数控慢走丝线切割机床锥度加工方法与技巧

模具工业 2 0 1 5 年第4 1 卷第 1 期 5 1 数 控 慢 走 丝 线 切 割 机 床 锥 度 加 工 方 法 与 技 巧 梁庆 伍端阳 1 南宁职业技术学院 广西 南宁5 3 0 0 0 8 2 北京阿奇夏米尔技术服务有限责任公司 北京 1 0 1 3 0 0 摘要 分析 了使用数控慢走丝线切割机床进行高精度锥度零件加工的要点 总结了锥度加工误差的修 正步骤 提出利用E X C E L k 件功能自动计算修正值的方法制作锥度修正器 简化了锥度修正计算的过 程 通过实例分析 结合生产实践总结了一些锥度切割的技巧 对实际生产具有指导意义 关键词 电火花线切割加工 慢走丝线切割 锥度加工 加工方法与技巧 中图分类号 T G 6 5 9 T G 6 6 文献标识码 B 文章编号 1 0 0 1 2 1 6 8 2 0 1 5 0 1 0 0 6 1 0 6 M a c h i n i n g me t h o d a n d t e c h n i q u e o f NC l o w s p e e d wi r e c u t t i n g ma c h i n e t o o l f o r t a p e r ma c h i n i n g L I ANG Qi n g WU Du a n y a n g 1 Na n n i n g Co l l e g e f o r Vo c a t i o n a l T e c h n o l o g Y Na n n i n g Gu a n g x i 5 3 0 0 0 8 C h i n a 2 Be i j i n g姆 e C h a r mi l l e s T e c h n o l o g y S e r v i c e Co L t d B e i j i n g 1 0 1 3 0 0 C h i n a Abs t r a c t Th e ke y po i nt s o f NC l ow s p e e d wi r e c ut t i n g ma c hine fo r p r oc e s s i n g hig h pr e c i s i o n t a pe r e d p a r t s we r e s t u d i e d a n d t he c o r r e c t i on s t e p o f t he tape r ma c h i n i ng e r r o r wa s s umme d u p A me t h od t o u s e EXCEL s o f t wa r e f u nc t i o n t o a u t o ma t i c all y c a l c ul a t e t he m o di fic a t i o n v alu e Was p r o po s e d t o ma k e th e tape r c or r e c t or wh i c h s i mp l i fie d th e ta p e r c o rre c t i o n c alc u l a t i o n pr o c e s s F i nall y s ome t a pe r c ut t i n g s k i l l b a s e d on p r o du c tio n pr a c t i c e wa s s umma r i z e d Ke y wo r d s WEDM l o w s pe e d W EDM ma c h i n i n g of t a pe r m a c hi ni ng me t ho d a nd t e c h n i q ue 1 引 言 近年来 随着模具制造工业 的快速 发展 传统 的快走丝线切割机床 已不能满足模 具零件在 尺寸 加工精度 表面粗糙度方面 的苛刻要求 越 来越 多 的数控慢走丝线切割机床被应用于精密模具制造 中 能进 行高精度锥 度加工是数控 慢走丝线切割 机床 的明显优势之 一 加工有锥度 的模具零件 是 较难掌握的技术 以下 以G F 加工方案集 团 原阿奇 夏米尔 c A 2 0 u系列数控慢走丝电火花线切割机床 为例 重点分析如何保证切割零件的锥度与尺寸精 度 2 锥度加工的几何原理及规律 收稿 日期 2 0 1 4 0 9 0 4 基金项 目 2 0 1 4 年度广西高校科学技术研究项 目 Y B 2 0 1 4 4 9 4 作者简介 梁庆 1 9 6 9 一 男 汉族 广西南宁人 高级工程师 主要从事先进制造技术的研究 数控慢走丝线切割机床的上 下导丝嘴两 点形 成一条直线 以下导丝嘴为 y 轴固定点 上导丝嘴 随 轴 的移动产生锥度 轴移动距离越 大 产生的锥度就越大 锥度加工示意图如图1 所示 下导丝嘴平面为 平面 