《模具特种加工技术》-项目四

任务４.１数控电火花线切割加工的工艺特点任务描述本任务主要描述电火花线切割加工的工艺评价要素。任务分析电火花线切割加工主要用来加工二维平面图形以及有小锥度几何形状的零件。线切割加工工艺评价要素主要有切割速度、加工精度和加工表面质量等。知识准备一、数控电火花线切割加工的工艺评价要素下一页返回任务４.１数控电火花线切割加工的工艺特点１.切割速度对加工工艺的影响线切割加工的加工速度是在保持一定的表面粗糙度的切割过程中。单位时间内电极丝中心线在工件上切过的面积总和。其单位为ｍｍ２/ｍｉｎ。目前快走丝切割最高切割速度可达１８０ｍｍ２/ｍｉｎ。而慢走丝线切割因峰值电流高。最大切割速度可达３５０ｍｍ２/ｍｉｎ。线切割的切割速度主要受到放电脉冲、极性、工件材料和运动速度的影响。２.线切割的加工精度线切割的加工精度指被加工零件的尺寸精度、形状及位置精度等。影响加工精度的因素主要有以下几个方面。上一页下一页返回任务４.１数控电火花线切割加工的工艺特点(１)机床的机械精度。如丝架与工作台的垂直度、工作台拖板的直线度及其相互垂直度、夹具的制造精度及定位精度等。对加工精度有直接的影响。(２)电参数如脉冲波形、脉冲宽度、间隙电压等对工件的蚀除量、放电间隙及电极损耗有较大的影响。因此。在加工过程中应尽量保持脉冲宽度、间隙电压的稳定。使放电间隙保持均匀一致。从而有利于加工精度的提高。３.影响加工表面质量的因素线切割机床属于高精度机床。线切割加工表面质量主要看工件表面质量粗糙度的高低及表面变质层的厚薄。表面加工质量主要受到以下因素的影响。上一页下一页返回任务４.１数控电火花线切割加工的工艺特点(１)电极丝的张紧力对加工工件的表面质量有很大的影响。加工表面质量要求高的工件。应在不断丝的前提下适当提高电极丝的张力。张紧力提高。会减少电极丝的抖动。提高加工表面质量。但如果上丝过紧。往往会在换向的瞬间发生断丝。严重时即使空走也会断丝。(２)高速走丝线切割机床一般采用乳化油与水配制而成的工作液。火花放电必须在具有一定绝缘性能的液体介质中进行。工作液的绝缘性能可使击穿后的放电通道压缩。从而局限在较小的通道半径内火花放电。形成瞬时和局部高温来熔化并气化金属。放电结束后又迅速恢复放电间隙成为绝缘状态。上一页下一页返回任务４.１数控电火花线切割加工的工艺特点加工前要根据不同的工艺条件选择不同型号的乳化液。再者必须检查与冷却液有关的条件。检查加工液的液量及脏污程度。保证加工液的绝缘性能、洗涤性能、冷却性能达到要求。(３)快走丝线切割机一般在加工５０~８０ｈ后就须考虑改变导电块的切割位置者更换导电块。有脏污时需用洗涤液清洗。必须注意的是:当变更导电块的位置或者更换导电块时。必须重新校正电极丝的垂直度。以保证加工工件的精度和表面质量。上一页下一页返回任务４.１数控电火花线切割加工的工艺特点(４)导轮的转动情况不好会影响加工零件的表面质量。必须仔细检查上、下喷嘴的损伤和脏污程度。用清洗液清除脏物。有损伤时需及时更换。还应经常检查储丝筒内电极丝的情况。电极丝损耗过大就会影响加工精度及表面质量。需及时更换。此外。