数控电火花线切割锥度加工

电气技术与 自动化 王德山 等 数控电火花线切割锥度加工 数 控 电火花 线切 割锥 度加工 王德 山 邵剑平 南京铁道职 业技 术学院 苏州校 区 江 苏 苏州 2 1 5 1 3 7 摘要 锥度数控 线切割 C T W 系列机床 的 主要特 点是 丝 架导轮微 量 坐标 轴 的移动 采 用 独特 的四杆连接技 术 及 无反 向间隙补偿 的双片齿轮 消隙机 构 实现 工件精 密锥度加 工 锥度 加工前后的走丝机构 导轮调整和坐标工作 台移动参数等的介绍 以及在快走丝往复加工时频 繁断丝原因分析 为更好掌握锥度线切割加工技术提供 了科学依据 关键 词 数控 线切 割机床 C T W6 3 0 T B 锥度加工 电极 丝 断丝分析 中图分类号 T G 6 6 1 文献标志码 B 文章编号 1 6 7 1 5 2 7 6 2 0 1 1 0 5 0 1 5 2 0 3 Ta p e r Pr o c e s s i n g o f NC EDM W i r e c ut t i ng WANG De s h a n S HAO J i a n p i n g N a n j i n g I n s t i t u t e o f R a i lwa y T e c h n o lo g y S u z h o u Ca mp u s S u z h o u 2 1 5 1 3 7 C h i n a Abs t r ac t On t a pe r n umen c al c o n t r ol li n e t he ma i n c h ar a c t er i s t ic s o f CTW s er ies ma c h i n e a r e mob i le t r a c e t e c h n olog y o f u n i q u e f o u r b ar s c o nn e c t i o n wit h s i lk f r a me k e e p o ff d e v i c e c o or d i n a t e U V ax is an d n o r e v er s e c l e ar a n c e c omp en s a t io n b i p l a t e ge a r whic h a r e u s e d t o r e a l iz e wo r k p ie c e p r e c is i o n t a p e r p r o c e s s i n g Th e a d j u s t me n t s o f t h e g u id e wh e e l a n d c o o r d in a t e wo r k b e n c h mo b il e p a r a me t er s i n t h e pr o c e s s i n g a r e in t r o du c e d a n d t h e r e a s on f or f r e qu e n t br o k en wi r e s in q u i c k wa l k s i lk r e c i p r o c a t in g pr o c e s s i n g i s a n aly z e d Th e s c i e n t if ic b a sis f or t h e t a p er wir e c u rin g pr oc e s s i n g is pr o v i d e d Ke y wo r ds NC EDM CTW6 3 0TB t ap er p r o c e s s i n g elec t r od e wi r e wi r e br e ak i n g a n aly s i s 数控 电火 花线切 割加工按 电极 丝的走丝 速度分 为快 速走丝和慢速走丝两种 其中快速走丝线切割机床 2 0 1 1 年来应用 的 比较广泛 C T W 系列线 切割快走 丝机床 就是 目前常见 的一 种 采用 钼丝作为工具 电极 适用 于加工硬 质合金钢 耐热钢 不锈钢 淬火钢和钛合金等导电金属材 料及钨 钼 半导体贵重金属材料 切割各种二维和三维直 纹面组成的模具及零件 特别是能够完成精密零部件的锥 度加 工 表 1 CT W6 3 0 T B线切 割机床 的传 动主要技术参数 1 锥 度线切 割机床 的主要特点 2 线切割锥 度加 3 数控线切割 C T W6 3 0 T B机床可以完成 3 0 h 1 0 0 m m最大切割锥度 可调切割厚度范围1 0 0 5 0 0 m