单击此处编辑母版标题样式.ppt

1、机电工程系 模具教研室,电加工实训 项目一 凸模类零件的线切割加工,一、项目内容： 在本项目中，我们要完成如下图所示凸模零件的加工。,1、零件图形:（如右图所示) 已知：材料为45钢，厚度为8mm。 2、编程与加工要求： 1）根据电极丝实际直径，正确计算偏移量。 2）根据图形特点，正确选择引入线位置和切割方向。 3）根据材料种类和厚度，正确设置脉冲参数。 4）根据程序的引入位置和切割方向，正确装夹工件和定位电极丝。 5）操作机床，进行零件的加工。,凸模类零件的线切割加工,电加工实训,二、知识点 为了完成上述零件的加工，本项目着重讲述如下知识：,课题一 电火花线切割加工概述 课题二 电火花线切割

2、机床结构 课题三 线切割手动编程与调试 课题四 线切割工艺 课题五 线切割自动编程 课题六 机床基本操作 课题七 凸模类零件的加工,凸模类零件的线切割加工,电加工实训,凸模类零件的线切割加工,课题一 电火花线切割加工概述,1.1 电火花加工概念,电火花加工又称为放电加工（简称EDM），是一种直接利用电能和热能进行加工的工艺。它与金属切削加工的原理完全不同，在加工过程中，使工具和工件之间不断产生脉冲性的火花放电，靠放电时产生的局部、瞬时的高温将金属腐蚀下来。这种利用火花放电时产生的电腐蚀现象对金属材料进行加工的方法叫电火花加工。,凸模类零件的线切割加工,课题一 电火花线切割加工概述,1.2 电火

3、花加工原理,电火花加工是通过工件和工具电极相互靠近时极间形成脉冲性火花放电，在电火花通道中产生瞬时高温，使金属局部熔化，甚至气化，从而将金属腐蚀下来，达到按要求改变材料的形状和尺寸的加工工艺。这一过程大致分为以下几个阶段：,一、极间介质的电离、击穿，形成放电通道,工具电极与工件电极缓慢靠近，极间的电场强度越来越大，由于两电极的微观表面是凹凸不平的，因此在两极间距离最近的A、B两点初电场强度最大。液体介质在强大的电场作用下，形成了带负电的粒子和带正电的粒子，电场越大带电粒子就越多，最终导致液体介质电离、击穿，形成放电通道。,凸模类零件的线切割加工,课题一 电火花线切割加工概述,二、介质热分解、电

4、极材料融化、汽化热膨胀,形成放电通道后，通道间带负电的粒子在电场的加速作用下奔向正极，带正电的粒子在电场作用下奔向负极，这一过程中粒子间相互撞击，使得通道瞬间达到很高的温度。使工作液汽化，进而气化，然后高温向四周扩散，使两电极表面的金属材料开始熔化直至沸腾气化。气化后的工作液和金属蒸汽瞬间体积急剧膨胀，形成了爆炸性的特性。,三、电极材料的抛出,正负电极间产生的电火花现象，使放电通道产生高温高压。通道中心的压力最高，工作液和金属气化后不断向外膨胀，形成内外瞬间压力差，高压力处的熔融金属液体和蒸汽被排挤，抛出放电通道，大部分被抛出到工作液中。,1.2 电火花加工原理,凸模类零件的线切割加工,课题一

5、 电火花线切割加工概述,四、电极介质的消电离,若电火花放电过程中产生了电蚀产物来不及排除和扩散，产生的热量将不能及时传出，使该处介质局部过热，局部过热的工作液高温分解、积碳，使得加工无法继续进行，并烧坏电极。因此为了保证电火花加工过程的正常进行，在两次放电之间必须有足够的时间间隔让电蚀产物充分排除，恢复放电通道的绝缘性，使工作液介质消电离。,1.2 电火花加工原理,凸模类零件的线切割加工,课题一 电火花线切割加工概述,1.3 电火花加工基本规律,试验证明，在电火花加工过程中，无论是正极还是负极，都会受到不同程度的电蚀。这种由于正负极性不同，而产生彼此电蚀量不同的现象，称为极性效应。,一、极性效