导电块、导轮和上、下喷嘴的不良状况也会引起电极丝的振动。这时即使加工表面能进行良好的放电。但因电极丝振动。加工表面也很容易产生波峰或条纹。最终引起工件表面粗糙度变差。二、编程前的加工工艺安排线切割加工的工艺技术十分重要。只有工艺合理。才能高效率地加工出质量好的零件。因此在零件编程安排前应仔细做好准备工作。认真地对零件进行分析。制定合适的加工工艺合理安排加工路线。上一页下一页返回任务４.１数控电火花线切割加工的工艺特点１.对图样进行分析和审核分析图样对保证工件加工质量和工件的综合技术指标是具有决定意义的第一步.在分析图样时首先要挑出不能或不宜用电火花线切割加工方法加工的工件图样.大致有以下几种.(１)表面粗糙度和尺寸精度要求很高.切割后无法进行手工研磨的工件.(２)窄缝小于电极丝直径加放电间隙的工件.或图形内拐角处不允许带有电极丝半径加放电间隙所形成的圆角的工件.(３)非导电材料.(４)厚度超过丝架跨距的零件.上一页下一页返回任务４.１数控电火花线切割加工的工艺特点(５)加工长度超过Ｘ、Ｙ拖板的有效行程长度。且精度要求较高的工件。在符合线切割加工工艺的条件下。应着重在表面粗糙度、尺寸精度、工件厚度、工件材料、尺寸大小、配合间隙和冲制件厚度等方面仔细考虑。２.工艺基准的选择对零件图样进行分析后。明确加工要求。选择主要定位基准。保证将工件正确、可靠地装夹在机床或夹具上。选择某些工艺基准作为电极丝的定位基准。用来将电极丝调整到相对于工件的位置上。上一页下一页返回任务４.１数控电火花线切割加工的工艺特点３.加工路线的选择编程时要根据坯料的情况。选择一个合理的装夹位置。同时确定一条合理的切割路线。在加工过程中。工件背部应力的释放要引起工件的变形。所以在选择加工路线时。应尽量避免破坏工件结构的刚性。切割路线主要以防止或减少模具变形为原则。一般应考虑使靠近装夹这一边的图形最后切割为宜。上一页下一页返回任务４.１数控电火花线切割加工的工艺特点４.穿丝孔位置的选择当加工凸模时。穿丝孔的位置可设置在加工轨迹的拐角附近。以简化编程。如图４－１所示。加工凹模零件的内表面时。穿丝孔的位置可设置在对称中心。这对编程计算和电极丝定位都较方便。但切入行程较长。对大型工件不太使用。穿丝孔的设置具有一定的灵活性。应根据具体情况来确定。上一页返回

任务４.２采用补偿方式加工凸模零件

任务描述本任务要求运用线切割机床加工如图４－２所示的凸模零件。工件厚度为２０ｍｍ。加工表面粗糙度为Ｒａ＝３.６μｍ。电极丝直径为ϕ０.１８ｍｍ。单边放电间隙为０.０１ｍｍ。试采用ＩＳＯ代码中的自动补偿指令编制其程序。任务分析数控电火花线切割机床属于数控机床的一种。数控机床的控制系统是按照人的“指令”去控制机床加工的。只有对数控程序有充分的了解和认识。才能避免因程序错误而产生加工废品。同时也能解决一些因自动编程解决不了的工艺性难题。简化加工步骤。下一页返回任务４.２采用补偿方式加工凸模零件因此。必须实现把要加工的图形。用机器所能接受的“语言”编排好指令。这项工作叫做数控编程。简称编程。为了便于编程时描述机床的运动。简化程序的编制方法及保证记录数据的互换性。