情境七-模具轮廓(面)数控电火花线切割加工程序的编制.

数控电火花线切割编程模块情境七模具数控电火花线切割加工程序的编制 任务三十六凸模数控线切割加工程序的编制 一 凸模数控线切割加工程序的编制任务书 见表36 1 表36 1任务书 二 学习导读与知识准备数控电火花线切割机床利用电蚀加工原理 采用金属导线作为工具电极切割工件 以满足加工要求 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 线切割机床是采用细金属丝作为工具电极 工件和金属丝各作为一极通上脉冲电压 当金属丝距工件间隙达到一定距离后 产生火花放电 使金属局部气化而除去金属材料的一种加工方法 金属丝采用钼丝或铜丝 根据金属丝行走速度的快慢分为快走丝线切割机和慢走丝线切割机 加工原理示意图如图36 1所示 图36 1高速线走丝加工原理示意图 数控电火花线切割加工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 高速走丝线切割机床的主要技术性能要求指标如表36 2所示 表36 2高速走丝线切割机床的主要技术性能要求指标 数控线切割机床常用3B程序和国标通用ISO代码程序 我国在2003年以后产生的线切割机床大多采用ISO代码格式 及G代码 以下主要介绍ISO代码的指令格式及手工编程的方法 编程步骤1 分析零件图纸及工艺处理这一步骤的内容包括 对零件图纸进行分析 以明确加工要求 选择合适的加工路径和偏移量等 2 工艺处理注意事项 1 工具夹具的设计和选择 工具夹具应可以反复使用 所以夹具应便于安装 找正和定位等 2 正确选择穿丝孔和进刀线 退刀线 穿丝孔是电极相对工件运动的起点 同时也是程序执行的起点 故也是程序原点 穿丝孔应选在容易找正 并在加工过程中便于检查的位置 为了保证加工精度 穿丝孔的位置应设在工件上 一般为基准点 进刀线和退刀线的选择同样也应注意 3 确定合理的偏移量 在加工凸模 凹模时 对精度要求较高 必须考虑钼丝放电间隙的影响 合理的偏移量应根据钼丝直径及机床参数来确定 电极丝相当于切削加工中的刀具 电极丝应具有良好的导电性和抗电蚀性 抗拉强度高 材质均匀 常用电极丝有钼丝 钨丝 黄铜丝和包芯丝等 钨丝抗拉强度高 直径在 0 03 0 1mm 范围内 一般用于各种窄缝的精加工 但价格昂贵 黄铜丝适合于慢速加工 加工表面粗糙度和平直度较好 蚀屑附着少 但抗拉强度差 损耗大 直径在0 1 0 3mm范围内 一般用于慢速单向走丝加工 钼丝抗拉强度高 适于快速走丝加工 所以我国快速走丝机床大都选用钼丝作电极丝 直径在0 08 0 2mm范围内 电极丝直径的选择应根据切缝宽窄 工件厚度和拐角尺寸大小来选择 若加工带尖角 窄缝的小型模具宜选用较细的电极丝 若加工大厚度工件或大电流切割时应选较粗的电极丝 电极丝的主要类型 规格如下 钼丝直径 0 08 0 2mm 钨丝直径 0 03 0 1mm 黄铜丝直径 0 1 0 3mm 包芯丝直径 0 1 0 3mm 3 数学处理在完成工艺处理的工作后 需根据零件的几何尺寸计算处运动轨迹 即计算处零件的轮廓相邻几何交点或切点的坐标值 得出几何元素的起点 终点 圆弧的圆心坐标值等 4 编写零件加工程序清单 制作控制程序在控制软件程序编程窗口下 便于ISO代码编程 或用APT自动编程制作一个程序 较复杂的程序一般采用APT自动编程 或用CAD生成DXF文件 再由APT自动编程导入并转换成切割文件 5 程序校验编写完的加工程序一般要经过校验方能用于正式加工 可通过系统提供画图校验 模拟运行等 画图校验主要验证程序语法 画出图形验证加工零件是否正确 空运行是验证程序实际加工情况 ISO代码介绍一个数控系统的零件程序就是一组被送到数控系统中去的指令和数据 一个程序是由遵循一定结构 句法和格式或规则的语句和命令所组成的 下面以HCKX320为例来说明ISO代码的含义及编程使用的方法 一个程序由许多指令语句组成 每个指令语句又由若干个词组成 词包括预备功能 进给功能 辅助功能等 词的组成结构如下 词 地址 代码数据 地址地址用字母表示 字母规定代码后面数据的含义等 其意义见表36 3 代码和数据代码和数据的输入格式如下 G 预备功能 在预备功能中 G后输入的数据最多可以为两位 即00 99 例如G00或G97 