（参考课件）线切割加工工艺3素材.ppt

数控线切割加工工艺,1,线切割产品图,各种零件加工,冷冲凸模加工,机电工程系数控教研室,2,线切割产品图,机电工程系数控教研室,3,图9.1快速走丝线切割加工原理,一、线切割加工原理利用移动的细金属导线做电极对工件进行脉冲火花放电，切割成型的。,4,5,二、电火花线切割分类1、根据运行速度分高速走丝电火花切割:（钼丝）往复运动低速走丝电火花切割:（钨丝）单向运动2、按控制方式分光电跟踪、数字程序控制、靠模仿行,机电工程系数控教研室,表9-1快、慢速走丝数控线切割机床的加工特点比较,6,三、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,机电工程系数控教研室,7,DK7725/1-876：慢走丝线切割机77；快走丝线切割机1：可调高度线架。无：固定高度线架A：锥度线架8：单板机标准立柜（5：工业级PC6：民用级PC7：经济性控制台9:高效率控制柜）,8,DK7725快走丝机床组成机床本体，脉冲电源，控制系统，工作液循环系统和机床附件机床本体：床身，运丝机构，工作台，丝架等。脉冲电源：1）晶体管矩形波脉冲电源（快）2）高频分组电源（矩形波派生的）解决了V和RA矛盾3）并联电容型脉冲电源（低）实现短放电时间，高峰值电流的一种方法4）低损耗电源,9,图5-1线切割加工的步骤,5.1电火花线切割编程,10,四、数控线切割加工工艺的主要内容,机电工程系数控教研室,11,目前生产的线切割加工机床都有计算机自动编程功能，即可以将线切割加工的轨迹图形自动生成机床能够识别的程序。线切割程序与其它数控机床的程序相比，有如下特点：(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)格式和ISO格式。其中慢走丝机床普遍采用ISO格式。,12,（一）零件图工艺分析,1.凹角、尖角和窄缝宽度的尺寸分析,13,14,图92线电极中心轨迹的偏移(a）加工凸模类零件；(b）加工凹模类零件,机电工程系数控教研室,15,2.合理选择表面粗糙度和加工精度.3.热处理线切割加工为主要工艺时，钢的加工路线是：下料锻造退火粗加工淬火与回火磨削线切割加工钳工修整,16,1.线电极准备电极丝具有良好的导电性，抗电性，抗拉强度高，材质应均匀。1）常用的电极丝钼丝（快）：抗拉强度高钨丝：抗拉强度高，一般适于各种窄缝的精加工。,（二）工艺准备,17,黄铜丝（慢）：加工表面粗糙度，平直度较好，抗拉强度大损耗大。包芯丝，石墨2）电极丝选择电极丝直径选择应根据切缝宽窄，工件厚度，拐角尺寸来选择。2、材料与毛坯材料：合金工具钢毛坯：锻造,机电工程系数控教研室,18,3工艺参数的选择（1）脉冲参数的选择:加工电流I厚的工件，选择较大加工电流。,19,脉宽ti选择按粗糙度来选择。脉宽愈大，单个脉冲能量大，切割效率高，粗糙度大。,脉冲间隔t0/ti比选择工件厚度大，切割加工排屑时间长，脉冲间隔时间长。,20,机电工程系数控教研室,21,机电工程系数控教研室,22,（3）桥式支撑方式：这种方式是在通用夹具上放置垫铁后再装夹工件，装夹方便，对大、中、小型工件都适用。,（1）悬臂支撑方式:易出现切割表面与工件上、下平面间的垂直度误差，仅用于加工要求不高或悬臂较短的情况。,这种方式装夹方便、稳定，定位精度高，但不适于装夹较小的零件。,（2）两端支撑方式：,（三）工件的装夹,23,机电工程系数控教研室,24,（4）板式支撑方式:这种方式是根据常用的工件形状和尺寸，采用有通孔的支撑板装夹工件装夹精度高，但通用性差。,（5）复式支撑方式:在桥式夹具上，再装上专用夹具组合而成。其装夹方便，特别适合于成批零件的加工。这种方式可节省工件找正和调整电极丝相对位置等的辅助工时，易保证工件加工的一致性。,（三）工件的装夹,25,机电工程系数控教研室,26,机电工程系数控教研室,27,图5-25阿奇公司专用夹具及装夹示意图,28,图5-25阿奇公司专用夹具及装夹示意图,29,图5-263R专用夹具,30,数控线切割加工对工件装夹的基本要求是什么？,31,数控线切割加工对工件装夹的基本要求是什么？答：工件的装夹基准面应清洁无毛刺。夹具精度要高。