数控机床的坐标和运动的方向均已标准化。在企业生产实际中。线切割机床常用来加工凸模、凹模和样板零件等。ＩＳＯ代码是一种很常见的线切割机床手工编程方法。在本任务中主要介绍线切割机床ＩＳＯ代码中直线、圆弧、自动补偿指令的用法。并运用自动补偿指令加工凸模零件。知识准备上一页下一页返回任务４.２采用补偿方式加工凸模零件一、电火花线切割机床坐标系的确定由于前面已经详细介绍过数控机床的坐标系确定方法。因此这里简单介绍电加工机床的坐标系确定方法。线切割机床坐标系也是采用右手直角笛卡儿坐标系。二、线切割基本编程方法线切割机床除了使用ＩＳＯ代码外。还有用３Ｂ、４Ｂ和ＥＩＡ等指令代码。其中使用较多的是ＩＳＯ和３Ｂ程序。慢走丝多采用ＩＳＯ格式。本任务主要介绍ＩＳＯ代码和３Ｂ代码。上一页下一页返回任务４.２采用补偿方式加工凸模零件１.ＩＳＯ格式(Ｇ代码)数控程序电火花线切割机床的ＩＳＯ代码与数控车床、数控铣床和加工中心的代码类似。下面就线切割机床的ＩＳＯ指令作具体介绍。(１)程序格式。一个完整的加工程序是由程序名、程序主体(若干程序段)、程序结束指令组成的。如:上一页下一页返回任务４.２采用补偿方式加工凸模零件O0061。N01G92X0Y0。N02G01X2000Y2000。N03G01X7500Y2000。N04G03X7500Y5000。1JN05G01X2000Y5000。N06G01X2000Y2000。N07G01X0Y0。N08M02。上一页下一页返回任务４.２采用补偿方式加工凸模零件ａ.程序名。由文件名和扩展名组成。每一个程序都必须有一个独立的文件名。目的是为了查找、调用等。程序的文件名可以用字母和数字表示。最多可用８个字符。如Ｏ１０。但文件名不能重复。扩展名最多用３个字母表示。如Ｏ１０.ＣＵＴ。ｂ.程序的主体。程序主体是整个程序的核心。由若干程序段组成。如上面加工程序中Ｎ０１~Ｎ０７段。在程序的主体中又分为主程序和子程序。一段重复出现的、单独组成的程序。成为子程序。子程序取出命令后单独存储。即可重复调用。ｃ.程序结束指令。程序结束指令安排在程序的最后。单列一段。当数控系统执行到程序结束指令段时。机床进给自动停止。工作液自动停止。并使数控系统复位。为下一个工作循环做好准备。上一页下一页返回任务４.２采用补偿方式加工凸模零件可以作为程序结束标记的Ｍ指令有Ｍ０２和Ｍ３０。它们代表零件加工主程序的结束。为了保证最后程序段的正常执行。通常要求Ｍ０２/Ｍ３０也必须单独占一行。此外。子程序结束有专用的结束标记。ＩＳＯ代码中用Ｍ９９来表示子程序结束后返回主程序(２)程序段格式。程序段是程序的组成部分。用来命令机床完成或执行某一动作。在书写、打印和显示程序时。每一个程序段一般占一行。在各程序段之间用程序段结束符号分开。在数控行业中。现在使用最多的是可变程序段格式。上一页下一页返回任务４.２采用补偿方式加工凸模零件因为可变程序段格式程序简短直观。不需要的字及与上一段相同的续效字可以写出来。也可以不写。各字的排列顺序要求不严格。每个字的长度不固定。每个程序段的长度、程序段中字的个数都是可变的。每个程序段由若干个数据字组成。