数控电火花线切割组合加工实验

精品文档---下载后可任意编辑 一、实验目的 1、熟悉数控线切割和电火花加工加工的原理、特点、应用和注意事项。 2、掌握工件装夹的正确方法。 3、熟悉线切割基本操作方法（对边操作）和电火花成型加工机床的操作方法。 4、熟练线切割和电火花机(铜公)电参数的正确设置及对工件的影响。 5、掌握WAP2000自动编程软件的应用(绘图、运动轨迹和G代码生成) 6、熟悉编制电火花成型加工程序的方法。 7、学生能独立设计零件，完成线切和电火花加工，掌握技术要点，理论联系实际。 二、实验仪器设备和材料 1、DK7725e型电火花线切割机床，EDM-300数控电火花成型机。 2、机床夹具、1mm厚的不锈钢片、5mm或10mm厚的紫铜板和45钢。 3、内六角扳手、游标卡尺。 三、线切割和电火花加工原理 （1）线切割加工原理 DK7725e电火花线切割机床是采纳金属丝(通常叫电极丝)作为工具(电极)，在脉冲电源作用下，利用液体介质被击穿后形成电火花放电时，在火花通道中瞬间产生大量的热，使工件表面的金属局部熔化甚至气化，加上液体介质的共同作用而使金属被蚀除下来的原理，由CNC控制，使电极丝按预定的轨迹进行切割加工。 图1 线切割加工原理图 其中机床机械部分包括床身、运丝系统、坐标工作台、工作液箱四部分。床身支承着运丝系统和座标工作台；运丝系统由运丝机构和线架两部分组成，运丝机构中的贮丝筒由一只沟通电机带动作正反向转动，从而使绕在贮丝筒和线架之间的电极丝以一定速度作往返运动，贮丝筒拖板有限位开关保护。线架斜度上的两拖板(U、V)的丝杠分别由两只步进电机带动，任一拖板超出行程范围时，由行程开关动作，致使两拖板停止运动；坐标工作台台面上装有固定工件的夹具体，坐标工作台两拖板(X、Y)的丝杠分别由两只步进电机带动，任一拖板超出行程范围时，由行程开关动作，致使两拖板停止运动。 基本组成如图2所示： 图2 基本组成 （2）电火花加工原理 原理：电火花成型加工是电火花加工的一种，其基本原理如图3所示。 图3 电火花加工原理图 被加工的工件做为工件电极，紫铜（石墨）做为工具电极。脉冲电源发出一连串的脉冲电压，加到工件电极和工具电极上，此时工具电极和工件均被淹没在具有一定绝缘性能的工作液（绝缘介质）中。在轴伺服系统的控制下，当工具电极与工件的距离小到一定程度时，在脉冲电压的作用下，两极间最近点处的工作液（绝缘介质）被击穿，工具电极与工件之间形成瞬时放电通道，产生瞬时高温，使金属局部熔化甚至汽化而被蚀除下来，使局部形成电蚀凹坑。这样以很高的频率连续不断地重复放电，工具电极不断地向工件进给，就可以将工具电极的形状“复制”到工件上，加工出需要的型面来。 特点：（1）由于脉冲放电的能量密度高，使其便于加工用普通的机械加工难于加工或无法加工的特别材料和复杂形状的零件，并不受材料及热处理状况的影响。 （2）电火花加工时，工具电极与工件材料不接触，两者之间宏观作用力微小，工具电极不需要比加工材料硬，即可以柔克刚，故电极制造更容易。 应用：电火花成型加工一般应用在加工各种高硬度、高强度、高韧性、高脆性的导电材料，并且常用于模具的制造过程中。 2、实现电火花加工的条件 1）工具电极和工件电极之间必须加以60V~300V的脉冲电压，同时还需维持合理的工作距离——放电间隙。大于放电间隙，介质不能被击穿，无法形成火花放电；小于放电间隙，会导致积炭，甚至发生电弧放电，无法继续加工。 2）两极间必须充放具有一定绝缘性能的液体介质。