第五章数控电加工机床的编程与操作.doc

目录目录1第五章 数控电加工机床的编程与操作15.1数控电火花成型加工15.1.1 数控电火花成型机床分类与组成15.1.2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52工艺分析5(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75.2.1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85.2.3电火花线切割和成型机区别95.2.4电火花线切割机床组成95.2.5线切割加工的应用105.2.6线切割的编程105.2.7自动编程13练习与思考14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JB 183876规定,与线切割机床的型号规定基本相同,例如型号DK 7125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: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(0.010.1 mm),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0.631.25m;微精加工时精度可达0.0020.004 mm,表面粗糙度Ra为为0.040.16m。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| Ye |,记数方向取Gx，反之，记数方向取Gy，如果两个坐标值一样时，则两个记数方向均可。当圆弧终点坐标靠近Y轴时，计数方向取Gx，靠近X轴时，计数千方向取Gy，既圆弧取终点坐标绝对值小的为记数方向。如图5-4所示。记数长度是直线或圆弧在记数方向坐标轴上投影长度总和。对斜线段，如图5-3，当Xe | Ye |时，取| Xe |，反之，则取| Ye |，对于圆弧，它可能跨越几个象限，如图，圆弧都是从到，如图5-4所示，后图记数方向为x，x1x2x3, 前图记数方向为y，y1y2y3。图5-3加工斜线图5-4加工圆弧（）加工指令是加工指令总括符号，它共有种，如图5-5所示，其中圆弧指令有种， 图5-5加工指令表示顺圆，表示逆圆，字母后面的数字表示该圆弧的起点所在象限，如表示为该圆弧为顺圆，起点在第一象限。对于直线加工指令用表示，后面的数字表示该线段所在的象限。对于和坐标重合的直线，正轴为1正轴为2负轴3为负轴为4。编程时，要注意线切割编程坐标系和数控车床、数控铣床坐标系的区别，线切割编程坐标系只有相对坐标系，每加工一条线段或圆弧，都要把坐标原点移到直线的起点或圆弧的圆心上。编程举例：转子冲头3B编程（加工轨迹为逆时针方向）B4060B0B4060GxL1 (第1直线段)B520B900.64B900.64GyL4 (第2斜线段)B11300B0B11300GxL1 (第3直线段)B0B300B300GySR1 (第4圆弧段)B0B2715B2715GyL4 (第5直线段)B300B0B300GyNR3 (第6圆弧段)B35080B1910B35080GxL1 (第7斜线段) B0B1505B1505GyL4 (第8直线段) B300B0B300GySR2 (第9圆弧段) B820B0B820GxL1 (第10直线段)B0B1620B3204GxNR4 (第11圆弧段)B820B0B820GxL3 (第12直线段)B300B0B300GySR3 (第13圆弧段)B0B1505B1505GyL2 (第14直线段)B35080B1910B35080GxL2 (第15斜线段)B0B300B300GxNR2 (第16圆弧段)B0B2715B2715GyL4 (第17直线段)B300B0B300GySR4 (第18圆弧段)B11300B0B11300GxL3 (第19直线段)B520B900.64B900.64GyL3 (第20斜线段)B4060B0B4060GxL3 (第21直线段)B0B2040B2040GyL4 (第22直线段最后闭合段)5.2.7自动编程 为了把图样中的信息和加工路线输入计算机，要利用一定的自动编程语言(数控语言)来表达，构成源程序。源程序输入后，必要的处理和计算工作则依靠应用软件(针对数控语言的编译程序)来实现。我们这里的数控编程语言的处理程序主要分为三部分：(1)输入代码直接加工；(2)画图转化为代码加工；(3)扫描图形转化为代码加工。 自动编程根据编程信息的输入与计算机对信息的处理方式不同，分为以自动编程语言为基础的自动编程方法和以计算机绘图为基础的自动编程方法。以语言为基础的自动编程方法，在编程时编程人员是依据所用数控语言的编程手册以及零件图样，以语言的形式表达出加工的全部内容，然后在把这些内容输入到计算机中进行处理，制作出可以直接用于数控机床的NC加工程序。以计算机绘图为基础自动编程方法，编程人员先自动编程软件的CAD功能，构建出几何图形，其后利用CAM功能，设置好几何参数，才能制作出NC加工程序。 现在比较常用的CAD/CAM软件有国外的Mastercam、Pro/e、UG等，国产的CAXA线切割XP等。 练习与思考一、填空题1、线切割加工中常用的电极丝有 , , 。其中和应用快速走丝线切割中，而 应用慢速走丝线切割。2 、线切割加工时，工件的装夹方式有 装夹， 装夹， 装夹， 装夹。二、判断题1、 脉冲宽度及脉冲能量越大，则放电间隙越小。 （）2、目前线切割加工时应用较普遍的工作液是煤油。（）三、选择题1、电火花线切割加工的特点有：（ ） 、不必考虑电极损耗；、不能加工精密细小，形状复杂的工件；、不需要制造电极； 、不能加工盲孔类和阶梯型面类工件。2、电火花线切割加工的对象有： （ ）、任何硬度，高熔点包括经热处理的钢和合金； 、成形刀，样板；、阶梯孔，阶梯轴； 、塑料模中的型腔。3、对于线切割加工，下列说法正确的有： （ ）、线切割加工圆弧时，其运动轨迹是折线；、线切割加工斜线时，其运动轨迹是斜线；、加工斜线时，取加工的终点为编程坐标系的原点；、加工圆弧时，取圆心为编程坐标系的原点。4、线切割加工数控程序编制时，下列计数方向的说法正确的有： （ ）、 斜线终点坐标（Xe, Ye）当 |Ye| |Xe| 时，计数方向取GY ；B、 斜线终点坐标（Xe, Ye）当 |Xe|Ye| 时，计数方向取GY； 、 圆弧终点坐标（Xe, Ye）当 |Xe|Ye| 时，计数方向取Y； D、 圆弧终点坐标（Xe, Ye）当 |Xe|Ye| 时，计数方向取Y。5、线切割加工编程时，计数长度应（ ） 、以m为单位；、以mm为单位；、写足四为数；、写足五为数； 、写足六位数；6、加工斜线OA，设起点在切割坐标原点，终点的坐标为Xemm，Yemm，其加工程序为（）A、 B17B5B17GxLl B、 B17000B5000B017000 GxLl C、 B17000B5000B017000 GyLl D、 B17000B5000B005000 GyLl E、 B17B5B017000 GxLl 7、加工半圆，切割方向从到，起点坐标（，），终点坐标（，），其加工程序为（ ）、5000BB010000GxSR2 B、 B5000BB10000 GySR2C、 B5000BB01000GySR2 D、 BB