而数据字又由表示地址的英文字母、特殊文字和数字组成。如Ｘ３０、Ｇ９０等。程序段格式是指一个程序段中字、字符、数据的排列、书写方式和顺序。通常情况下。程序段格式有字—地址程序段格式、使用分隔符的程序段格式、固定程序段格式３种。后两种程序段格式在线切割机床中的“３Ｂ”指令中使用较多。上一页下一页返回任务４.２采用补偿方式加工凸模零件字—地址程序段格式如下:ａ.顺序号(程序段号)。所谓顺序号。就是加在每个程序段前的编号。顺序号位于程序段之首。用大写英文字母Ｎ或Ｏ开头。后续２~４位。如Ｎ０３、Ｎ００１０。以表示各段程序的相对位置。顺序号可以省略。但使用顺序号对查询一个特定程序很方便。使用顺序号有以下两种目的:用作程序执行过程中的编号。上一页下一页返回任务４.２采用补偿方式加工凸模零件用作调用子程序时的标记编号。注:Ｎ９１４０~Ｎ９１６５是固循子程序号。用户在编程过程中不得使用这些顺序号。但可以调用这些固循子程序。ｂ.程序段的内容。程序段的中间部分是程序段的内容。程序内容应具备６个基本要素。即准备功能字、尺寸功能字、进给功能字、主轴功能字、刀具功能字和辅助功能字。但并不是所有程序都必须包含所有功能字。有时一个程序段内仅包含其中一个或几个功能字也是允许的。ｃ.程序段结束。程序段以结束标记“ＣＲ”或“ＬＦ”结束。在实际使用时。常用符号“。”或“∗”表示“ＣＲ”或“ＬＦ”。如:上一页下一页返回任务４.２采用补偿方式加工凸模零件N01G92X0Y0。ｄ.程序段注释。为了方便检查、阅读数控程序。在许多数控程序系统中允许对程序进行注释。注释可以作为对操作者的提示显示在荧屏上。但注释对机床动作没有丝毫影响。程序的注释应放在程序的最后。不允许将注释插在地址和数字之间。如下列程序段所示。本书为了便于读者阅读。一律用“。”表示程序段结束。之后直接跟程序注释。T84T86G90G92X0Y0。确定穿丝点。打开切削液。电极丝。绝对编程G01X3000Y8000。直线切割G01X6000Y9000。直线切割上一页返回任务４.３加工对称凸模任务描述本任务要求运用线切割机床加工如图４－１２所示的凸模零件。工件厚度为２０ｍｍ。加工表面粗糙度为Ｒａ３.２μｍ。电极丝直径为ϕ０.１８ｍｍ。单边放电间隙为０.０１ｍｍ。试采用ＩＳＯ代码中的镜像及交换指令编制其程序。任务分析模具零件很多都是对称零件。采用ＩＳＯ代码编程时。可以采用镜像及交换指令对其进行编程。这样可以大大简化编程工作量。提高工作效率。本任务主要介绍镜像及下一页返回任务４.３加工对称凸模任务分析模具零件很多都是对称零件。采用ＩＳＯ代码编程时。可以采用镜像及交换指令对其进行编程。这样可以大大简化编程工作量。提高工作效率。本任务主要介绍镜像及知识准备１.Ｇ０５、Ｇ０６、Ｇ０７、Ｇ０８、Ｇ０９、Ｇ１０、Ｇ１１、Ｇ１２———镜像及交换指令模具零件上的图形有些是对称的。虽然也可以用前面介绍的基本指令编程。但是很烦琐。此时可以用镜像及交换指令进行加工。使用镜像及交换指令单独成为程序段。在该程序段的以下程序段中。Ｘ、Ｙ坐标按照指定的关系式发生变化。直到出现取消镜像加工指令为止才结束。