装夹工件的位置要有利于工件的找正，工作台移动时，不得与丝架相碰装夹工件的作用力要均匀批量加工时最好采用专用夹具细小、精密、薄壁工件应固定在辅助工作台或不易变形的辅助夹具上。,32,数控线切割加工过程的工艺分析处理,1、分析零件图,分析零件的结构工艺性与技术要求，明确加工要求。分析哪些表面可作为工艺基准，确定定位方法。,2、工件材料的选择与热处理,数控线切割加工的工件，应选择锻造性能好、淬透性好、内部组织均匀、热处理变形小的材料，并采用合适的热处理方法（锻造、淬火、回火、消磁、除氧化皮），以达到加工后变形小，精度高的目的。,33,3、工艺基准的选择,（1）选择主要定位基准面，保证工件能正确、可靠地装夹在机床上，并尽量采用基准重合与基准统一的原则。,（2）尽量选择工艺基准作为电极丝的定位基准，确保电极丝相对于工件有正确的位置。,4、合理地选择切割起点和路线的走向,（1）从远离夹具的方向开始加工，最后转向工件夹具的方向，减少由于材料割断后残余应力的重新分布引起的变形，如图所示。,34,35,穿丝孔的确定,直径一般310mm,为使切割轨迹短和更于编程，穿丝孔应设在边角处、在已知坐标尺寸的交点处或型孔中心,为避免将坯件外形切断引起变形，应在坯料内打穿丝孔,凹模、孔类零件,凸模类零件,穿丝孔的尺寸,穿丝孔的确定,机电工程系数控教研室,1、切割凸模外形：应将穿丝孔选在型面外，最好设在靠近切割起始点处。,切割大型凸模：有条件者可沿加工轨迹设置数个穿丝孔，以便切割中发生断丝时能够就近重新穿丝，继续切割。,机电工程系数控教研室,36,机电工程系数控教研室,37,尽量避免从工件外侧端面开始向内切割，以防材料变形，而应在工件上预制穿丝孔，再从穿丝孔开始加工，如图所示。,38,39,2、带有封闭型孔的凹模工件时，穿丝孔应设在型孔的中心3、切割孔类零件，将穿丝孔位置选在型孔中心可使编程操作容易。可将穿丝孔位置选在待切型腔（孔）的边角处时，切割过程中无用的轨迹最短；穿丝孔位置选在已知坐标尺寸的交点处则有利于尺寸推算。,机电工程系数控教研室,40,穿丝孔的直径大小应适宜，一般为2mm8mm。1）若孔径过小，既增加钻孔难度又不方便穿丝;2）若孔径太大，则会增加钳工工作量。如果要求切割的型孔数较多，孔径太小，排布较为密集，应采用较小的穿丝孔(0.3mm0.5mm)，以避免各穿丝孔相互打通或发生干涉现象。,41,（四）切割路线的确定,1、凸模切割路线一般应将切割起点安排在靠近夹持端，然后转向远离夹具的方向进行加工，最后转向零件夹具的方向。,42,2、凹模切割路线由于加工凹模时，是采用穿丝孔作为起割位置，能保证坯件的完整性,刚性好，工件不易变形，因此，对切割路线没有严格要求，但是对加工起始点和穿丝孔的位置有要求。3、加工起始点加工起始点应选择平坦、容易加工、拐角处或对工件性能影响不大的以及精度要求不高、容易修整的表面处。,机电工程系数控教研室,43,44,45,46,4、多件切割路线在一块毛坯上切割两个或两个以上零件时，不应连续一次切割出来，而应从不同的预制穿丝孔开始加工，如图所示。,机电工程系数控教研室,47,（3）在一块毛坯上切出两个以上的零件时，不应一次连续切割出来，而应从不同穿丝孔开始加工，如图所示。,（4）不能沿工件端面加工，避免电极丝单向受力，加工路线距端面距离应大于5mm，保证工件结构强度，确保尺寸精度。,48,加工路线选择之(a)错误，从同一穿丝孔开始加工；(b)正确，从不同穿丝孔开始加工,机电工程系数控教研室,49,（五）选配工作液,50,51,52,53,影响线切割工艺指标的因素,1.线切割加工的主要工艺指标,（1）切割速度定义；最高切割速度；切割效率,（2）表面粗糙度,黑微凹，白微凸,入口、出口宽度不同,剖面图,54,影响线切割工艺指标的因素,1.线切割加工的主要工艺指标,（3）电极丝损耗量切割10000mm2面积后，电极丝直径的减少量,（4）加工精度尺寸精度、形状精度和位置精度总称快走丝线切割0.01-0.02mm左右低走丝线切割0.002-0.005m,55,影响线切割工艺指标的因素,2.电参量的影响,（1）脉冲宽度一般取2-60s,（2）脉冲间隔一般取48倍的脉冲宽度,56,影响线切割工艺指标的因素,2.