6、应,产生极性效应的直接原因是在放电过程中，由于两电极表面分配到的能量不同，因而电蚀量也不一样。因为电子的质量和惯性都小，容易获得很高的加速度和速度，在机床放电的初级阶段就有大量的电子奔向正极，把能量传递给阳极表面，使电极材料迅速融化和汽化。而正离子质量大，惯性大，加速慢，到达负极表面的只有一小部分。所以在用短脉冲（短脉宽）加工时，电子的轰击作用大于正离子的轰击作用，正电极的电蚀量大于负极的电蚀量，这时工件应接正极。,凸模类零件的线切割加工,课题一 电火花线切割加工概述,若选用长脉冲（长脉宽）加工时，质量和惯性都大的正离子将有足够的时间到达负极表面，由于正离子的质量大，它对负极表面的轰击破坏作用

7、要比电子强，同时到达负极的正例子又会牵制电子的运动，故负极的电蚀量将大于正极，这时工件应接负极。,在生产中，将工件接脉冲电源正极（工具电极接负极）称为正极性接法，将工件接脉冲电源负极（工具电极接正极）称为负极性接法。,负极性接法 正极性接法,1.3 电火花加工基本规律,凸模类零件的线切割加工,课题一 电火花线切割加工概述,影响电腐蚀的因素很多，除了以上所讲的极性效应和受脉冲电源参数的影响外，还要受到正极吸附、电极材料、冷却液等的影响。 要充分利用极性效应，正确的选用极性，最大限度的降低电极的损耗外，还应合理选用电极的材料，根据电极材料的物理性能和加工要求选择最佳的脉冲参电源数，使工件的加工速度

8、最高，工具损耗尽可能小。,二、电腐蚀的影响,1.3 电火花加工基本规律,凸模类零件的线切割加工,课题一 电火花线切割加工概述,1.4 电火花加工的特点,一、电火花加工与切削加工的区别,1.可以加工难以用金属切削方法加工的零件，不受材料硬度影响。 2.由于加工时，工具电极与工件不接触，没有机械切削力，工具电极可以做的十分细微，能进行细微加工和复杂型面加工。 3.由于采用电能、热能加工，脉冲电源参数较机械量易于数字控制、适应控制、便于实现自动化和无人化操作。,二、电火花加工优点,凸模类零件的线切割加工,课题一 电火花线切割加工概述,三、电火花加工局限性,1.电火花成型加工（仿形加工） 2.电火花线

9、切割加工（利用电极丝对工件进行放电腐蚀切割） 3.其他类型电火花加工（电火花穿孔机、电火花磨削加工、电火花研磨、金属电火花表面强化等）,1.5 电火花加工的分类,1.只能加工金属等导电材料。（在一定条件下也可以加工半导体和聚晶金刚石等非导体超硬度材料。 2.加工效率一般较慢。 3.存在电极损耗。 4.加工表面有变质层，在某些使用场合要去除。,1.4 电火花加工的特点,凸模类零件的线切割加工,1.6 电火花线切割的原理与应用范围,一、线切割加工原理,电火花线切割加工简称线切割。它是利用不断运动的电极丝作为工具电极，与工件之间产生火花放电，从而将金属蚀除下来，实现轮廓切割的。工作原理如下图所示:,

10、电火花线切割加工与电火花加工一样，也是直接利用电能和热能对工件进行加工的。,课题一 电火花线切割加工概述,凸模类零件的线切割加工,二、加工特点,1.采用线状电极切割工件，无需制造特定形状的工具电极。 2.电极丝一般都比较细，课加工窄缝与形状复杂的工件。另外由于加工时的金属腐蚀量很少，使材料利用率高，能有效节约贵重金属。 3.采用乳化液或去离子纯净水作工作液，不会引燃，可实现安全无人加工。 4.采用的电极丝不断运动，使单位长度电极丝的损耗很小，对加工精度影响也小。,由于线切割所采用的电极丝很细，所以几乎能够加工出任何平面几何形状的零件，主要应用在：试制新产品、加工模具、加工特殊材料（如：硬质合金