m 工作 台最大行程量 1 0 0 0 X 6 3 0 n l m u 轴行程 1 0 8 X 1 0 8 mi l l 该机床具有刚性优 良的T型床身结构 采用高精度的十字 滑板 滚珠 导轨坐标 工作 台 并 采取传 动丝杠 和螺 母之 间 消隙机构 使滑板的运动精度和灵敏度大大提高 锥度加 工的线架采用四连杆技术 可完成不同范围内的锥度加 工 锥度加工时上下导轮同步旋转 使产品的加工品质得 到极大提高 同时也避免锥度切割时电极丝的频繁跳丝发 生 该机床装置的高频电源采用大功率 MO S管 混合式 步进电动机及精密滚珠丝杠副作为传动机构等优点 因而 具有生产效率高 加工精度好及锥度加工稳定可靠的优良 综合性能 锥度数控快走丝线切割机床 C T W6 3 0 T B传动 机构 的主要技术参数 如表 1 C T W6 3 0线切割机 床 的本体 结 构工 艺 布局 主要 包 括 床身 工作台 运丝机构和丝架等组成 后两者在完成锥度 加工中的连续性起到关键作用 2 1 运丝机构与丝架 在快走 丝线切割锥度加工 中 电极丝需不 断地往 复运 动 这 个运动就是 由运丝 机构来完成的 这里所使用 的锥 度机床在立柱的升降装置部位有一个十字滑板 即与 轴 平行的 u 轴和与 Y 轴平行的 3 轴 根据锥度不同行程也不 同 采用双片齿轮无需反向间隙补偿的消隙机构 有效保 证了加工运动的精度与敏感度 上下丝架之间通过四连 杆机构完成上下导轮的同步偏转 立柱上的定轮过轮装置 及丝架和连杆上 的过轮装置 可保 证锥度加工时钼丝 在卷 基金项 目 2 0 1 0年江苏省高等学校精品课 程 模具数控加工 苏教高 2 0 1 0 l 9号 作者简 介 王德 山 1 9 6 6 一 男 黑龙江海伦人 教授 硕 士学位 研 究方 向为材料科学与工程 1 5 2 h t t p Z Z H D c h i n a j o u r n a 1 n e t c n E ma i l Z Z H D c h a i n a j o u ma 1 n e t c n 机械制造 与 自动化 电气技术与 自动化 王德 山 等 数控 电火花线切割锥度加 工 丝筒上不叠不乱丝 起到良好的导丝作用 丝架的主要作 用就是在电极丝快速移动时起到支撑电极丝 并使电极丝 工作部 分与工作 台平 面保持 垂直 为 获得 良好 的工艺 效 果 尽量使上下丝架 间距小一些 2 2 坐标工作 台的移 动参数 线切割机床的机械传动主要包括工作台纵向 y轴 的移动和卷丝筒每转拖板移动量 以及 轴的移动是锥 度加工的关键 1 工作台纵横向 y轴的移动 混合式步进 电动机 每转工作 台移 动 量 4 mm 电动 机 单 脉 冲 工作 台移 动 量 0 0 0 1 m m 2 卷丝筒每转拖板 移动量 0 3 7 6 mm 3 十字 拖板纵横向移动 三相六拍步进电动机每转拖板移动量 0 2 4 mm 4 步进电动机单脉 冲拖板移动量 0 0 0 1 m m 5 两 导轮中心距 2 0 0 mm 可 切割 工件厚 度 1 0 0 mm 时 相 应 的 u v轴 行程 T B 3 0 为 2 2 0 0 t g l 5 1 0 7 1 8 2 3 J j r 前后导轮 的调整与维护 导轮是丝架部分的关键精密零件 要精心维护和保 养 导轮安装在导套中 可以通过调整上下导轮套保证钼 丝与工作台的完全垂直 导轮套是用一些绝缘材料加工 而成 保证导轮与丝架绝缘 导轮平时的维护很重要 一 般每天下班前需用黄油枪从轴承压盖注油孔打人 4号精 密机床主轴油 把原有润滑油挤干净 这能大大提高导轮 寿命 另外锥度切割完毕 在切割下一工件前要重新调整 导轮和运丝机构 看过轮和连杆是否回零 用方尺靠上下 锥度头 看其侧面是否在同一平面上 如果不在同一平面 上 要移动 轴拖板进行适当的调整 当锥度头两个方 向均在同一平面时 这说明 轴拖板已居 中即回到了 零点 轴拖板调整完毕后 再用找正块打火找钼丝垂 直 这时在 方向上如需要调 整 由手控盒 微调 轴 在 y 方向只能靠移动导轮来调整钼丝垂直 松开导轮套锁紧螺 母 松开顶丝 轻轻移动导轮 使上下导轮在一条线上且垂 直于工作台 即和钼丝达到垂直 上好顶丝和拧紧锁紧螺 母 钼丝找正后看丝的运行是否平稳和抖动 否则要重新 调整导轮套 如果导轮因使用时间过长而出现抖动 造成 精度降低时 应该及 时更换 导轮 或导轮 轴承 C T W6 3 0 T B 线切割机床 的导轮机构易损件如表 2所示 表 2 C T W6 3 0 T B机床 的导轮机构易损件 2 4 加工注意事项 使用方法 工件的装夹 以及采用线切割专用工作液等 在锥度加工前必 须输入 与切割锥 度工 件有关 