电参量的影响,（3）开路电压,（4）放电峰值电流决定单脉冲能量，高速走丝一般小于40A，平均电流小于5A；低速走丝常大于100A，甚至1000A,（5）放电波形,57,影响线切割工艺指标的因素,3.非电参量的影响,（1）电极丝及其移动速度对工艺指标的影响高速走丝采用0.06-0.2mm钼丝，一般小于10m/s低速走丝采用0.03-0.3mm镀锌黄铜丝、钼丝、钨丝,（2）工件厚度及材料对工艺指标的影响切割速度与厚度呈现非线性的关系。,（3）预置进给速度对工艺指标的影响,58,影响线切割工艺指标的因素,4.合理选择电参数,（1）要求切割速度高时,（2）要求表面粗糙度好时若切割工件厚度在80mm以内，选用分组波的脉冲电源较好。单个脉冲能量小（脉冲宽度小、峰值电压电流小，脉间适当）,（3）要求电极丝损耗小时采用前阶梯脉冲波形或脉冲前沿上升缓慢的波形,（4）要求切割厚工件时矩形波、高电压、大电流、大脉冲宽度和间隔,59,线切割加工工艺及其扩展应用,1.电火花线切割加工工艺及机床,（1）具有切割直壁二维型面的线切割加工工艺的机床,（2）具有斜度切割功能，可实现等锥角三维曲面切割工艺的机床,（3）可实现变锥度、上下异型面切割工艺的机床,60,线切割加工工艺及其扩展应用,2.线切割工艺的扩展应用,复杂曲面的加工,数控回转工作台附件，数控移动和数控转动相结合，用角方向的单步转动来代替Y轴向的单步移动，实现复杂曲面加工,动画,动画,61,线切割加工工艺及其扩展应用,2.线切割工艺的扩展应用,复杂曲面的加工,动画,62,线切割加工工艺及其扩展应用,2.线切割工艺的扩展应用,复杂曲面的加工,动画,63,线切割加工工艺及其扩展应用,2.线切割工艺的扩展应用,复杂曲面的加工,64,六、分析题分析穿丝孔位置的优缺点,65,五、线切割断丝原因分析1快走丝机床加工中断丝的主要原因若在刚开始加工阶段就断丝，则可能的原因有：(1)加工电流过大(2)钼丝抖动厉害。(3)工件表面有毛刺或氧化皮。若在加工中间阶段断丝，则可能的原因有：(1)电参数不当，电流过大。(2)进给调节不当，开路短路频繁。(3)工作液太脏。,66,(4)导电块未与钼丝接触或被拉出凹痕。(5)切割厚件时，脉冲过小。(6)丝筒转速太慢。若在加工最后阶段出现断丝，则可能的原因有：(1)工件材料变形，夹断钼丝。(2)工件跌落，撞落钼丝。,67,2慢走丝机床加工中断丝的主要原因慢走丝机床加工中出现断丝的主要原因有：(1)电参数选择不当。(2)导电块过脏。(3)电极丝速度过低。(4)张力过大。(5)工件表面有氧化皮。,68,69,工艺分析：加工如图1所示零件外形，毛坯尺寸为6060，对刀位置必须设在毛坯之外，以图中点坐标（-20,-10）作为起刀点，点坐标（-10，-10）作为起割点。为了便于计算，编程时不考虑钼丝半径补偿值。逆时钟方向走刀。,70,42、为什么慢走丝比快走丝加工精度高?答：快走丝用的是往复运动的钼丝，长时间加工，丝径减小，加工尺寸就变大。慢走丝用的是一次性的铜丝或者镀锌丝等，从工件上只进行一次放电，不错往复使用。：快走丝只能进行一次加工，材料会在加工后有些许变形。慢走丝可以多遍加工，在粗割后材料会释放应力，精修时变形就会更小，达到高精度。36、数控线切割加工的主要工艺指标有哪些?影响表面粗糙度的主要因素有哪些?答：加工速度，加工精度，表面粗糙度(取决于脉冲电源的电参数、加工过程的稳定性及工作液的脏污程度，此外，线电极的走丝速度对表面粗糙度的影响也很大),71,38.答：在电火花加工中，即使电极材料相同，但正、负电极上的蚀除速度仍是不同的，把由于正负极性接法不同而蚀除速度不同的现象叫极性效应。在短脉宽的脉冲加工时，电子轰击是主要的，正极蚀除量大于负极；在长脉宽的脉冲加工时，离子轰击是主要的，负极蚀除量大。从提高生产率和减小工具损耗角度来看，极性效应越显著越好。如用交变脉冲电流加工时，单个脉冲的极性效应便相互抵消，增加了工具的损耗，因此，电火花加工一般都采用单向脉冲电源。一般在用短脉宽做精加工时，应将工件接正极，称正极性加工；在用长脉宽做粗加工时，应将工件接负极，称负极性加工。,72,73,电火花线切割加工工艺,课堂讨论,线切割加工如图凹模刃口尺寸，已知材料为Cr12，已知凸凹模双面间隙为0.01