X Y U V 坐标位移的规定 X Y后的输入数据在 9999999 9999999um范围内有效 U V后的输入数据在 999999 999999um之间有效 如果是正号则可省略 例如X1000或X1 0I J 圆心坐标的规定 I J后的数据为圆心相对于起点的坐标增量 D 偏移量和补偿值的规定 D后的数据在0 999999um之间有效 A 锥度的规定 A后的数据在 1 9999 999之间有效 最小单位为0 001 C 加工条件的规定 用两位数格式规定加工条件 共100个 即C0 C99 M 辅助功能 用两位数输入格式 规定机床加工程序的部分开关 H 机床参数规定 切割锥度时必须给出的机床参数 H工作厚度 输入数值在0 999999um范围内有效 4 语句格式指令 地址 符号 绝对值或增量值例如 G01X1000Y1000 代码说明MD22EDW快走丝线切割系统常用指令如表36 4所示 表11 4MD22EDW快走丝线切割系统常用指令 3 线径补偿及锥度加工说明 1 线径补偿就是用电机丝直径的一半 半径 表示电极路径的偏移 为了使具有一丝径的电极丝按理论给定的轮廓尺寸加工时得到一个与之相等的形状和尺寸 数控系统电极丝实际走过的轨迹加大或缩小一个补偿值 以弥补丝径和放电间隙尺寸的影响 其小为D 丝半径 a 放电间隙 如图36 2所示为补偿指令G41和G42的区别 程序段常为 G90X Y G41 G42 D G01X Y G01X Y G40X Y M02 Y 其中D后的数据为偏移量数据 图36 2补偿指令G41和G42的区别 其他指令的格式及用法与加工中心或数控机床的基本相同 三 任务解析如任务中零件图所示 按图中箭头所示加工轨迹方向 考虑线径补偿 以便对坐标编程方式进行编程 确定加工路线 根据图示零件形状和尺寸 编程原点选在R10圆弧圆心O处 进刀点选在零件下尖角正下方A点处 并延顺时针方向切削 其加工方向如图11 10中箭头所示 分别计算各关键点坐标 A 0 22 B 0 20 C 0 10 E 0 20 F 30 8 04 G 30 8 04 有公差尺寸的编程计算方法 由于零件的实际尺寸大部分应在公差带的中值附近 因此 对标注有公差的尺寸 应采用中差尺寸编程 中差尺寸的计算公式为 中差尺寸 基本尺寸 上偏差 下偏差 2 例如 400 0 056编程尺寸为40 0 0 056 2 39 972mm四 任务实施 零件加工工艺分析与编程 1 工装 采用三爪自定心卡盘夹紧零件的外圆周面 2 切割丝的选择 钼丝 3 程序编制凸模数控加工程序清单见表1 4 表1 4凸模数控加工程序清单 3 按G点代码编写程序如下 五 课堂巩固练习 任务三十七凸凹模线切割数控加工程序的编制 一 凸凹模线切割数控加工程序的编制项目任务书 见表37 1 表37 1项目任务书 二 学习导读知识准备要使数控电火花线切割机床按照预定的要求 自动完成切割加工 就应把被加工零件的切割顺序 切割方向 切割尺寸等一系列加工信息 按数控系统要求的格式编制成加工程序 以实现加工 数控电火花线切割机床的编程 主要采用以下三种格式编写 3B格式编制程序 ISO代码编制程序 计算机自动编制程序 6 2 13B格式编制程序目前 我国数控线切割机床常用3B程序格式编程 其格式如表37 2所示 表37 2无间隙补偿的程序格式 三B型 1 分隔符号B因为X Y J均为数字 用分隔符号 B 将其隔开 以免混淆 2 坐标值 X Y 一般规定只输入坐标的绝对值 其单位为 m m以下应四舍五入 对于圆弧 坐标原点移至圆心 X Y为圆弧起点的坐标值 对于直线 斜线 坐标原点移至直线起点 X Y为终点坐标值 允许将X和Y的值按相同的比例放大或缩小 对于平行于X轴或Y轴的直线 即当X或Y为零时 X或Y值均可不写 但分隔符号必 须保留 3 计数方向G选取X方向进给总长度进行计数 称为计X 用Gx表示 选取Y方向进给总长度进行计数 称为计Y 用Gy表示 1 加工直线可按图6 13选取 Ye Xe 时 取Gy Xe Ye 时 取Gx Xe Ye 时 取Gx或Gy均可 2 对于圆弧 当圆弧终点坐标在图6 14所示的各个区域时 若 Xe Ye 时 取Gy Ye Xe 时 取Gx Xe Ye 时 取Gx或Gy均可 图37 1斜线的计数方向 图37 2圆弧的计数方向 4 