第五章数控电加工机床的编程与操作

-1-目录目录.................................................................................................................................................1第五章数控电加工机床的编程与操作.......................................................................................25.1数控电火花成型加工......................................................................................................25.1.1数控电火花成型机床分类与组成.......................................................................25.1.2数控电火花成型加工工艺与操作过程..............................................................25.1.3数控电火花成型加工实例....................................................................................62．工艺分析...................................................................................................................................6(2)可以采用单轴数控电火花成形机床加工,分步序一次完成；................................................65.2数控电火花线切割加工..................................................................................................85.2.1数控加工和特种加工机床的种类......................................................................85.2.2电火花线切割加工原理和必备条件..................................................................95.2.3电火花线切割和成型机区别............................................................................105.2.4电火花线切割机床组成....................................................................................105.2.5线切割加工的应用............................................................................................105.2.6线切割的编程....................................................................................................115.2.7自动编程............................................................................................................14练习与思考...................................................................................................................................15第五章数控电加工机床的编程与操作-2-第五章数控电加工机床的编程与操作数控电加工机床是利用电蚀加工原理，采用金属或非金属作为工具电极来切割工件，以满足加工要求。数控电加工机床通过数字控制系统的控制，可按加工要求，自动切割任意角度的直线和圆弧。这类机床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。5.1数控电火花成型加工5.1.1数控电火花成型机床分类与组成1.电火花成形机床的型号与分类我国电火花成型(穿孔和型腔)加工机床的型号按JB1838—76规定,与线切割机床的型号规定基本相同,例如型号DK7125即表示机床工作台宽为250mm的数控电火花成型机床。电火花成型机床(除穿孔机床可单列为一种外)按大小可分为小型,中型及大型三类;也可按精度等级分为标准精度型和高精度型;还可按工具电极自动进给系统的类型分为液压,步进电机,直流伺服电机驱动型;随着模具制造的需要,现已有大批三坐标数控电火花机床用于生产,带电极工具库且能自动更换电极工具的电火花加工中心也在逐步投入使用。2.数控电火花成型机床的组成数控电火花成型机床一般由主机,脉冲电源与机床电气系统,数控系统和工作液循环过滤系统等部分组成。5.1.2数控电火花成型加工工艺与操作过程1.数控电火花成型加工工艺(1)电火花加工的特点及适用范围1)电火花加工的特点电火花加工又称为放电加工或电蚀加工,它是利用在一定介质中,通过工具电极和工件电极之间脉冲放电时的电腐蚀作用对工件进行加工的一种工艺方法。