及减小变形；新技术应用-1-PickingWantingAlongwiththerapidpopularizationofmicrocomputercontroltechnologyandtherapiddevelopmentofncedm,newtechnologyalsogetwire-cuttingprocessingandimprovingcontinuously,itsapplicationfield,developsunceasingly.Thisutilitymodeloflinearprogramming,wire-cuttingprocessingedmpulsepowerperformanceimprovementandnewwirecutedmmachinefunctionaspectsofprojectisintroduced,thenewtechnologyinmouldandtoolsmanufacturefieldofapplication.Steelmaterials,metallurgy,congenitaldefectistodielifeisshortandprematurefailureoffatal.Deformationisinsufficient,tilecuttingscrap,toincreaseproductioncost,musttakeeffectivemeasurestoeliminaterawmaterial,metallurgicaldefectsandcuttingdeformation,increasethequalityandservicelifeofdie,reduceproductioncost,increasethemarketcompetitivepower,significanteconomicbenefit.[key]:wirecutedm,Thereasonsanddeformationreduceddistortion,Thenewtechnologyapplication-2-引言转眼间就到了每个毕业学生的最后一课----毕业论文设计。它是每一个毕业生必不可少的环节。作为自考的毕业生，在上岗位之前进行毕业论文设计是非常必要的。是对学生进行综合的技术应用能力训练，是培养学生综合运用本专业所学课程的基础理论、专业知识和专业技能，联系生产及科研实际，进行一次设计工作的实际训练，从而全面检验我们学生分析解决实际问题的能力。毕业设计是培养技术应用性人才必要的基础训练和从业、创业的适应阶段。随着我国模具工业的不断发展,数控电火花线切割技术在模具加工中显得更为重要。而冲压模的加工更离不开电火花线切割的加工,不论是动模、定模、零配件,还是特殊加工场合。由于数控电火花线切割是数字系统控制下利用火花放电电蚀加工方法进行加工,因此与其它机械加工相比有其独特的特点。线切割是冲模零件的电子主要加工方式，然而进行合理的电子工艺分析，正确计算数控编程中电极丝的设计走丝轨迹，关系到模具的加工精度。通过穿丝孔的确定与切割路线的优化，改善切割工艺，这对于提高切割质量和生产效率，是一条行之有效的重要途径。由于本人的水平有限，而且缺乏经验，其中的欠缺和错误在所难免，望各位老师给予批评和指正！-3-目录摘要引言第1章线切割机床的组成…………………………………………………(5)1.1机械部分……………………………………………………………(5)1.2工作液系统…………………………………………………………(5)1.3电气部分……………………………………………………………(5)第2章线切割加工原理及特点…………………………………………（7)2.1实用的电火花加工要求……………………………………………(7)2.2工作原理……………………………………………………………(7)2.3数控电火花线切割的特点…………………………………………(8)第3章线切割加工模具的应用…………………………………………(9)3.1产生变形及裂纹的主要因素………………………………………(9)3.2防止变形和开裂的措施……………………………………………(10)第4章线切割加工过程中的变形分析及原因……………………(13)4.1线切割加工过程中的变形原因……………………………………(13)4.2线切割加工过程中的变形分析……………………………………(13)第5章合理的加工工艺是减小电火花切割模具变形的有效办法(14)5.1采用预加工工艺……………………………………………………(14)5.2合理确定起始切侧点位置…………………………………………(15)5.3多穿丝孔加工………………………………………………………(15)5.4恰当安排切割圈形在坯料中的位置……………………………(165.5正确选择切割路线…………………………………………………(16)第6章数控线切割加工新工艺的应用…………………………………………(17)结论参考文献结束语-4-第1章线切割机床的组成1.1机械部分其精度直接影响到机床的工作精度，也影响到电气性能的充分发挥。机械系统由机床床身、坐标工作台、运丝机构、线架机构、锥度机构、润滑系统等组成。机床床身通常为箱式结构，是提供各部件的安装平台，而且与机床精度密切相关。坐标工作台通常由十字拖板、滚动导轨、丝杆运动副、齿轮传动机构等部分组成。主要是与电极丝之间的相对运动，来完成对工件的加工。运丝机构是由储丝筒、电动机、齿轮副、传动机构、换向装置和绝缘件等部分组成，电动机和储丝筒连轴连接转动，用来带动电极丝按一定线速度移动，并将电极丝整齐地排绕在储丝筒上。