11、、淬火钢等高硬度、高熔点、较贵重材料）。 除此之外，还可加工锥度、上下面异型、形状扭曲的曲面形体等零件，但不能加工盲孔、台阶孔。,三、应用范围,1.6 电火花线切割的原理与应用范围,课题一 电火花线切割加工概述,凸模类零件的线切割加工,四、线切割机床的分类,线切割机床按照走丝方式分为一下两类：,1.高速（快）走丝机床 采用钼丝、钨钼合金丝作为电极丝。 电极丝往复循环运动直至断丝。 加工精度较高。 冷却液为水基乳化液。 冷却液采用采用喷注方式 程序使用3B、G、4B代码,1.6 电火花线切割的原理与应用范围,课题一 电火花线切割加工概述,凸模类零件的线切割加工,2.低速（慢）走丝机床 采用黄铜丝

12、、紫铜丝作为电极丝，也有采用镀锌铜丝。 电极丝只使用一次。 加工精度高，表面粗糙度高于高速（快）走丝机床。 冷却液为去离子纯净水。 工件侵入冷却液中，采用喷、浸入方式 程序使用G代码,1.6 电火花线切割的原理与应用范围,四、线切割机床的分类,课题一 电火花线切割加工概述,凸模类零件的线切割加工,3.对比,课题一 电火花线切割加工概述,凸模类零件的线切割加工,课题二 电火花线切割机床结构,2.1 快走丝线切割机床结构,电火花线切割加工机床种类不同，设备的结构有所不同，但必须包含3大部分（以下就北京迪蒙卡特大锥度线切割机床为例）：,1.机床 机床是线切割加工设备的主要部分，其结构和制造精度直接影

13、响到加工性能。一般由床身、工作台、丝架、走丝机构、工作液循环系统（U、V坐标轴、手控板组成）等部分组成。,凸模类零件的线切割加工,课题二 电火花线切割机床结构,工作台：线切割机床工作台都是由绝缘垫块、支撑板组成。 工作台长方向为Y轴，短方向为X轴。,2.1 快走丝线切割机床结构,凸模类零件的线切割加工,课题二 电火花线切割机床结构,2.脉冲电源 电火花线切割加工用的脉冲电影，其功能是把正弦交流电转变成能适应电火花加工的脉冲电流，以提供电火花加工所需要的放电能量。脉冲电流、电压在瞬间突然变化、作用时间极短，其参数主要有：脉冲电流幅值、脉冲宽度、脉冲间隔等。,2.1 快走丝线切割机床结构,凸模类零

14、件的线切割加工,课题二 电火花线切割机床结构,3.控制器,控制器的主要作用是控制工作台的运动轨迹及进给速度。常用的控制器有数字控制系统CN（单板机控制）和计算机数字控制系统CNC。CNC控制器大都采用通用计算机或工业计算机安装专用驱动卡构成。,2.1 快走丝线切割机床结构,凸模类零件的线切割加工,课题二 电火花线切割机床结构,2.2 线切割机床操作安全规程,第一、操作者必须熟悉电加工机床的结构，按设备润滑要求，对机床有关部位注油润滑。 第二、操作者必须熟悉电加工工艺，严格按照规定顺序操作，防止造成断丝等故障。 第三、用手摇柄操作贮丝筒后，应及时将手摇柄拔出，防止贮丝筒转动时，将手摇柄甩出伤人。

15、 第四、换下来的废丝要放在规定的容器内，防止混入电器和走丝系统中去，造成电器短路、触电和断丝等事故。 第五、装夹工件必须检查丝架是否在规定的行程范围内，防止碰撞丝架和因超行程撞坏丝杠，螺母等传动部件及工作台。 第六、消除工件残余应力，防止切割过程中工件爆裂伤人，加工前安装好防护罩。 第七、开机后，严禁身体同时接触加工电源的两极（床身与工件），防止触电。 第八、开机后，集中精力观察机器运转，发现有不正常现象，立即按红色急停开关，及时向指导教师反映。 第九、成形机加工中，应防止工作液飞溅，更不能让工作液溅入机床电器设备或运动部件中。 第十、机床附近不得放置易燃、易爆物品，防止电火花引起事故。 第十