计数长度J计数长度是指被加工图形在计数方向上的投影长度 即绝对值 的总和 以 m为单位 例1 加工图6 15所示斜线OA 其终点为A Xe Ye 且Ye Xe 试确定G和J 因为 Ye Xe OA斜线与X轴夹角大于45 时 计数方向取Gy 斜线OA在Y轴上的投影长度为Ye 故J Ye 例2 加工图37 3所示圆弧 加工起点A在第四象限 终点B Xe Ye 在第一象限 试确定G和J 因为加工终点靠近Y轴 Ye Xe 计数方向取Gx 计数长度为各象限中的圆弧段在X轴上投影长度的总和 即J JX1 JX2 例3 加工图37 4所示圆弧 加工终点B Xe Ye 试确定G和J 因加工终点B靠近X轴 Xe Ye 故计数方向取Gy J为各象限的圆弧段在Y轴上投影长度的总和 即J Jy1 Jy2 Jy3 5 加工指令Z加工指令Z是用来表达被加工图形的形状 所在象限和加工方向等信息的 控制系统根据这些指令 正确选择偏差公式 进行偏差计算 控制工作台的进给方向 从而实现机床的自动化加工 加工指令共12种 如图37 6所示 位于四个象限中的直线段称为斜线 加工斜线的加工指令分别用L1 L2 L3 L4表示 如图37 6a所示 与坐标轴相重合的直线 根据进给方向 其加工指令可按图37 6b选取 加工圆弧时 若被加工圆弧的加工起点分别在坐标系的四个象限中 并按顺时针插补 如图37 6c所示 加工指令分别用SR1 SR2 SR3 SR4表示 按逆时针方向插补时 分别用NR1 NR2 NR3 NR4表示 如图37 6d所示 如加工起点刚好在坐标轴上 其指令可选相邻两象限中的任何一个 6 应用举例例1 加工图37 7所示斜线OA 终点A的坐标为Xe 17mm Ye 5mm 写出加工程序 其程序为 B17000B5000B017000GxL1例2 加工图37 8所示直线 其长度为21 5mm 写出其程序 相应的程序为 BBB021500GyL2例3 加工如图37 9所示圆弧 加工起点的坐标为A 5 0 试编制程序 其程序为 B5000BB010000GySR2 例4 加工如图37 10所示的1 4圆弧 加工起点A 0 707 0 707 终点为B 0 707 0 707 试编制程序 相应的程序为 B707B707B001414GxNR1由于终点恰好在45 线上 故也可取Gy 则B707B707B000586GyNR1例5 加工图37 11所示圆弧 加工起点为A 2 9 终点为B 9 2 编制加工程序 圆弧半径 R m 9220 m计数长度 JYAC 9000 mJYCD 9220 mJYDB R 2000 m 7200 m则JY JYAC JYCD JYDB 9000 9220 7220 m 25440 m其程序为 B2000B9000B025440GyNR2 ISO代码数控程序编制我国快走丝数控电火花切割机床常用的ISO代码指令 与国际上使用的标准基本一致 常用指令见表37 4 表37 4ISO代码 1 运动指令 1 G00快速定位指令 2 G01直线插补指令 3 G02 G03圆弧插补指令2 坐标方式指令G90为绝对坐标指令 G91为增量坐标指令 3 坐标系指令 表37 5坐标系指令 4 补偿指令 5 M代码M为系统辅助功能指令 常用M功能指令见表37 6 表37 6M代码 6 镜像指令 常用镜像功能指令见表6 8 详情参见机床说明书 表37 7镜像指令 7 锥度指令 表37 7锥度指令 8 坐标指令 表37 8坐标指令 三 任务解析编制加工图37 12所示凸凹模 图示尺寸是根据刃口尺寸公差及凸凹模配合间隙计算出的平均尺寸 的数控线切割程序 电极丝直径为 0 1mm的钼丝 单面放电间隙为0 01mm 下面主要就工艺计算和程序编制进行讲述 1 确定计算坐标系由于图形上 下对称 孔的圆心在图形对称轴上 圆心为坐标原点 图37 12 因为图形对称于X轴 所以只需求出X轴上半部 或下半部 钼丝中心轨迹上各段的交点坐标值 从而使计算过程简化 2 确定补偿距离补偿距离为 R 0 1 2 0 01 mm 0 06mm钼丝中心轨迹 如图图36 13中双点划线所示 3 计算交点坐标将电极丝中心点轨迹划分成单一的直线或圆弧段 求E点的坐标值 因两圆弧的切点必定在两圆弧的连心线OO1上 直线OO1的方程为Y 2 75 3 X 故可求得E点的坐标值X Y为X 1 570