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数控电火花线切割机床的基本组成与功能
目前我国使用的快速走丝电火花线切割机床由床身、坐标工作台、走丝机构、丝架、脉
冲电源、数控装置工作液循环系统等几部分组成。
1.床身
床身是支承和固定工作台、走丝机构等的基体,其材料一般为铸铁,因此,要求床身应
有一定的刚度和强度,一般采用箱体式结构。床身里面安装有机床电气系统、脉冲电源、工
作液循环系统等元器件。
2.坐标工作台
目前在电火花来自线切割机床上采用的坐标工作台大多为X、y方向线性运动。不论是哪种
控制方式,电火花线切割机床最终都是通过坐标工作台与丝架的相对运动来完成零件加工
的,坐标工作台应具有很高的坐标精度和运动精度,而且要求运动灵敏、轻巧,一般都采用
“十”字滑板、滚珠导轨,传动丝杠笔和螺母之间必须消除间隙,以保证滑板的运动精度和灵
敏度。
3.走丝机构
在快速走丝线切割加工时,电极丝需要不断地往复运动,这个运动是由走丝机构来完成
的。最常见的走丝机构是单滚筒式,电极丝绕在储丝筒上,并由丝筒作周期性的正反旋转使
电极丝高速往复运动。
4.丝架
走丝机构除上面所叙述的内容外,还包括丝架。丝架的主要作用是在电极丝快速移动
时,对电极丝起支承作用,并使电极丝工作部分与工作台平面保持垂直。为获得良好的工艺
效果,上、下丝架之间的距离宜尽可能小。
5.脉冲电行景守晶展计源
电火花线切割加工的脉冲电源与电火花成形加工作用的脉冲电源在原理上相同,不过英解充不缺受加
工表面粗糙度和电极丝允许承载电流的限制,线切割加工脉冲电源的脉宽较窄(2~60 ys),
单个脉冲能量、平均电流(1~5A) -般较小书死物任货花气静,所以线切割总是采用正极性加工。
6.数控装置
数控装置在电火花线切割加工中起着重要作用,具体体现在如下两方面。
(1)轨迹控制作用 它精确地控制电极丝相对于工件的运动轨迹,使零件获得所需的形
状和尺寸。
(2)加工控制 它能根据放电间隙大小与放电状态控制进给速度,使之与工件材料的蚀
除速度相平衡,保持正常的稳定切割加工。
7.工作液循环系统
工作液循环与过滤装置是电火花线切割机床不可缺少的一部议火财见处手胡分,其主要包括工作液箱、
视师食工作液泵、流量控师上完层底演充但阻识之制阀、进液管、回液管和过滤网罩等。工作液的作用是及时地从加工区域
中排除电蚀产物,并连续充分供给清洁的工作液,以保证脉冲放电过程稳定而顺利地进行。
目前绝大部分快速走丝机床的工作液是专用乳化液。乳化液种类繁多,可根据相关到组垂破开掌斗茶察万确资料来正
确选用。
电极ф8mm,E293 电极ф4mm,E250 (a)中加工 (b)中精加工 电极ф4mm,E250 电极ф4mm,E200 (c)中精加工 (d)精加工 图2 电火花中、精铣削加工刀具路径 在图2d中左下角有一块粉红色的残留区域(在曲面曲率较大凹处),该区域端刀无法深入,因此在精加工之后还需要再用ф4mm指状R刀电极进行最后的光整和去残留加工。 另外,在同一加工余量条件下,工艺上还要求生成反向刀具路径,进行反向铣削加工,消除前一道工序正向加工时因电极损耗而产生的阶梯波浪面,以提高表面形状精度。 2 电极损耗补偿对策 2.1 电极损耗的影响 在数控电火花铣削加工过程中,放电一般发生在电极端部前沿尖角处,电流密度较大,放电集中度高,存在着较严重的电极损耗现象。在加工的开始阶段,工件材料去除量较大;在加工的末尾阶段,工件材料去除量最小,因此实际加工面是一个“斜坡面”,如图3A表面所示。在A表面与B表面之间是本道工序的未加工区。显而易见,电极损耗影响加工精度。 电极补偿过量面C 无电极损耗理想加工面B 没有补偿的加工面A h1当前层厚度 h2下一层厚度 图3 电极损耗补偿控制参考面 2.2 电极损耗补偿的目的 一方面可控制每一层铣削加工的尺寸及形状精度,另一方面还可给下一层铣削加工减少加工余量累计负担。