上一页下一页返回任务４.３加工对称凸模镜像及交换指令的程序格式为:Ｇ０５。其他程序格式与此相同。Ｇ０５———Ｘ轴镜像。函数关系式:Ｘ＝－Ｘ。Ｇ０６———Ｙ轴镜像。函数关系式:Ｙ＝－Ｙ。Ｇ０７———Ｘ、Ｙ轴交换。函数关系式:Ｘ＝Ｙ。Ｙ＝Ｘ。如图４－１４所示。Ｇ０８———Ｘ轴镜像。Ｙ轴镜像。函数关系式:Ｘ＝－Ｘ。Ｙ＝－Ｙ。即Ｇ０８＝Ｇ０５＋Ｇ０６。上一页下一页返回任务４.３加工对称凸模Ｇ０９———Ｘ轴镜像。Ｘ、Ｙ轴交换。即Ｇ０９＝Ｇ０５＋Ｇ０７。Ｇ１０———Ｙ轴镜像。Ｘ、Ｙ轴交换。即Ｇ１０＝Ｇ０６＋Ｇ０７。Ｇ１１———Ｘ轴镜像。Ｙ轴镜像。Ｘ、Ｙ轴交换。即Ｇ１１＝Ｇ０５＋Ｇ０６＋Ｇ０７。Ｇ１２———消除镜像。每个程序镜像结束后使用。上一页返回任务４.４加工带锥度的凹模任务描述本任务要求运用线切割机床加工带锥度的正方形凹模零件。工件厚度为１８ｍｍ。刃口斜度为Ａ＝１５°。下导轮中心到工作台面高度Ｗ＝６８ｍｍ。工作台面到上导轮中心高度Ｓ＝１１６ｍｍ。加工表面粗糙度为Ｒａ３.２ｍｍ。电极丝直径为ϕ０.１８ｍｍ。单边放电间隙为０.０１ｍｍ。试采用ＩＳＯ代码编制其程序。任务分析线切割机床不仅能加工平面零件。还能按一定的规律进行偏摆。形成一定的倾斜角。加工出带锥度的工件或上、下形状不同的异形件。下一页返回任务４.４加工带锥度的凹模

这就是锥度加工。要运用ＩＳＯ代码对锥度零件进行编程。就必须对锥度指令的用法比较熟悉。了解要使用的锥度指令。必须在程序中输入上导轮中心到工作台面的距离Ｓ、工作台面到下导轮中心的距离Ｗ以及工件厚度Ｈ这３个必要的参数。本任务主要介绍锥度指令的相关知识。并运用锥度指令对锥度零件进行编程。知识准备１.Ｇ５１、Ｇ５２、Ｇ５０———锥度指令电极丝在进行二维切割的同时。还能按一定的规律进行偏摆。形成一定的倾斜角。加工出带锥度的工件或上、下形状不同的异形件。如图４－１７所示。这就是所谓的四轴联动。锥度加工。上一页下一页返回任务４.４加工带锥度的凹模

在目前的一些电火花线切割数控机床上。锥度加工都是通过装在导轮部位的Ｕ、Ｖ附加轴工作台实现的。加工时。控制系统驱动Ｕ、Ｖ附加轴工作台。使上导轮相对于Ｘ、Ｙ坐标轴工作台移动。以获得所要求的锥度角。用此方法可以解决凹模的漏料问题。Ｇ５１———左偏。沿着电极丝加工方向看。电极丝向左偏。程序格式是:Ｇ５１Ａ。Ｇ５２———右偏。沿着电极丝加工方向看。电极丝向右偏。程序格式是:Ｇ５２Ａ。上一页下一页返回任务４.４加工带锥度的凹模

Ｇ５０———取消锥度加工。程序格式是:Ｇ５０。程序段中。Ａ表示工件要求加工的锥度。用角度表示。Ｄ为锥形大端边长。ｄ为锥形小端边长。Ｌ为工件上圆锥段长度。则锥度Ａ为上一页下一页返回任务４.４加工带锥度的凹模

