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数控电火花加工技术 线切割加工技术 成型加工技术
学习内容 电火花加工概述 任务一 电火花加工原理及特点 • 课题一 电火花加工原理 • 课题二 电火花加工的特点 • 课题三 脉冲电源 任务二 电火花加工的应用 • 课题一 电火花加工工艺类型 • 课题二 电火花加工的应用
电火花线切割机床与操作 任务一 认识电火花线切割机床 • 课题一 认识电火花线切割加工技术 • 课题二 电火花线切割机床组成 任务二 运丝机构及上丝操作 • 课题一 认识走丝机构、丝架及导轮 • 课题二 电极丝的操作 • 任务三 工件的装夹 • 课题一 认识坐标工作台 • 课题二 学习装夹工件
课题三 找正工件 • 任务四 认识工作液及其循环系统 • 课题一 工作液循环系统 • 课题二 工作液的配制及使用 • 任务五 校丝与对丝操作 • 课题一 校丝 • 课题二 对丝 • 任务六 线切割加工工艺 • 课题一 切割速度及其影响因素 • 课题二 电参数对加工的影响
课题三 电极丝对加工的影响 • 课题四 选择工艺线路 • 任务七 电气控制系统 • 课题一 电气控制开关 • 课题二 电气连接 • 任务八 安全文明生产 • 任务九 线切割加工 • 课题一 线切割加工的应用 • 课题二 HF线切割软件加工界面
课题三 加工实例 • 课题四 常见问题及处理 • 项目三 数控线切割编程 • 任务一 3B格式程序 • 课题一 3B代码程序格式 • 课题二 3B代码编程 • 课题三 3B代码程序示例 • 任务二 ISO G代码程序 • 课题一 ISO程序格式 • 课题二 常用指令
课题三 程序示例 • 任务三 CAXA线切割 • 课题一 认识CAXA线切割软件 • 课题二 CAXA线切割绘图实践 • 课题三 加工轨迹生成与仿真 • 课题四 加工程序生成与传输 电火花成型加工 • 任务一 电火花成型加工设备 • 课题一 电火花成型加工机床主体
课题二 电火花成型加工其他部件 • 任务二 电火花加工工艺 • 课题一 电火花加工中的异常放电及预防 • 课题二 表面变质层的影响及措施 • 课题三 电蚀产物的危害及排除 • 课题四 电极损耗的原因及改善措施 • 课题五 电极材料与工作液 • 课题六 电火花加工工艺指标 • 课题七 选择加工规准
任务三 电火花成形机床操作 • 课题一 电火花加工操作流程 • 课题二 数控电火花机床的手动操作 • 课题三 数控电火花机床的屏幕操作 • 课题四 电火花加工的控制器操作 • 课题五 电极装夹与定位 • 任务四 电火花加工的安全文明生产 • 课题一 加工安全检查 • 课题二 电火花机床加工的安全规程
电火花加工概述 内容 • ①电火花加工的原理。 • ②电火花加工的应用。 目的 • 了解电火花技术原理、特点和应用。 实施 • 任务一 电火花加工原理及特点
课题一 电火花加工原理 一、电火花加工的基本原理 • 电火花加工又称放电加工,也有称为电脉冲加工的,它是一种直接利用热能和电能进行加工的工艺。电火花加工与金属切削加工的原理完全不同,在加工过程中,工具和工件不接触,而是靠工具和工件之间的脉冲性火花放电,产生局部、瞬时的高温把金属材料逐步蚀除掉。由于放电过程可见到火花,所以称为电火花加工。 二、电火花加工的条件
进行电火花加工,应在 一定的条件下进行: • ①在脉冲放电点必须有 足够大的能量密度,能 使金属局部熔化和气化, 并在放电爆炸力的作用下,把熔化的金属 抛出来。 • ②工具电极和工件被加工表面之间要保持一定的放电间隙。 • ③放电形式应该是脉冲的,放电时间要很短,一般为10-7~10-3 s。 图1.1 电火花加工的原理示意图
