习题答案-第3章 电火花线切割加工

第三章第三章 电火花线切割加工电火花线切割加工 1 电火花线切割时 粗 中 精加工时的生产率的大小和脉冲电源的功率 输出电流的大小有关 用什么办法来衡量 判断脉冲电源加工性能的好坏 绝对 性能和相对性能 答 可用单位电流 每安培电流 的生产率来衡量 即可客观地判断脉冲电源加工性 能的好坏 例如某脉冲电源峰值电流 25A时的切割速度为 100mm2 min 另一电源峰值电流 27A时切割速度为 106mm2 min 则前者的相对生产率为 100 25 4mm2 min 优于后者 106 27 3 9mm2 min 又如某线切割脉冲电源 3A时切割速度为 100mm2 min 另一电源 3 5A 时为 124mm2 min 则前者相对切割速度为 33 3mm2 A min 低于后者 35 5mm2 A min 2 电火花加工和线切割加工时 如何计算脉冲电源的电能的利用率 试估 计一般线切割方波脉冲电源的电能利用率 答 设脉冲电源的空载电压为 100V 加工时火花放电间隙的维持电压为 25V 则消耗 在晶体管限流电阻上的电压为 100 25 75V 由此可以算出电能利用率为 有用能量 输入能量 25 100 1 4 25 能量的消耗率为 损耗能量 输入能量 75 100 3 4 75 可见 75 的能量损耗在限流电阻的发热上 3 设计一个测量 绘制数控线切割加工的间隙蚀除特性曲线的方法 提示 使线切割等速进给 由欠跟踪到过跟踪 答 这一习题有一定的难度 需对间隙蚀除特性曲线和线切割加工伺服进给系统有一 定深度的理解才行 间隙蚀除特性曲线是蚀除速度和放电间隙 间隙平均电压 的关系曲线 参见第二章电火花加工的伺服进给 线切割加工时 调节伺服进给量的大小 可以在一 定程度上改变平均放电间隙 例如把进给速度人为调慢 处于 欠进给 状态 则平均放电 间隙偏大 反之 进给速度过高 过进给 时 则放电间隙偏小 测绘间隙蚀除特性曲线 时 利用 改变预置进给速度 来改变放电间隙的大小 实际上放电间隙的大小 绝对值 很难测量 但可以用加工时的平均间隙电压大小来相对测量间隙值的大小 为此 要在工件 和钼丝 导电块 或直接在电源输出端并一个满刻度 100V 用于测空载 偏空载时的开路 间隙电压 20V 用于测偏短路时的间隙电压 的直流电压表 实际测绘时 先不用线切 割机床的 自动档 伺服 进给 而采用 人工档 等速进给 进给功能 最初用较慢的等速进给速度进行切割 此时处于 欠跟踪 的进给状态 待切割稳定后 就记下进给速度和此时的间隙平均电压 在坐标上作出曲线上的某一点 以后稍微调快进给 速度 仍为等速进给 同样测得第二 三 点的数据 当调节到进给速度约等于蚀除速度 时 此时即为最佳状态B点 放电间隙为最佳放电间隙SB 此时的切割速度为最大 当以更 大的进给速度 等速 切割时 由于没有伺服功能 进给速度大于可能的蚀除速度 放电间 隙逐步减小 最后即将形成短路 放电间隙为零 此时应尽快停止进给 并事先做好记录 在曲线最高点 B 之右 用上述方法比较容易做出间隙蚀除特性曲线的右半部分 但 B 点左边的曲线 因放电间隙逐步减小并趋于短路 易把钼丝顶弯 因此应多加小心 4 一般线切割加工机床的进给调解特性曲线和电火花加工机床的进给特性 曲线有何不同 与有短路回退功能的线切割加工机床的进给调解特性曲线又有 什么不同 答 一般线切割机床的进给系统 往往没有短路回退功能 或短路后经一定时间例如 30s后仍不能自动消除短路状态 则回退 256 步 相当于 0 256mm 如仍不能消除短路 则 自动停止进给或同时报警 这与电火花成形加工机床遇短路即退回不一样 上述无短路回退 功能的线切割机床的进给调解特性曲线就不会有横坐标左下部分的曲线 亦即工具电极 钼 丝 的进给速度 d没有负值 即使有短路回退功能的线切割机床 短路后的回退速度是固定的 不像电火花成形加工 机床那样短路后将以较高的速度 d0回退 所以进给调节曲线特征曲线的左下部为窄小矩形 即放电间隙较小时 进给速度 d 0 一旦完全短路后 钼丝才低速 恒速 回退 5 设计一个测量 绘制数控线切割加工机床的进给调解特性曲线的方法 提 示 在线切割机床上作空载模拟试验 用可调的直流电源模拟火花间隙的平均电 压 答 这一习题也有一定难度 需对线切割机床的变频进给系统有一定的了解 线切割 机床的进给速度 d是由火花放电间隙的平均电压ue来决定的 ue越大 d亦大 ue小 d也小 ue 0 d 0 或等速回退 为此可以用 模拟法 来测绘线切割加工机床的进给调解特性曲 线 具体的方法是 使线切割机床处于加工状态 可不开丝筒 不开高频电源 但应使工作 台处于 人工 等速进给状态 此时工作台进给的 取样电压 并不是来自火花放电间隙 的平均电压ue ue再经电阻分压成 10 12V的电压 经 变频调节 电位器送至 压 频 f 转换器 将此低电压 转换成进给脉冲 频率为f 令工作台进给 而是由 12V的外加电 压 经 变频调节 电位器调压输入至 压 频 f 转换器 低电压 0V相当于间隙短路 最高 10 12V相当于间隙开路状态 可以将此电压由低向高调节 例如 0V 2V 4V 6V 8V 10V 直至 12V 模拟不同的ue 记录下每种不同电压时的工作台进给速度 可以从控 制器面板数显表上测得 然后即可绘制出进给调节特性曲线 6 今拟用数控线切割加工有 8 个齿的爪牙离合器 试画出其工艺示意图并 编制出相应的线切割 3B 程序 答 由于爪牙离合器工件是圆筒形的 端面上需切割出 8 个爪牙方齿 故切割时必须 有一个数控回转工作台附件 办法为先在圆套筒上钻一个 1 2mm 的穿丝孔 装夹好工件 后 调整到穿丝孔为最高点时穿丝 回转台转动切除爪牙的端面 见示意图 数控回转台 穿丝孔 爪牙侧面 俯视图 切割的程序 一次切出凸 凹两个爪