上导丝嘴平面为 平 面 工作 台面为程序轨迹平面 在切直身零件 不 带锥度 时 电极丝在这 3 个平面坐标点的垂直投影 是重叠的 加工时机床显示的 j 坐标值 与程序 中 的坐标值 相 同 因此通常 忽略 了这 3个平 面 的存 在 但锥度加工时 处于不同高度 的3 个平面上的 电极丝分别处于不同的坐标位置 机床执行加工时 I 坐标值与程序轨迹的 J 坐标值不同 在 图 1 中 机床将上喷嘴底部与工作 台面的重 叠面默认为机械坐标z 轴的零点 上喷嘴在不同的 高度会有不同的z 0 值 Z S D与 Z I D为预设值 可 以 通过调整这2 个数值来修正锥度 6 2 模具工业 2 0 1 5 年第4 1 卷第1 期 图1 锥度加工示意图 Z S D 上导丝嘴到上喷嘴底部的距离 Z I D 下导丝嘴到工作台面的距离 锥度加工时 机床 与 轴坐标计算示意 图如图2 所示 已知Z S D Z I D Z O 值 切割锥度 及 程序面 值 D zI D 图2 机床 y 与 U V 轴坐标计算示意图 计算 轴实际坐标值 c Z I Dx t a n fl 轴实际坐标值 程序面 值一c 计算 轴实际坐标值 b Z s D七 七 z I D 轴实际坐标值a b x t a n fl 根据锥度加工的计算原理 可 以得知在 Z 0 与设 定角度没有改变的情况下 修改Z I D值或者Z S D值 将会导致切割锥度与程序面尺寸发生以下变化 1 Z S D值的变化影响切割角度 将Z S D值增 大 那么机床数控系统会认为高度增加了 而此时 实 际高 度并未发生变化 但 轴移动距 离会变 大 将导致切割角度增大 2 Z I D值的变化影响程序面尺寸与切割角 度 将Z I D值增大 那么机床认为高度增加了 而此 时实际高度并未发生变化 但 轴移动距离会变 大 也就影响切割角度增大 同时机床认为工作台面 与下导丝嘴的距离增加 了 J 轴移动距离会变大 在切割上小下大的凸模时 将导致程序面尺寸变大 3 锥度加工的修正 在加工高精度锥度 零件之前 需要应用三角函 数关系对机床的锥度参数进行严格的修正 3 1 锥度加工的修正步骤 根据锥度加工尺寸 与锥度 的变化规律 可 以利 用 Z S D值来修正锥度 利用Z I D值来修正程序面尺 寸 在切割锥度零件之前 切割一个凸模 上小下 大 测量实际锥度值与程序面尺寸 据此来进行机 床 Z S D Z I D参数的修正 修正参数 的计算过程分 为 2 个步骤 首先应选择修 正 Z S D值 然后 再修正 Z I D值 修正 Z I D值时 会影 响高度参数变化从而 影响了锥度 必须把修正值 附加在 Z S D上 使高度 参数不变锥度 才不会发生改变 换言之 如果 Z I D 增加一值后 Z S D应减去这一值 执行 以上 2 个试 切步骤 即可切割 出尺寸 角度符合要求 的零件 步骤一 修正Z S D 得到准确 的锥度 修正Z S D示意图如图3 所示 己知Z S D Z I D z 0 理 论 角度 值 O l 角度 测 量 值 求 修 正锥 度 的 Mo d i f Z S D值 图3修正Z S D示意图 Z M A 理论的Z 向距离 Z X 实际的z 向距离 U o r V 实际的U o r V 距离 Mo d i f Z S D Z MA Z X Z 重 a zs D ZI D 模具工业 2 0 1 5 年笫4 l 卷笫 1 期 6 3 么 Uo r V t a nO Z t a na Mo d i f Z S D Z S D Z O Z I D Z S D Z O Z I D t a na t a n0 Mo d i f Z S D是一无正负的值 当切割的锥度偏小 时 将 Z S D值增加M o d i f Z S D 当切割的锥度偏大 时 将Z S D值减少Mo d i f Z S D 步骤二 得到准确的程序面尺寸并保证锥度 修正 Z I D示意图如图4所示 已知理论值角度 程序 尺寸 P 测量尺寸 求修 正程 序面尺寸 的 Mo d i f Z 值 r 图4 修正Z I D示意图 Mo di i Z R t a nt e R P M Mo d i f Z I D P t a n o t Mo d i f Z I D是一无 正负的值 当程序面尺寸偏 小时 将Z I D值增加M o d if Z I D 当程序面尺寸偏大 时 将Z I D值减少 Mo d i f Z I D 调整 Z I D值后 为了保持Z MA高度不变 当Z I D 值增加 Mo d i f Z I D时 Z S D减少Mo d i f Z I D 当Z I D值 减少Mo d i f Z I D时 Z S D增加 Mo d i f Z I D 3 2 锥度加工修正实例 根据以上2 个步骤的修正公式来做锥度加工修 正 试切一个锥度零件 相关数据见表 1 1 调整Z S D来修正锥度 Mo d i f Z S D z s D 七 z