④必须把加工过程中所产生的电蚀产物和余热及时地从加工间隙中排除出去,保证加工能正常地持续进行。④必须把加工过程中所产生的电蚀产物和余热及时地从加工间隙中排除出去,保证加工能正常地持续进行。 • ⑤在相邻两次脉冲放电的间隔时间内,电极间的介质必须能及时消除电离,避免在同一点上持续放电而形成集中的稳定 电弧。 • ⑥电火花放电加工必须在具有一定绝缘性能的液体介质(工作液)中进行。 • 课题二 电火花加工的特点
一、电火花加工的优势 • 电火花加工具有以下一些特点: • ①适合于用传统机械加工方法难以加工的材料加工,表现出“以柔克刚”的特点。 • ②可加工特殊及复杂形状的零件。 • ③可实现加工过程自动化。 • ④可以改进结构设计,改善结构的工 艺性。 • ⑤可以改变零件的工艺路线。 • 二、电火花加工的局限性
电火花加工有其独特的优势,但同时电火花加工也有一定的局限性,具体表现在以下几个方面:电火花加工有其独特的优势,但同时电火花加工也有一定的局限性,具体表现在以下几个方面: • ①主要用于金属材料的加工。 • ②加工效率比较低。 • ③加工精度受限制。 • ④加工表面有变质层甚至微裂纹。 • ⑤最小角部半径的限制。 • ⑥外部加工条件的限制。 • ⑦加工表面的“光泽”问题。
⑧加工技术问题。 • 课题三 脉冲电源 • 一、认识脉冲电源 • 脉冲电源,又称高频电源,其作用是把普通220 V或380 V、50 Hz交流电转换为具有一定输出功率的高频单向脉冲电,提供电火花加工所需要的放电能量来蚀除金属。 • 二、电火花加工对脉冲电源的要求 • 一般情况下,对脉冲电源有以下要求: • ①能输出一系列稳定可靠的脉冲,有较强的抗干扰能力。
②脉冲能量达到加工要求。 • ③脉冲波形,脉冲电压幅值、脉冲电流峰值、脉宽和脉间要满足加工要求。 • ④脉冲参数(如脉宽、脉间等)易于调节,且调节范围满足加工要求。 图1.2 脉冲电源基本组成框图
三、脉冲电源的类型 • 1.按主要部件分类 • (1)阻容式脉冲电源 • 它的原理是利用电阻、电容、电感的充放电,把直流电转换为一系列脉冲。 • (2)电子管和闸流管电源 • 以电子管和闸流管作开关元件,把直流电源逆变为一系列高压脉冲,以脉冲变压器耦合输出放电间隙。 • (3)晶体管和晶闸管脉冲电源
这两种脉冲电源是目前使用最为广泛的脉冲电源,它们都能输出各种不同的脉宽、峰值电流、脉冲停歇时间的脉冲波,能较好地满足各种工艺条件,尤其适用于型腔电火花加工。这两种脉冲电源是目前使用最为广泛的脉冲电源,它们都能输出各种不同的脉宽、峰值电流、脉冲停歇时间的脉冲波,能较好地满足各种工艺条件,尤其适用于型腔电火花加工。 • (4)智能化自适应控制电源 • 由于计算机、集成电路技术的发展,可以把不同材料,粗、中、精不同的电加工参数、规准的数据存入集成芯片内或数 据库。 • 2.按脉冲波形分类
电火花加工脉冲电源,按放电脉冲波形,可分为方波(矩形波)、锯齿波、前阶梯波、梳状波、分组脉冲波等电源。电火花加工脉冲电源,按放电脉冲波形,可分为方波(矩形波)、锯齿波、前阶梯波、梳状波、分组脉冲波等电源。 • (1)晶体管方波脉冲电源 图1.3 脉冲电源电压波形
晶体管方波脉冲电源是目前普遍使用的一种电源。晶体管方波脉冲电源是目前普遍使用的一种电源。 • (2)锯齿波电源 • 锯齿波形脉冲波形前沿幅度缓变,可以降低加工表面粗糙度,但加工效率不高。 • (3)前阶梯波电源 • 前阶梯波电源可以在放电间隙输出阶梯状上升的电流脉冲波形。 • (4)梳状波电源 • 电压波形电源的性能比方波电源要好。
(5)分组脉冲电源 • 分组脉冲电源是线切割机床上使用效果比较好的电源,比较有发展前途。 • 任务二 电火花加工的应用 • 课题一 电火花加工工艺类型 • 电火花加工按工具电极和工件相对运动的方式和用途不同,大致可分为电火花线切割加工、电火花穿孔成型加工、电火花磨削和镗磨、电火花同步共轭回转加工、电火花高速小孔加工、电火花表面强化和刻字6大类。