电极损耗补偿值的给定应按不过度补偿为原则,即其值应小于本层加工量与下一层加工余量之和。 2.3 电极损耗补偿计算的方法 沿曲面铣削加工时按直线方式生成加工路径,所有程序段都是空间微直线段,假设在加工路径相对较长的条件下,电极损耗沿路程均匀分布,其补偿值沿轨迹,按路程均匀递增补偿到每段空间直线终点上,那么电极损耗补偿值在第i程序段的值为: △i=(△/∑Lk)·(∑j=0→iLj) 式中:△i为第i程序段的电极损耗补偿值;△为当前层铣削加工电极损耗预估值;∑Lk为当前层总的加工路径长;∑j=0→iLj为电极在第i程序段已走过的加工路径长。 △值与电参数和加工路径长度有关,主要用于电火花中、精加工;超精加工时其值设为零。 △i值用于第i程序段的电极损耗Z轴方向的补偿值,是用离线补偿计算法得到的。 3 电火花曲面铣削加工工艺实验 工艺实验在RobForm30三轴数控电火花成形机上进行,用UG软件造型、生成加工路径文件,选用专家系统生成的加工余量和电参数,再经电极损耗补偿处理,生成数控电火花铣削加工程序代码。 表1 是实验选用的加工参数。在精加工中去除的工件材料厚0.016mm,而预估电极损耗△取值0.05~0.07mm(实验值),实际的加工路径总长约为45000.00mm,如按理论计算,每100mm长得到0.10~0.16μm的补偿,18000条程序平均每条得到0.0025~0.0038μm的补偿,因此,如果按规格化计算,那么只有刀具加工很长一段距离之后,刀具电极才会作出实际意义上的补偿,真正作出实际意义上补偿的程序段比例很低。 表1 电火花铣削加工参 mm 加工类型 加工余量 电参数 电极补偿 粗加工 粗加工 中加工 中精加工 精加工 超精加工 0.800 E383 0.500 0.400 E373 0.250 0.200 E293 0.100 0.150 E250 0.075 0.134 E220 0.050~0.070 0.122 E200 0 注:电参数采用RobForm30电火花成形机规准。 粗加工时电极补偿视具体情况而定,首先选择补偿方式加工,补偿取值一般小于加工余量,如果电极损耗较大,电极端面圆角过大,此时应更换电极,Z轴重新对零位后,再进行加工。超精加工时只需生成正、反向加工刀具路径,来回打光打抛曲面。实验中还加入了轮廓加工、残余加工、修边,并考虑了加工精度设置、最大微直线段长度设置等内容。 电极制作部分是一个比较重要的环节,故自制了机上修磨装置,依据铣床刀具工具磨原理,设计有“电碰”定位基准,可精确定位,可修整电极圆柱面,也可修整电极端部球面。但由于铜电极在机械力作用下容易变形让刀,因此只成功修整了φ5~8mm指状棒电极。
电火花加工优金尽害的工作原理是:主要用于模具生产中的型孔、型灶配腔加工,已成为模具制造业的主导加工方法,推动了模具行业的技术进步。
电火花加工具有如下特点:可以加工任何高强度、高硬度、高韧性、高脆性以及高纯度的导电材料;加工时无明显来自机械力,适用于低刚度工件和手辩孙微细结构的加工。
脉冲参数可依据需要调节,可在同一台机床上进行粗加工、半精加工和精加工;电火花起灯内营发加工后的表面呈现的凹坑,有利于贮油和毕链降低噪声;生产章轮扬抗成散效率低于切削加工;放电过程有部分能量消耗在工具电极上,导致电极损耗,影响成形精度。
电火花加工的使用说明:
电火花加工能加工普通切削加工方法难以切削的材料和复杂形状工件;加工时无切削力;读财创附诗故航副不产生毛刺和刀痕沟纹等缺陷;工具电极材料无须比工件材料硬;直接使用电能加工,便于实现自动化;加工后表面增产生变质层,在某其包田愿联由迫判建些应用中须进一步去除;工作液的净化和加工中产生的烟雾污染处理试比较麻烦。
电火花加工的主要用于加工具有复杂形状的型孔和型腔的模具和临章京兰解助弦零件;加工各种硬、脆材料,如硬质合金和淬火钢等;加工深细孔、异形孔、深槽、窄缝和切割薄片等;加工各种成触露异良很面多传形刀具、样板和螺纹环规等工具和量具。