线架分单立柱悬臂式和双立柱龙门式。单立柱悬臂式分上下臂，一般下臂是固定的，上臂可升降移动，导轮安装在线架上，用来支撑电机丝。锥度机构可分摇摆式和十字拖板式结构，摇摆式是上下臂通过杠杆转动来完成，一般用在大锥度机。十字拖板型通过移动使电极丝伸缩来完成，一般适用在小锥度机。润滑系统用来缓解机件磨损、提高机械效率、减轻功率损耗。可起到冷却、缓蚀、吸振、减小噪音之作用。1.2工作液系统一般由工作液箱、工作液泵、进液管、回液管、流量控制阀、过滤网罩或过滤芯等组成。主要作用是集中放电能量、带走放电热量以冷却电极丝和工件、排除电蚀产物等。1.3电气部分包括机床电路、脉冲电源、驱动电源和控制系统等组成。机床电路主要控制运丝电动机和工作液泵的运行，使电极丝对工件能连续切割。脉冲电源提供电极丝与工件之间的火花放电能量，用以切割工件。驱动电源也叫驱动电路，由脉冲分配器、功率放大电路、电源电路、预放电路和其它控制电路组成。是提供电源给步进电机供电的专用电源，用来实现对步进电机的控制。控制系统主要是控制工作台拖板的运动（轨迹控制）和脉冲电源的放电（加工控制）。控制系统自20世纪60年代后期至70年代中期，我国高速走丝线切割机床的数控系统——“专用工控机”，采用晶体管分立元件组成门电路，再由门电路组成寄存器、输入控制器、运算器、输出控制器等，加工程序则通过扳键开关手工输入，或通过光电阅读机从穿孔纸带读入，采用辉光数码管和氖灯显示计数长度以及X、Y坐标值（二进制）。随着单板微型计算机（将CPU、RAM、ROM、输入输出接口装在一块印制电路板上的计算机，简称单板机）的出现，高速走丝线切割机控制器大量使用以Z-80为微机处理器的单板机，真正实现了功能强、价格的目标。对于简易数控系统来说，这是一个辉煌的时期，在其它相关行业的发展促进下，使数控高速电火花线切割机得到了迅速的普及。-5-目前，快走丝线切割技术的发展已走向明朗化，在保持往复走丝线切割优点的基础上，不断的探索和研究，把新的理论、新的方法，应用到新的系统中。新一代控制系统将会更稳定、更实用、更简单、更方便。-6-第2章线切割加工原理及特点与传统的切削加工方法不同，电火花加工是利用工具电极和工件两极之间脉冲放电时产生的电腐蚀现象对工件进行尺寸加工的加工方法。电腐蚀现象的一个最简单例子是电气开关的触点的电腐蚀，这种腐蚀是由于触点开闭时产生的火花引起的，逐渐地会损坏触点。电火花腐蚀的主要原因是：电火花放电时火花通道内瞬时产生一个高温热源，将局部金属熔化和气化而蚀除。但这种简单的电腐蚀还不能构成实用的电火花加工。2.1实用的电火花加工要求1.必须使工具电极和工件被加工表面之间经常保持一定间隙，通常约为几微米至几百微米，如果间隙过大，极间电压不能击穿极间介质，因而不能产生火花放电。如果间隙过小，很容易形成短路接触，也不能产生火花放电。因此电火花加工中必须有间隙自动调节装置，或称伺服控制系统。2.火花放电应是短时间的脉冲放电，放电持续时间为10-7-10-3S,且每次放电后需停歇一段时间，以保证消电离，避免持续电弧放电烧伤工件。3.火花放电必须在具有一定绝缘性能的液体介质中进行，如煤油、皂化液等。液体介质又称工作液，它们必须具有：（1）较高的绝缘性能，以利于产生脉冲性的火花放电；（2）液体介质还有排除间隙内电蚀产物，保证在时间和空间上分散的重复性脉冲放电正常进行；（3）冷却电极的作用。因此，一般电火花加工设备都具有实现这些要求的装置，它们包括脉冲电源，工作液循环系统，工具电极与工件的相对伺服进给系统以及机床主体等。它主要用于加工各种形状复杂和精密细小的工件,例如模具的凸模、凹模。它是在电火花穿孔、成形加工的基础上发展起来的。它不仅使电火花加工的应用得到了发展，而且某些方面已取代了电火花穿孔、成形加工。线切割机床已占电火花机床的大半。2.2工作原理绕在运丝筒上的电极丝沿运丝筒的回转方向以一定的速度移动，装在机床工作台上的工件由工作台按预定控制轨迹相对与电极丝做成型运动。脉冲电源的一极接工件，另一极接电极丝。在工件与电极丝之间总是保持一定的放电间隙且喷洒工作液，电极之间的火花放电蚀出一定的缝隙，连续不断的脉冲放电就切出了所需形状和尺寸的工件。电极丝的粗细影响切割缝隙的宽窄，电极丝直径越细，切缝越小。电极丝直径最小的可达φ0.05,但太小时,电极丝强度太低容易折断。一般采用直径为0.18mm的电极丝。根据电极丝移动速度的大小分为高速走丝线切割和低速走丝线切割。低速走丝线切割的加工质量高，但设备费用、加工成本也高。我国普遍采用高速走丝线切割，近年正在发展低速走丝线切割。高速走丝时，线电极采用高强度钼丝，钼丝以8~10m/s的速度作往复运动，-7-加工过程中钼丝可重复使用。低速走丝时，多采用铜丝，电极丝以小于0.2m/s的速度作单方向低速移动,电极丝只能一次性使用。电极丝与工件之间的相对运动一般采用自动控制，现在已全部采用数字程序控制，即电火花数控线切割。工作液起绝缘、冷却和冲走屑末的作用。工作液一般为皂化液(乳化液）。随着科技的发展也不断出现一些新型线切割专用工作液。2.3数控电火花线切割的特点(1)直接利用线状的电极丝作电极,不需要制作专用电极,可节约电极的设计、制造费用。(2)可加工用传统切削加工方法难以加工或无法加工的复杂工件。对不同的工件只需编制不同的控制程序,对不同形状的工件都很容易实现自动加工,适合小批量形状复杂零件、单件和试制品的加工,且加工周期短。(3)利用电蚀加工原理,电极丝与工件不直接接触,两者之间的作用很小,故而电极丝、夹具不需要太高的强度。(4)传统的车