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数控线切割机床编程方法及编程实例

数控线切割加工是电火花加工的一个分支,是利用线状电极(钼丝、铜丝、镀锌丝)靠火花放电对工件进行切割。数控线切割加工中工件和电极丝的相对运动采用数字信息控制。常用来加工高硬材料、微细结构、复杂形状、高精度尺寸零件、高表面质量零件,如下图所示。
铜丝
钨、钼丝
包芯丝
电火花加工的原理
一、电火花加工需要具备的条件
A)要有脉冲电源
B)工具与工件之间要有间隙
C)要有绝缘介质
二、放电过程
A)放电击穿介质
D)恢复绝缘
C)抛出熔融材料
B)产生瞬间高温融化气化金属
当工具接近工件时,电场强度加大,在工具
与工件间隙间的正负离子受电场力的作用产生运
动,并相互碰撞产生新的带电粒子,从而在工具
与工件之间形成放电通道
当工具与工件之间放电后,由于粒子之
间的碰撞,释放出大量的热能,产生瞬间
高温,可在瞬间达到10000℃,从而使工件
上的金属迅速熔化、气化。
当工件与工具之间瞬间高温产生后,
工件和工具的固体材料由固态直接气化,
体积迅速膨胀产生爆炸。这种微小爆炸产
生的冲击波将工件上熔融的物质抛出,在
工件表面形成小坑。
为了保证工件表面均匀放电,在放电
后应终止放电,恢复极间的绝缘以保证电
火花下次在另一点放电,从而保证表面形
成均匀的小坑。
三、电火花加工的特点
A)工件与工具不接触,无切削力
B)可加工难切削材料及淬火后硬度很高的零件
C)可以加工形状非常复杂的零件
D)主要加工导电材料
E)加工速度较慢
F)存在电极损失
数控线切割机床通常分为两类:
快走丝线切割机床
后者是电极丝作低速单向运动,。
慢走丝线切割机床
前者是电极丝作高速往复运动,走丝速度为8m/s~10m/s;
当来一个电脉冲时,在电极丝和工件之间产生一次火花放电,在放电通道的中心温度瞬肘可高达10000C以上,高温使工件金属熔化,甚至有少量气化,高温也使电极丝和工件之间的工作液部分产生气化,这些气化后的工作液和金属蒸气瞬间迅速热膨胀,并具有爆炸的特性。这种热膨胀和局部微爆炸,将熔化和气化了的金属材料抛出而实现对工件材料进行电蚀切割加工。
图3-40 快走丝线切割加工原理图
1一绝缘底板;2一工件;3一脉冲电源;4一钼丝;5一导轮;6一支架;7一贮丝筒
图3-41 慢走丝线切割加工原理图
脉冲宽度是指脉冲电流的持续时间。在其它加工条件相同的情况下,切割速度随着脉冲宽度的增加而增加,但电蚀物也随之增加。当脉冲宽度增加到使电蚀物来不及及时排除时,就会使加工不稳定、表面粗糙度增大,反而使切割速度降低。
脉冲间隙是指相邻两个脉冲之间的时间。在其它加工条件相同的情况下,减少脉冲间隙,相当于提高了脉冲频率,增加单位时间内的放电次数,使切割速度提高。但是,当脉冲间隔减少到一定程度,电蚀物不能及时排除,加工间隙的绝缘强度来不及恢复,破坏了加工的稳定性,也会使切割速度下降。
峰值电流是指放电电流的最大值。峰值电流对切割速度的影响也就是单个脉冲能量对加工速度的影响,它和脉冲宽度对切割速度和表面粗糙度的影响相似,但程度更大些。因此,合理地增大脉冲电流的峰值,对提高切割速度是极为有效的。但电极丝的损耗也随之增大。容易造成断丝,欲速而不达。
走丝速度的提高有利于电极丝将工作液带入较厚的工件放电间隙中,有利于电蚀物的排除和放电加工的稳定。但走丝速度过高,将加大机械振动、降低精度和切割速度,表面粗糙度恶化,并容易断丝。
进给速度太快时,超过工件可能的蚀除速度,切割速度反而会降低,表面粗糙度也差,甚至引起断丝;反之,进给速度太低时,大大落后于工件的蚀除速度,也将影响切割面的表面质量。
因此,要综合考虑各参数对加工的影响,合理地选择工艺参数,在保证工件加工精度的前提下,提高生产率、降低生产成本。