数控电火花线切割加工实验.docx
《数控电火花线切割加工实验.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《数控电火花线切割加工实验.docx（16页珍藏版）》请在冰点文库上搜索。
数控电火花线切割加工实验
数控电火花线切割加工实验
一、实验目的
1．了解数控线切割机床加工的原理、特点和应用以及编程方法和格式。
2．了解计算机辅助加工的概念和加工过程。
3．熟悉数控线切割机床的操作方法。
二、实验内容
1．简单图形手工编程练习；
2．设计创意图形并用计算机修改及自动编程；
3．加工创意图形；
三、实验设备
1．硬件设备；计算机，扫描仪，线切割机床。
2．软件：
图形矢量化软件，图形修改软件，数控线切割机床控制软件。
四、线切割加工介绍
1．线切割加工原理、特点和应用
线切割加工是线电极电火花加工的简称，是电火花加工的一种，其基本原理如图所示。
被切割的工件作为工件电极，钼丝作为工具电极，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。
钼丝与工件之间施加足够的具有一定绝缘性能的工作液（图中未画出）。
当钼丝与工件的距离小到一定程度时，在脉冲电压的作用下，工作液被击穿，在钼丝与工件之间形成瞬间放电通道，产生瞬时高温，使金属局部熔化甚至汽化而被蚀除下来。
若工作台带动工件不断进给，就能切割出所需要的形状。
由于贮丝筒带动钼丝交替作正、反向的高速移动，所以钼丝基本上不被蚀除，可使用较长的时间。
线切割机床程序输入方法有三种：
键盘输入，穿孔纸带输入和磁盘输入。
线切割能加工各种高硬度、高强度、高韧性和高脆性的导电材料，如淬火钢、硬质合金等。
加工时，钼丝与工件始终不接触，有0.01mm左右的间隙，几乎不存在切削力；能加工各种冲模、凸轮、样板等外形复杂的精密零件及窄缝等；尺寸精度可达0.02~0.01mm，表面粗糙度Ra值可达1.6m。
2．数控线切割机床组成部分
数控线切割机床的外形如图所示，其组成包括机床主机、脉冲电源和数控装置三大部分。
（1）机床主机部分
机床主机部分由运丝机构、工作台、床身、工作液系统等组成。
运丝机构:
电动机通过联轴节带动贮丝筒交替作正、反向转动，钼丝整齐地排列在贮丝筒上，并经过丝架作往复高速移动（线速度为9m/s左右）。
工作台:
用于安装并带动工件在工作台平面内作X、Y两个方向的移动。
工作台分上下两层，分别与X、Y向丝杠相连，由两个步进电机分别驱动。
步进电机每接收到计算机发出的一个脉冲信号，其输出轴就旋转一个步距角，通过一对齿轮变速带动丝杠转动，从而使工作台在相应的方向上移动0.01mm。
工作台的有效行程为250×320mm。
床身用于支承和连接工作台、运丝机构、机床电器、及存放工作液系统。
工作液系统由工作液、工作液箱、工作液泵和循环导管组成。
工作液起绝缘、排屑、冷却的作用。
每次脉冲放电后，工件与钼丝之间必须迅速恢复绝缘状态，否则脉冲放电就会转变为稳定持续的电弧放电，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。
（2）脉冲电源
脉冲电源又称高频电源，其作用是把普通的50Hz交流电转换成高频率的单向脉冲电压。
加工时，钼丝接脉冲电源负极，工件接正极。
（3）数控装置
数控装置以PC机为核心，配备有其他一些硬件及控制软件。
加工程序可用键盘输入或磁盘输入。
通过它可实现放大、缩小等多种功能的加工，其控制精度为±0.001mm，加工精度为±0.001mm。
五、线切割加工程序的编制方法
1．程序格式
NRBXBYBJGZ
——————————