课题二 电火花加工的应用 • 一、电火花成型加工的应用 • 1.高硬度零件加工 • 2.型腔尖角部位加工 • 3.模具上的筋加工 • 4.深腔部位的加工 • 5.小孔加工 • 6.表面处理 • 二、电火花线切割加工的应用 • 1.加工模具
2.加工具有微细结构和复杂形状的零件 图1.4 电火花成型加工零件
图1.5 无轨电车爪手模具 图1.6 精密冷冲模具 图1.7 具有微细结构、窄缝、复杂型面和曲线的零件 • 3.加工硬质导电材料 图1.8 加工硬质合金与高速钢车刀
电火花线切割机床与操作 • 项目内容 • ①电火花线切割机床的组成。 • ②走丝机构及电极丝相关操作。 • ③工件装夹及找正操作。 • ④工作液系统及工作液配制。 • ⑤电火花线切割加工工艺。 • ⑥安全文明生产。
项目目的 • 会用线切割机床进行加工 操作。 • 项目实施过程 • 任务一 认识电火花线切割机床 • 课题一 认识电火花线切割加工技术 • 一、线切割加工 • 二、线切割加工的特点 • ①直接利用0.03~0.35 mm金属线作电极,不需要特定形状,可节约电极的设计、制造费用。 图2.1 线切割加工
②不管工件材料硬度如何,只要是导体或半导体材料都可以加工,而且电极丝损耗小,加工精度高。②不管工件材料硬度如何,只要是导体或半导体材料都可以加工,而且电极丝损耗小,加工精度高。 • ③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。但因线切割加工的金属去除率低,不适合加工形状简单的大批量零件。 • ④电火花线切割加工中,电极丝与工件不直接接触,两者之间的作用很小,故而工件的变形小,电极丝、夹具不需要太高的强度。
⑤工作液采用水基乳化液,成本低,不会发生火灾。⑤工作液采用水基乳化液,成本低,不会发生火灾。 • ⑥利用四轴联动,可加工锥度、上下面异形体等零件。 • ⑦电火花线切割不能加工不导电的材料。 • 三、快走丝线切割与慢走丝线切割 图2.2 快走丝电火花线切割机床 图2.3 慢走丝电火花线切割机床
四、线切割机床的型号 • 我国线切割机床的型号,是根据GB/T 5375—1997《金属切削机床型号编制方法》编制的,如“DK7732”表示: • D——机床类别代号(电加工机床) • K——机床特性代号(数控) • 7——组别代号(电火花加工机床) • 7——型号代号(7为快走丝,6为慢走丝) • 32——基本参数代号(工作台横向行程320 mm)
课题二 电火花线切割 机床组成 • 一、电火花数控线切割 系统 • 二、线切割机床的组成 图2.4 线切割系统 图2.5 线切割机床组成
任务二 运丝机构及上丝操作 • 课题一 认识走丝机构、丝架及导轮 • 一、认识走丝机构 • 二、认识丝架的各部分 图2.6 储丝及走丝机构 图2.7 走丝变速齿轮
1.丝架 • 丝架由上、下丝臂和立柱等组成,通常下丝臂固定,上丝臂可通过立柱上的手柄来上下移动,从而调节上、下丝臂之间的 距离。 图2.8 行程控制 图2.9 丝架
2.导轮 • 导轮的作用是使电极丝稳定地运行。上、下丝臂的前后端都装有导轮,分别是:前上导轮、前下导轮、后上导轮、后下 导轮。 图2.10 丝架的组成
图2.11 前上导轮 图2.12 前下导轮
图2.13 后上导轮 图2.14 后下导轮 图2.15 丝臂上的导电块
3.导电块 • 导电块是向电极丝 送电的装置。 • 4.丝架走丝示意图 • 走丝有两个运动,一是储丝筒的正反向旋转,它使电极丝在各个导轮和导电块之间做往复穿梭运动,二是储丝筒拖板的往复直线运动,它使电极丝均匀地缠绕在储丝筒上。 • 课题二 电极丝的操作 图2.16 电极丝走丝路线