的 四个 参数 值 切 割工件的实际高度值 上下导轮 的中心距离 导轮半 径及下导轮与工件下平面的距离 在切割锥度工件时 必 须用本机床配套夹具 否则影响精度 丝架移动可以根据 切割工件的厚度 按 z 轴手控盒上下键移动进行切割 在 加工过程中 轴上下升降时一定注意升降连杆的行程 切勿超 出 否则将会损坏连杆机 构 3 锥度加 工电极 丝断丝的原 因分析 在锥度快走 丝切割加工时 加工 工件表面往往 出现黑 白交错相 间的条 纹 电极丝进 口呈黑 色 出 口呈 白色 条纹 的出现 于电极丝的运 动情况 相关 电极 丝 的往 复运 动还 会造成斜度 在同一切割表面中电极丝进 口和出口的高低 不同 这对加工精度和表面粗糙度有很大影响 而快走丝 线切割 的往 复运 动会 造成较大 的机械振动 电极丝 的张力 大小将直接影响锥度加工品质 甚至产生断丝现象使加工 不能正 常进行 锥度快走丝线切割加工初始阶段 电极丝的张力越大 则切割速度越快 这是 由于张力大时 电极丝的振幅变小 而切缝宽度变窄 进给速度就加快 但是 电极丝的张力 也不能无限制地增大 否则切割速度不仅不继续上升 反 而会容易断丝 如果电极丝的张力过小时 电极丝抖动厉 害 会频繁造成短路 以致加工不稳定且精度不高 电极丝 过松使其在加工过程中受放电压力作用而产生弯曲变形 会使电极丝切割轨迹落后并偏移工件轮廓即加工滞后现 象 造成形状和尺寸误差 如切割较厚的圆柱会出现腰鼓 形状 严重时电极丝在快速运转过程中会跳出导轮槽 从 而 出现断丝事故 总之 电极丝断丝 的机械原 因主要是 由 于电极丝本身受抗拉强度的限制 再则在多次线切割加工 中 初加 工时电极丝的张力稍微调小 以保证不断丝 在锥 度精加工时稍微调大 以减小电极丝抖动的幅度来提高加 工精度 4 结论 锥度线切割机床 C T W6 3 0 T B的结构工艺布局合理 加工稳定性优良且精度高 该机床的走丝速度多级可调 可根据需要加工 不 同的锥 度 范 围 最 大可 达 3 0 的锥角 采用灵敏 轻巧的十字滑板且消隙坐标工作台走丝机构 使机床的加工精度与运行精度更高更好 另外 采用四连 杆的独特技术及往复式走丝柔性切割 可以完成用普通加 工无法保证的 特别是薄壁工件 锥度数控电火花线切割 加工过程中 预防机械断丝的主要措施是调整好机床的导 丝机构 包括丝架 导轮 过 论 导 电块 等 保证 润 滑无 阻 再则就是合理控制走丝速度 使电极丝的张力适当 该线 切 割锥 度机床主要适用于导 电金属 材料 的切割 也 常用 于 一 些半导体和贵重金属材料精密零件的加工 参考文献 机床通常操作程序 即钼丝安装 穿丝 垂直找正块的 1 吴拓 金属切削加工及装备 M 北京 机械工业出版 Ma c h i n e B u i ld i n g A u t o m a t i o n Oc t 2 0 1 1 4 0 5 1 5 2 1 5 4 1 5 3 电气技术与自动化 王德山 等 数控电火花线切割锥度加工 社 2 0 0 7 2 刘志东 程 国柱 李 建军 电火花线切割温 度场有 限元分析及 参数验证 J 中国机械工程 2 0 1 0 0 1 3 8 4 2 3 汤泉 彭海 宁 中走丝 电火花线 切割 机床 的特点 J 电加 工 与模具 2 0 1 0 0 4 7 5 7 6 4 王德 山 多工 位连 续 模 的排 样 设计 J 机 械 工程 师 2 0 1 0 1 2 1 2 3 1 2 5 5 徐欣 四轴 精密电火花成型机床立柱 的优化设计 J 制 造技 加工效果的 影 响 的探 讨 J 机 械 设 计 与 制造 2 0 0 9 6 2 3 0 2 3 2 7 李 国厚 步 进 电机 驱动 与 控制 系统 的设 计 J 煤 矿 机 械 2 0 0 8 2 1 1 4 1 1 6 8 肖苏华 线切割 自动编程系统关键技术研究 与开发 J 模 具 工 2 0 1 0 1 1 5 7 5 9 术与机床 2 0 0 7 7 7 9 8 1 6 徐盛林 杨俊杰 陈 L 顺 等 电火花套 型加 工 中工艺 步骤对 收稿 日期 2 0 1 1 一O 8一 O 9 上 接第 8 7页 一 一 a 压力传 感器 布置图 b 滤油器传感器布置 图 c 应 变 传 感 器 布 置 图 1 上 位 机 现 场 监 测 5 结论 图 8 传感器 布置及现场远程监 测图 器信号显示偏大 系统报警 应变值无 明显变化 保持在 0 1 在线故障诊断得出结论为吸油滤油器堵塞故障 如图 1 0所示 离线故障诊断通过人机交互 输入以上故障征 兆 亦得出吸油滤油器堵塞故障 拆下吸油滤油器 的滤芯 其与新滤芯对 比很脏 换上新滤芯 军用机械化桥梁工作正