电火花成型加工一般用煤油做为工作液。 3）输送到两极间的脉冲能量应足够大。即放电通道要有很大的电流密度，一般为 104～109A/cm2。 4）放电必须是短时间的脉冲放电。一般放电时间为1цs~1ms。这样才能使放电产生的热量来不及扩散，从而把能量作用局限在很小的范围内，保持火花放电的冷极特性。 5）脉冲放电需要多次进行，并且多次脉冲放电在时间上和空间上是分散的，避开发生局部烧伤。 6）脉冲放电后的电蚀产物应能及时排放至放电间隙之外，使重复性放电能顺利进行。 电火花加工过程见图4所示。 图4 电火花加工过程示意图 组成：包括机床本体、脉冲电源、轴伺服系统（Z轴）、工作液的循环过滤系统和基于窗口的对话式软件操作系统。 1、机床本体：床身、工作台、主轴箱等组成。 1）床身：主要用于支承和连接工作台等部件，安放工作液箱等。 2）工作台：用于安装夹具和工件，并带动工件在X、Y向作往复运动。 3）主轴箱：用于装夹工具电极，并带动工具电极作Z向往复运动。 2、脉冲电源：其作用是把50Hz沟通电转换成高频率的单向脉冲电流。加工时，工具电极接电源正极，工件电极接负极。 3、轴向伺服系统：其作用是控制Z轴的伺服运动。 4、工作液循环过滤系统：由工作液、工作液箱、工作液泵、滤芯和导管组成。工作液起绝缘、排屑、冷却和改善加工质量的作用。每次脉冲放电后，工件电极与工具电极之间必须迅速恢复绝缘状态，否则脉冲放电就会转变为持续的电弧放电，影响加工质量。在加工过程中，工作液可把加工过程中产生的金属颗粒迅速从电极之间冲走，使加工顺利进行。工作液还可冷却受热的电极和工件，防止工件变形。 5、基于窗口的对话式软件操作系统：使用本操作系统，工具电极可以方便地对工件进行感知和对中等操作，可以将工具电极和工件电极的各种参数输入并生成程序，可以动态观察加工过程中加工深度的变化情况，还可进行手动操作加工和文件管理等。 四、线切割和电火花内容介绍 （1）线切割 1、线切割加工过程一般是： 进入WAP-2000线切割系统编程→工件准备（基准面）→工件装夹定位→控制机开启→按F7运行选择加工程序→F5人工对边→设置电加工参数→准备加工→加工零件→完成加工 2、在主菜单下按F1～F8就可以进入相应的菜单，按F8,则进入编程，其他菜单操作也一样。 在主菜单下按F8,则进入编程： 本内容将帮助您在最短的时间内学会使用“WAP-2000线切割系统”软件（图5）来编制加工程序。从工作过程上分析，整个“WAP-2000线切系统”编程过程分为：绘图、生成加工轨迹、仿真、生成G代码、校核G代码和传输G代码。下面举出简单例子说明： 图5 1）、作图（用实例说明） （1） 用鼠标选取屏幕右侧的图标菜单，屏幕右侧的菜单区出现基本的绘图命令直线、圆、圆弧和样条等命令项； （2） 选取命令菜单“直线”，选用“连续”、“正交”方式，屏幕左下角提示“输入起点”； （3） 键盘输入（0，0），按回车键，系统提示“输入终点”； （4） 键盘输入（100，0），按回车键，系统提示“输入终点”； （5） 键盘输入（100，50），按回车键，系统提示“输入终点”； （6） 键盘输入（0，50），按回车键，系统提示“输入终点”； （7） 键盘输入（0，0），按回车键，系统提示“输入终点”； （8） 结束命令，屏幕上出现100×50的矩形，绘图完成。 2）、生成加工轨迹 （1） 用鼠标选取屏幕右侧的图标菜单，屏幕右侧的菜单区出现轨迹生成、轨迹跳步等命令项； （2）选取命令菜单“轨迹