一、上丝操作 • 其操作步骤如下: • ①操作前,按下 急停按钮,防止 意外,如图2.17。 • ②将丝盘套在上丝螺杆上,并用螺母锁紧,如图2.18所示。 • ③用摇把将储丝筒摇向一端至接近极限位置,如图2.19所示。 图2.17 急停
④将丝盘上电极丝一端拉出绕过上丝导轮,并将丝头固定在储丝筒端部紧固螺钉上,剪掉多余丝头,如图2.20所示。④将丝盘上电极丝一端拉出绕过上丝导轮,并将丝头固定在储丝筒端部紧固螺钉上,剪掉多余丝头,如图2.20所示。 • ⑤用摇把匀速转动储丝筒,将电极丝整齐地绕在储丝筒上,直到绕满,取下摇把,如图2.21所示。 图2.18 装上丝盘 图2.19 储丝筒摇向一端
图2.20 上好丝头 图2.21 手动绕丝 图2.22 将丝头固定在储丝筒上 图2.23 上好丝的储丝筒
⑥电极丝绕满后,剪断丝盘与储丝筒之间的电极丝,把丝头固定在储丝筒另一端,如图2.22所示。⑥电极丝绕满后,剪断丝盘与储丝筒之间的电极丝,把丝头固定在储丝筒另一端,如图2.22所示。 • ⑦粗调储丝筒左右行程挡块,使两个挡块间距小于储丝筒上的丝距。 • 二、穿丝操作 • 操作步骤如下: • ①用摇把转动储丝筒,使储丝筒上电极丝的一端与导轮对齐。 • ②取下储丝筒相应端的丝头,进行穿丝。
穿丝顺序: • a.如果取下的是靠近摇把一端的丝头,则从下丝臂穿到上丝臂,如图2.24所示。 • b.如果取下的是靠近储丝电动机一端的丝头,则从上丝臂穿到下丝臂,即穿丝方向与上面相反。 • ③将电极丝从丝架各导轮及导电块穿过后,仍然把丝头固定在储丝筒紧固螺钉处。剪掉多余丝头,用摇把将储丝筒反摇几圈。
④注意事项: • a.要将电极丝装入导轮的槽内,并与导电块接触良好。并防止电极丝滑入导轮或导电块旁边的缝隙里。 • b.操作过程中,要沿绕丝方向拉紧电极丝,避免电极丝松脱造成乱丝。 图2.24 穿丝路径示意图 图2.25 穿好丝的储丝筒
c.摇把使用后必须立即取下,以免误操作使摇把甩出,造成人身伤害或设备损坏。c.摇把使用后必须立即取下,以免误操作使摇把甩出,造成人身伤害或设备损坏。 • 三、走丝行程调节及紧丝 • 1.调整储丝筒行程 • ①用摇把将储丝筒摇向 一端,至电极丝在该端 缠绕宽度剩下8 mm左右 的位置停止。 • ②松开相应的限位块上 的紧固螺钉,移动限位块, 图2.26 紧丝
当限位块上的换向行程撞钉移至接近行程开关的中心位置后固定限位块。当限位块上的换向行程撞钉移至接近行程开关的中心位置后固定限位块。 • ③用同样方法调整另一端。两行程挡块之间的距离,就是储丝筒的行程,储丝筒拖板将在这个范围来回移动。 • ④经过以上调整后,可以开启自动走丝,观察走丝行程,再作进一步细调。为防止机械性断丝,储丝筒在换向时,两端还应留有一定的储丝余量。 • 2.紧丝 • ①开启自动走丝,储丝筒自动往返运行。
②待储丝筒上的丝走到左边,刚好反转时,手持紧丝轮靠在电极丝上,加适当张力,如图2.26所示。②待储丝筒上的丝走到左边,刚好反转时,手持紧丝轮靠在电极丝上,加适当张力,如图2.26所示。 • ③在自动走丝的过程中,如果电极丝不紧,丝就会被拉长。待储丝筒上的丝从一端走到另一端,刚好转向时,立即按下停止钮,停止走丝。 • ④反复几次,直到电极丝运行平稳,松紧适度。 • 任务三 工件的装夹
课题一 认识坐标工作台 • 一、工作台的组成 • 二、工作台主要部件的作用 图2.27 工作台
1.拖板 • 拖板下面装有进给丝杆,丝杆连接手轮和步进电机。 • 2.手轮 • 手轮与丝杆相连接, 用于手动移动拖板。 • 3.工作台面 • 工作台面是装夹工 件并进行放电加工的地方。 图2.28 手轮