16、一、线切割机床操作，上丝不许带手套，女工须戴安全帽。,凸模类零件的线切割加工,课题三 线切割手工编程与调试,3.1 3B程序格式,快走丝线切割机床多采用“5指令3B”格式。 一般格式：BX BY BJ G Z 其中： B分隔符号，它将X、Y、J的数值分隔开。（B后的数字若为0，则课省略不写； XX轴的坐标值； YY轴的坐标值； J J计数长度； G计数方向，分为按x方向计数（GX）和按Y方向计数（GY）； Z加工指令（共12中，直线4种，圆弧8种）； X、Y、J编程时候均为绝对值，单位为微米（）,凸模类零件的线切割加工,课题三 线切割手工编程与调试,3.2 直线的编程,1.建立坐标系以加工直线

17、起点为坐标系原点建立坐标系。 2.确定直线的终点坐标。 3.X，Y为直线的终点坐标(取绝对值，单位为)。 4.计数方向（G）由直线的终点坐标中较大值的方向确定； 当直线终点坐标值XY时，取G=GX； 当直线终点坐标值YX时，取G=GY； 当直线终点坐标值X=Y时，直线在一、三象限时取G=GY，二四象限取G=GX。,编程举例：,3B代码格式： BX BY BJ G Z 以A点为起始切割点逆时针方向编制程序如下：,B4000,GX,(4,3),凸模类零件的线切割加工,课题三 线切割手工编程与调试,5.计数长度（J）取直线终点坐标值中较大值；当直线终点坐标值X=Y时，计数长度取相同值。 6.加工指令

18、（Z）由直线所在象限决定（如下图所示）：,L1,L3,L2,L4,L1,L2,编程举例：,3.2 直线的编程（续）,3B代码格式： BX BY BJ G Z 以A点为起始切割点逆时针方向编制程序如下：,B4000,B3000,B4000,GX,L3,B,B3000,B3000,GY,L2,B4000,B,B4000,GX,L1,(4,0),(0,3),凸模类零件的线切割加工,课题三 线切割手工编程与调试,3.3 圆弧的编程,1.建立坐标系以圆弧的圆心为坐标系原点建立坐标系。 2.确定圆弧的起点和终点坐标。 3.X，Y为圆弧的起点坐标(取绝对值，单位为)。 4.计数方向（G）由圆弧的终点坐标中较

19、小值的方向确定； 当直线终点坐标值XY时，取G=GX； 当直线终点坐标值YX时，取G=GY； 当圆弧终点坐标值X=Y时，终点在一、三象限时取G=GY，二四象限取G=GX。,编程举例：,y,x,A,(5, 8.66),O,B7070,B7070,BJ,GX,Z,B,（7.07,7.07）,圆弧A-B程序如下：,半径R10,课题三 线切割手工编程与调试,5.计数长度（J）被加工圆弧在计数方向上的投影；当被加工圆弧跨越几个象限时，计数长度为每个象限内的圆弧向计数方向上的投影长度总和。 6.加工指令（Z）由圆弧起点所在象限和加工走向确定：,3.3 圆弧的编程（续）,凸模类零件的线切割加工,编程举例：,

20、B7070,B7070,B22070,GX,SR2,B5000,B8660,B21590,GY,NR4,J1=10,J2=7.07,J3=5,J=J1+J2+J3=,22.07mm,圆弧B-A程序如下：,SR1,SR3,SR2,SR4,NR1,NR3,NR2,NR4,O,（7.07,7.07）,10,5,7.07,10,2.93,8.66,圆弧A-B程序如下：,凸模类零件的线切割加工,课题三 线切割手工编程与调试,3.4 程序的调试方法（视频演示）,CNC2系统是北京迪蒙卡特机床有限公司线切割机床控制软件，以下将介绍该系统的使用方法：,1.建立文件夹 ：一般为学生盘，文件名只能为数字或字母。

21、2. 程序的输入：打开CNC2软件，【回车】“进入加工状态”，选择无锥度加工”输入“F:文件夹程序名.3b”,按回车，E选择“编辑程序”进入编辑状态，输入程序 3.程序调试：图形显示 【F5】；轨迹仿真 【F7】编程 【F4】；加工方式 【F2】 4.错误查找与修改：【F7】轨迹仿真，查看机床坐标是否归零，并按【F4】编程，修改程序。 5.第2个程序的输入：按【F3】加工文件，输入“F:文件夹程序名.3b”,（注意：程序名与上一个程序名不一样）按回车，E选择“编辑程序”进入编辑状态，输入程序。 6.程序的调出：【F3】加工文件，输入“F:文件夹程序名.3b”, 7.CNC2软件的退出：按ESC