顺时针加工时。锥度左偏加工的工件为上大下小。如图４－１８(ａ)所示。锥度右偏加工的工件为上小下大。如图４－１８(ｂ)所示。逆时针加工时。锥度左偏加工的工件为上小下大。如图４－１８(ｃ)所示。锥度右偏加工的工件为上大下小。如图４－１８(ｄ)所示。需要注意的是。建立锥度加工(Ｇ５１或Ｇ５２)和退出锥度加工(Ｇ５０)程序段必须是Ｇ０１直线插补程序段。分别放在进刀线和退刀线中完成。在进行锥度线切割加工之前。首先应该输入上导轮中心到工作台面的距离Ｓ、工作台面到下导轮中心的距离Ｗ及工件厚度Ｈ３个参数。上一页返回任务4.5应用3B代码编程加工落料凹模任务描述本任务要求运用线切割机床加工凹模。此模具是落料凹模。钼丝半径为ϕ０.１８ｍｍ。放电间隙为０.０１ｍｍ。试采用３Ｂ代码编制其程序。任务分析线切割机床除了使用ＩＳＯ代码外。还使用３Ｂ、４Ｂ和ＥＩＡ等指令代码。３Ｂ代码编程是一种较常用的线切割机床手工编程方法。前面介绍过ＩＳＯ代码的使用方法。下一页返回任务4.5应用3B代码编程加工落料凹模本任务主要介绍３Ｂ代码的编程格式。并运用３Ｂ代码编程加工凹模零件。知识准备３Ｂ代码编程格式是数控电火花线切割机床上最常用的程序格式。在该程序格式中无间隙补偿。但可以通过机床的数控装置或一些自动编程软件。自动实现间隙补偿。一、３Ｂ代码编程格式１.３Ｂ程序格式３Ｂ程序的具体格式见表４－３。上一页下一页返回任务4.5应用3B代码编程加工落料凹模例如:Ｂ１０００Ｂ２０００Ｂ２０００ＧＹＬ２。有的系统要求整个程序有一些辅助指令Ｔ８４(切削液开)、Ｔ８５(切削液关)、Ｔ８６(运丝机构开)、Ｔ８７(运丝机构关)、停机符Ｍ０２(程序结束)。２.平面坐标系的确定面对机床操作台。工作平台面为坐标系平面。左右方向为Ｘ轴。且右方向为正。前后方向为Ｙ轴。前方为正。具体参见图４－２１。编程时。采用相对坐标系。即坐标系的原点随程序段的不同而变化３.Ｘ和Ｙ坐标值的确定上一页下一页返回任务4.5应用3B代码编程加工落料凹模(１)加工直线时。建立正常的直角坐标系。以该直线的起点为坐标系的原点。Ｘ、Ｙ取该直线终点的坐标值。Ｘ＝２００００。Ｙ＝１００００。若直线与Ｘ或Ｙ轴重合。为区别一般直线。Ｘ和Ｙ均可写作０。也可以不写。(２)加工圆弧时。以该圆弧的圆心为坐标原点。Ｘ、Ｙ取该圆弧起点的坐标值。如在图４－２２中。为顺时针圆弧。则Ｘ＝３００００。Ｙ＝３００００。(３)坐标值的单位为μｍ。坐标值的符号可省略不写。４.计数方向Ｇ的确定上一页下一页返回任务4.5应用3B代码编程加工落料凹模(１)加工直线时。终点靠近何轴。则计数方向取该轴。记作ＧＸ或ＧＹ。加工与坐标轴成角４５°时。计数方向取Ｘ轴、Ｙ轴均可。记作ＧＸ或ＧＹ。如图４－２３所示。(２)加工圆弧时。终点靠近何轴。则计数方向取另一轴。记作ＧＸ或ＧＹ。加工圆弧的终点与坐标轴成角４５°时。计数方向取Ｘ轴、Ｙ轴均可。记作ＧＸ或ＧＹ。如图４－２４所示。(３)坐标值的单位为μｍ。坐标值的符号可省略不写。４.计数方向Ｇ的确定(１)加工直线时。终点靠近何轴。则计数方向取该轴。记作ＧＸ或ＧＹ。加工与坐标轴成角４５°时。计数方向取Ｘ轴、Ｙ轴均可。记作ＧＸ或ＧＹ。上一页下一页返回任务4.5应用3B代码编程加工落料凹模(２)加工圆弧时。终点靠近何轴。则计数方向取另一轴。记作ＧＸ或ＧＹ。加工圆弧的终点与坐标轴成角４５°时。计数方向取Ｘ轴、Ｙ轴均可。记作ＧＸ或ＧＹ。５.计数长度Ｊ的确定Ｊ为计数长度。以前编程时应写满６位数。不足６位数前面补零。现在的机床基本上可以不