I t 一 z s D z I t a n 4 t a n 3 9 5 5 2 7 4 3 0 9 1 2 1 1 4 9 4 5 2 7 4 3 0 9 1 2 1 1 4 9 4 t a n 4 t a n 3 9 5 0 6 0 5 mm 锥度偏小 需要将Z S D增加 Mo d i f Z S D 表1 锥度加工相关信息 mm 工件 主程 Z z I D 2 0 难度 厚度 亭面 3 0 0 8 5 2 7 4 l 1 4 9 4 3 0 9 1 2 5 0 4 角度值 捡测结果 5 9 7 8 3 9 5 尺寸值 修正后Z S D 5 2 7 4 0 6 0 5 5 8 7 9 mm 2 调整Z I D来修正主程序面尺寸 Mo d i f Z D 6 5 9 7 8 2 t a n 4 0 1 5 7 3 mm 主程序面尺寸偏小 Z I D需要增加Mo d if Z I D 相应 的Z S D要减小Mo d i f Z I D 修正后Z I D I 1 4 9 4 0 1 5 7 3 1 1 6 5 1 mm 修正后 5 8 7 9 0 1 5 7 3 5 7 2 2 mm 3 将修正后 的参数输入机床页面 Z S D Z I D选 项 点击保存 即可 再切割一个锥度件时 得到 的程序面尺寸与角 度值都 已经 比较精确 3 3 锥度修正器的应用 锥度加工进行 Z S D与 Z I D值修正的计算过程繁 琐 而且容易 出错 为 了简化工作难度 提出了利 用E X C E L 软件功能 自动计算修正值的方法 见图 5 制作 的修正器只需要 输入锥度加工 的 已知信 息 表格中设定了计算公式 此方法极大地简化了 锥度加工的修正过程 安全可靠 表格中设定的公式为 修正后 的Z S D C 5 D 5 E 5 1 T A N R A D I A NS H5 T A N R A D I A N S I 5 一 C 5 D 5 E 5 C 5 一 F 5 G 5 2 T A N R A D I A N S H5 修 正 后 的 Z I D F 5 G 5 2 f I A N R A D I A N S H5 D 5 4 锥度加工程序及加工设定 4 1 锥度加工程序类型 一 般认为 锥度加工分为固定锥度加工与上下 异形锥度加工两类 固定锥 度加工指锥度 是一定的 且其上 下表 面具备相似的表面形状 有圆角时 上 下轮廓 圆 角的半径不 同 这是因为在圆角处 四轴均 匀运动 固定锥度加工的C A M编程比较简单 设定 模具工业 2 0 1 5 年第4 1 卷第1 期 图9机床相关设定项 程序由G 5 1 或者G 5 2 指令控制锥度加工 机床 加工始终是根据主程序轮廓与z 轴位置坐标进行 坐标计 算 与实 际的工件高度无关 故锥度加 工 时通常不需要对工件高度进行设定 有时候设 定工件高度是为了在机床上看到较真实的图形 避 免机床提示的过切报警 此 时设定 的工件高度不 影响加工尺寸与锥度精度 程序 由G 6 1 或者 G 7 4 指令控制上 下异形锥度 加工 编程 时指定 了主程序面 辅程序面 的轮廓及 工件高度 机床加工时根据2 个程序面与Z 轴位置 坐标进行 坐标计算 与工件高度有 直接的关 系 应在设定项里指定编程时设定的工件高度 锥度 零件加工时 有时 由于工件安装底部不能 与工作台平面重合而被抬高了一定的距离 或者零 件本身带有刃 口 主程序面不在底部 为了保证程 序面的尺寸 针对这些情况应该设定正确 的主程序 面高度值 5 锥度零件切割的工艺技巧 锥度加工中由于高压冲液不能有效地冲入切 缝 加工屑不能有效排出 锥度切割的效率比无锥 度切割相 比要低得多 锥度越大差别越大 如果不 降低放 电能量 容易发生断丝 故应优先降低 P值 如果此值降低幅度较大仍断丝 可考虑降低 值 直 至不断丝 由于冲液状态不好 应尽 可能保证上 下喷嘴贴面加工 并检查上 下喷嘴帽是否损坏 如 损坏则需及时更换 锥度加工前 要使用丝找器找正 电极丝 的垂直 度 尽量不要 使用火花找正 电极丝垂直度的方法 如果电极丝垂直度误差较大 将会导致工件在各个 方 向的锥度不一致 为 了保证锥度 加工表面 的效果 多次切割时 前几次切割之间的余量要比无锥度加工要多预留 一 些 确保安全可靠 最后精修时可 以少留一些余 量 否则切割表面会 出现条纹 使用 4 0 2m m的黄 铜丝切割高度 5 Om m的模具钢 切一修三 的条件下 达到同样的表面粗糙度值 设定的加工余量不同 其加工余量设定对比如表 2 所示 表2 有无锥度加工余量设定对比 m m 锥 度 为 0 锥 度 为 10 补 偿 量 余 量 补 偿 量 余 量 主切 0 1 9 8 0 0 5 9 0 2 1 2 0 0 6 7 修一 O 1 3 9 0 0 2 8 0 1 4 5 0 0 3 7 修二 O 1 l 1 0 0 0 6 0 1 0 8 O o 0 3 修三 0 1 0 5 0