22、键返回到主菜单，选择“进入自动编程”按回车退出。,凸模类零件的线切割加工,课题四 线切割工艺,4.1 偏移量的确定,编程时都是以电极丝中心按照图样的实际轮廓进行编程的。但在实际加工中，所采用的电极丝有一定的直径，电极丝与被加工材料之间有一定的放电间隙。因此，要加工出工件的外形轮廓（即凸模类零件），电极丝中心轨迹应向外偏移。要加工内孔（即凹模类零件），电极丝中心轨迹应向内偏移，如下图所示。 由此可知，要加工出符合图纸要求的零件，在编程时，就应该考虑电极丝的偏移量。偏移量实际电极丝半径单边放电间隙。,一、切入点（切出点）的确定,由于线切割加工经常是封闭的轮廓切割，所以切入点也是切出点，由于电极丝返

23、回到起点时存在重复位置误差和两次切割等原因，造成加工痕迹，使工件精度和外观质量下降。因此，应合理选择起切点。 1.当被加工表面粗造度不一致时，应在表面粗糙的面上选择起切点。 2.当被加工表面粗造度相同时，应尽量选择截面的交点作为切入点。优先选择直线与直线的交点、直线与圆弧的交点、圆弧与圆弧的交点。 3.对于工件工件各个切割面既无技术要求的差异，又没有形面交点的工件，切入点尽量选择在钳工容易修复的位置。 4.避免将起始切割点选择在应力集中的夹角处，以防止造成断丝、短路。,4.2 引入、引出线位置与加工路线的选择,课题四 线切割工艺,凸模类零件的线切割加工,二、引入、引出线位置与加工路线的确定,对

24、于电火花线切割加工，在选择加工线路时，应尽量避免产生刀痕和保持工件、毛坯的结构刚性，避免因工件强度下降或材料内部应力的释放而引起变形。其切割路线选择与工件的装夹有关。选择原则是使工件与其夹持部位分离的切割段安排在总的切割程序末端。凸模引入线长度一般取35mm，引出线一般与引入线重合。,4.2 引入、引出线位置与加工路线的选择,课题四 线切割工艺,凸模类零件的线切割加工,注意：凹模穿丝点多取在凹模的对称中心，起始切割点（引入线的终点）的选取原则除考虑上述原则外，还应考虑选取最短路径切入且钳工容易修复的位置。,凸模类零件的线切割加工,课题四 线切割工艺,一般情况，凸模不需要打穿丝孔，直接从材料外切

25、入，引入线长度一般取35mm。当材料较厚，应力较大，加工中易变形时，切割凸模类零件应尽量避免从材料外向里切割，最好从预钻的穿丝孔切割。保证工件、毛坯的结构刚性，防止变形。,三、凸模穿丝点位置的确定,4.2 引入、引出线位置与加工路线的选择,凸模穿丝孔位置选择,凸模引入线位置选择,凸模类零件的线切割加工,课题四 线切割工艺,编制如左下图所示的凸模程序（以A点为起切点，逆时针方向编程）： 先画出电极丝偏移后的切割轨迹线，如右下图所示虚线，并计算出切割轨迹线的尺寸；最后按照偏移后的电极丝切割轨迹线尺寸编程。如下图所示。,4.3 编程举例,程序如下： B42200 B0 B42200 GX L1 B0

26、 B20100 B20100 GY L2 B8100 B0 B16200 GY NR1 B0 B11900 B11900 GY L4 B9800 B0 B9800 GX L3 B0 B12000 B12000 GY L2 B16200B0 B16200 GX L3 B0 B20200 B20200 GY L4,凸模类零件的线切割加工,课题五 线切割自动编程,5.1 线切割自动编程步骤,不同厂家生产的自动编程系统有所不同，具体可参见使用说明书。本处以CAXA线切割V2系统为例说明自动编程的方法。 CAXA软件中进行自动编程的步骤： 1、绘图 可在CAXA软件的电子图板中绘制，也可通过其它绘图软件