与常规的金属加工相比较,电火花加工具有如下特点:第五章数控电加工机床的编程与操作-3-a）电火花加工属不接触加工.工具电极和工件之间不直接接触,而有一个火花放电间隙(0.01—0.1mm),间隙中充满工作液。脉冲放电的能量密度高,便于加工用普通的机械加工方法难于加工或无法加工的特殊材料和复杂形状的工件。b)加工过程中工具电极与工件材料不接触,两者之间宏观作用力极小。火花放电时,局部,瞬时爆炸力的平均值很小,不足以引起工件的变形和位移。c)电火花加工直接利用电能和热能来去除金属材料,与工件材料的强度和硬度等关系不大,因此可以用软的工具电极加工硬的工件,实现以柔克刚。d)脉冲参数可以在一个较大的范围内调节,可以在同一台机床上连续进行粗,半精及精加工。精加工时精度一般为0.01mm,表面粗糙度Ra为0.63～1.25μm;微精加工时精度可达0.002～0.004mm,表面粗糙度Ra为为0.04～0.16μm。e)直接利用电能加工,便于实现加工过程的自动化。2）电火花加工的适用范围a)可以加工任何难加工的金属材料和导电材料。可以实现用软的工具加工硬,韧的工件,甚至可以加工聚晶金刚石,立方氮化硼一类的超硬材料。目前电极材料多采用紫铜或石墨,因此工具电极较容易加工。b)可以加工形状复杂的表面,特别适用于复杂表面形状工件的加工,如复杂型腔模具加工,电加工采用数控技术以后,使得用简单的电极加工复杂形状零件成为现实。c)可以加工薄壁,弹性,低刚度,微细小孔,异形小孔,深小孔等有特殊要求的零件。由于加工中工具电极和工件的非接触,没有机械加工的切削力,更适宜加工低刚度工件及微细工件。(2)电火花加工的主要工艺参数1)加工速度对于电火花成形机来说加工速度是指在单位时间内,工件被蚀除的体积或重量。一般用体积加工速度表示。2)工具电极损耗在电火花成形加工中,工具电极损耗直接影响仿形精度,特别对于型腔加工,电极损耗这一工艺指标较加工速度更为重要。电极损耗分为绝对损耗和相对损耗。绝对损耗最常用的是体积损耗Ve和长度损耗Veh二种方式,它们分别表示在单位时间内,工具电极被蚀除的第五章数控电加工机床的编程与操作-4-体积和长度。在电火花成形加工中,工具电极的不同部位,其损耗速度也不相同。在精加工时,一般电规准选取较小,放电间隙太小,通道太窄,蚀除物在爆炸与工作液作用下,对电极表面不断撞击,加速了电极损耗,因此,如能适当增大电间隙,改善通道状况,即可降低电极损耗。3)表面粗糙度表面粗糙度是指加工表面上的微观几何形状误差。对电加工表面来讲,即是加工表面放电痕——坑穴的聚集,由于坑穴表面会形成一个加工硬化层,而且能存润滑油,其耐磨性比同样粗糙度的机加表面要好,所以加工表面允许比要求的粗糙度大些。而且在相同粗糙度的情况下,电加工表面比机加工表面亮度低。工件的电火花加工表面粗糙度直接影响其使用性能,如耐磨性,配合性质,接触刚度,疲劳强度和抗腐蚀性等。尤其对于高速,高洁,高压条件下工作的模具和零件,其表面粗糙度往往是决定其使用性能和使用寿命的关键。4)放电间隙放电间隙是指脉冲放电两极间距,实际效果反映在加工后工件尺寸的单边扩大量。对电火花成形加工放电间隙的定量认识是确定加工方案的基础。其中包括工具电极形状,尺寸设计,加工工艺步骤设计,加工规准的切换以及相应工艺措施的设计。以上各项都不是互相独立的,而是互相关联的。(3)电极材料及加工特性电火花成型加工生产中为了得到良好的加工特性,电极材料的选择是一个极其重要的因素。它应具备加工速度高,电极消耗量小,电极加工性好,导电性好,机械强度好和价格低廉等优势。现在广泛使用的电极材料主要有以下几种:铜电极是应用最广泛的材料,采用逆极性(工件接负极)加工钢时,可以得到很好的加工效果,选择适当的加工条件可得到无消耗电极加工(电极的消耗与工件消耗的重量之比L%)。石墨:与铜电极相比,石墨电极加工速度高,价格低,容易加工,特别适合于粗加工。用石墨电极加工钢时,可以采用逆极性(工件接负极),也可以采用正极性(工件接正极)。从加工速度和加工表面粗糙度方面而言,正极性加工有利,但从电极消耗方面而言,逆极性加工电极消耗率小。第五章数控电加工机床的编程与操作-5-钢:钢电极使用的情况较少,在冲模加工中,可以直接用冲头作电板加工冲模。但与铜及石墨电极相比,加工速度,电极消耗率等方面均较差。铜钨,银钨合金:用铜钨(Cu-W)及银钨(Ag—W)合金电极加工钢料时,特性与铜电极倾向基本一致,但由于价格很高,所以大多只用于加工硬质合金类耐热性材料。除此之外还用于在电加工机床上修整电极用,此时应用正极性。(4)加工液的处理在放电加工过程中产生的加工切屑,加工液燃烧分解生成的碳化物及气体的排出是否顺畅,直接影响加工质量,加工效率。2.数控电火花成型加工操作过程数控电火花成型加工过程中,必须综合考虑机床特性,零件材质,零件的复杂程度等因素对加工的影响,针对不同的加工对象,其工艺过程有一定差异。现以常见的型腔加工工艺路线为例,操作过程如下:1)工艺分析:对零件图进行分析,了解工件的结构特点,材料,明确加工要求。2)选择加工方法:根据加工对象,精度及表面粗糙度等要求和机床功能选择采用单电极加工,多电极加工,单电极平动加工,分解电极加工,二次电极法加工或是单电极轨迹加工。3)选择与放电脉冲有关的参数:根据加工的表面粗糙度及精度要求确定。4)选择电极材料：常用电极材料一般使用石墨和铜,一般精密,小电极用铜来加工,而大的电极用石墨。5)设计电极:按零件图要求,并根据加工方法和与放电脉冲设定有关的参数等设计电极纵横切面尺寸及公差。6)制造电极:根据电极材料,制造精度,尺寸大小,加工批量,生产周期等选择电极制造方法。7)加工前的准备:对工件进行电火花加工前钻孔,攻螺纹加工,铣,磨平面,锐边倒棱去毛刺,去磁,去锈等。8)热处理安排:对需要淬火处理的型腔,根据精度要求安排热处理工序。9)编制,输入加工程序:根据机床功能设置,一般采用国际标准ISO代码。10)装夹与定位:根据工件的