27、绘制，再通过CAXA软件中的“ 文件数据接口文件读入”调入图形文件。 2、生成加工轨迹 3、生成3B代码（或G代码）程序 4、程序传输,凸模类零件的线切割加工,课题五 线切割自动编程,5.2 CAXA线切割自动编程方法,1.绘图 利用CAXA软件的CAD功能能很方便的绘出加工零件图（或在Auto CAD中绘图），绘制完后最好将图形的起始切割点移动到坐标系原点。,凸模类零件的线切割加工,课题五 线切割自动编程,2、生成加工轨迹 （1）点击“线切割”菜单下的“轨迹生成” (如右图所示)。 （2）系统弹出线切割轨迹生成参数对话框，切割参数项切入方式有三种： 直线切入：电极丝直接从穿丝点切入到加工起始

28、点。 垂直切入：电极丝从穿丝点垂直切入到加工起始段。 指定切入点切入：此方式要求在轨迹上选择一个点作为加工的起始点，电极丝直接从穿丝点切入到加工起始点。 其它参数可采用默认值。如已知电极丝直径0.18mm，单边放电间隙为0.01mm，则电极丝偏移量为0.1mm。如图示填写切割参数和偏移量参数，单击确定 （如图3、4所示）。,凸模类零件的线切割加工,课题五 线切割自动编程,2、生成加工轨迹(续),（3）系统提示选择轮廓，选取所绘图（如图5），被选取的图变为红色虚线，并沿轮廓方向出现一对反向箭头，系统提示选取链拾取方向，如工件左边装夹，引入点可取在工件左上角点，并选择顺时针方向箭头，使工件装夹面最

29、后切削。 （4）选取链拾取方向后，全部变为红色，且在轮廓法线方向出现一对反向箭头，系统提示选择切割侧边或补偿方向，凸模类零件应向外偏移，所以选择指向图外侧的箭头（如图6）。 （5）系统提示输入穿丝孔的位置（如图7），键入0，5，即引入线长度取5mm，回车。 （6）系统提示输入退出点（回车与穿丝点重合） （如图8），直接回车，穿丝点与回退点重合，系统按偏移量0.1mm自动计算出加工轨迹（如图9）。,3、生成代码 （1）选取线切割菜单下的生成3B加工代码（如图10）。 （2）系统提示生成3B加工代码对话框，要求用户输入文件名，选择存盘路径，单击保存按钮（如图11）。 （3）系统出现新菜单，并提示拾

30、取加工轨迹，选绿色的加工轨迹，右击结束轨迹拾取，系统自动生成3B程序，并在本窗口中显示程序内容（如图12）。 4、程序传输 程序可通过多种方式传输到机床，最常用的为局域网传输方式，此处不再介绍。,凸模类零件的线切割加工,课题五 线切割自动编程,课题六 机床基本操作,6.1 现场了解机床结构组成,凸模类零件的线切割加工,课题六 机床基本操作,6.2 现场了解机床各个控制开关,启动开关,急停开关,控制面板介绍： 主机开：（绿色） 电源关：（红色蘑菇头） 脉冲参数：用于调节单个脉冲时间。 进给调节：用于切割时调节进给速度。 脉停调节：用于调节平均加工电流的大小。 变频：压频转换电路向计算机输出脉冲信

31、号。 进给：驱动拖板的步进电机处于工作状态。 加工：压频转换电路以高频取样信号作为输入信号，跟踪频率受放电间隙影响。 高频：高频电源处于工作状态。 加工电流：用于调节加工电流的峰值，九档电流大小相等。,凸模类零件的线切割加工,课题六 机床基本操作,6.2 现场了解机床各个控制开关（续）,断丝保护开关 丝速开关 手控板,行程调节开关,凸模类零件的线切割加工,课题六 机床基本操作,6.3 工作前应作如下检查,1、开控制台电源，让电脑进入工作状态。 2、开机床总电源，检查上下导轮和导电块上是否有污物，检查贮丝筒行程开关位置，开油泵，检查上下水道是否畅通。 3、开机后应按设备润滑要求，对机床有关部位注油润滑(注意：储丝筒转动时严禁取下防护罩和注油润滑）。 4、检查电极丝的垂直度。,1、开机 旋转机床电器柜右侧面黑色机床总电源至1（0关1开），顺时针旋转机床前面板红色的急停开关至弹出，再按下绿色启动开关待机床启动。 2、调程序 通过网上邻居在学生机将编好的程序调至