程圆间X间Y间计计加
序弧隔坐隔坐隔数数工
段半符标符标符长方指
号径值值度向令
其中间隔符B的作用是将X、Y、J数码区分开来。
这种程序格式称为“三B格式”。
加工直线时，R为零。
在一个完整程序的最后应有停机符“FF”，表示程序结束。
（1）坐标系和坐标值X、Y的确定
平面坐标系是这样规定的：
面对机床操作台，工作台平面为坐标平面，左右方向为X轴，且右方为正；前后方向为Y轴，且前方为正。
坐标系的原点随程序段的不同而变化：
加工直线时，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；加工圆弧时，以该圆弧的圆心为坐标系的原点X、Y取该圆弧起点的坐标值。
坐标值的负号均不写，单位为µm。
（2）计数方向G的确定
不管是加工直线还是圆弧，计数方向均按终点的位置来确定。
具体确定的原则如下：
加工直线时，计数方向取直线终点靠近的那一坐标轴。
例如，在图中，加工直线OA，计数方向取X轴，记作GX；加工OB，计数方向取Y轴，记作GY：
加工OC，计数方向取X轴、Y轴均可，记作GX或GY。
加工圆弧时，终点靠近何轴，则计数方向取另一轴。
例如：
在中，加工圆弧AB，计数方向取X轴，记作GX；加工MN，计数方向取Y轴，记作GY；加工PQ，计数方向取X轴、Y轴均可，记作GX或GY。
（3）计数长度J的确定
计数长度是在计数方向的基础上确定的，是被加工的直线或圆弧在计数方向的坐标轴上投影的绝对值总和，单位为µm。
例如，在图中，加工直线OA，计数方向为X轴，计数长度为OB，数值等于A点的X坐标值。
在图中，加工半径为0.5mm的圆弧MN，计数方向为X轴，计数长度为500×3=1500µm，即MN中三段90º圆弧在X轴在投影的绝对值总和，而不是500×2=1000µm。
（4）加工指令Z的确定
加工直线时有四种加工指令：
L1、L2、L3、L4。
如图所示，当直线处于第I象限（包括X轴而不包括Y轴）时，加工指令记作L1；当处于第II象限（包括Y轴而不包括X轴）时，记作L2，L3，L4依此类推。
加工顺圆弧时有四种加工指令：
SR1、SR2、SR3、SR4。
如图所示，当圆弧的起点在第I象限（包括Y轴而不包括X轴）时，加工指令记作SR1；当起点在第II象限（包括X轴而不包Y轴）时，记作SR2；SR3、SR4依此类推。
加工逆圆弧时有四种加工指令：
NR1、NR2、NR3、NR4。
如图所示，当圆弧的起点在第I象限（包括X轴而不包括Y轴）时，加工指令记作NR1；当起点在第II象限（包括Y轴而不包括X轴）时，记作NR2；NR3、NR4依此类推。
2．编程方法
以图所示样板零件为例，介绍编程方法。
（1）确定加工路起。
起始点为A，加工路线按照图中所标的①②……⑧进行，共分八个程序段。
其中①为切入程序段，⑧为切出程序段。
（2）计算坐标值。
按照坐标系和坐标X、Y的规定，分别计算①～⑧程序段的坐标值。
（3）填写程序单，按程序标准格式逐段填写N、R、B、X、B、Y、B、J、G、Z，见表2。
注意：
表中的G、Z两项需转换成计算机能识别的代码形式，具体转换见表1。
例如，GY和L2的代码为89输入计算机时，只需输入89即可。
六、图形矢量化、修改说明书
1．矢量化转换
图形扫描后，需进行矢量化转换，其转换步骤如下：
（1）调出图形。
打开F:
\User\UI\YH\>目录，双击Y.exe文件，进入矢量化转换软件画面。
矢量化转换软件采用全键盘操作方式。
画面顶部菜单栏有“文件、显示、自动、退出”四个选项。
用大键盘上的“+”、“-”号移动光标可对四个选项进行选择。
首先选中“文件”项，按回车键，出现蓝色的文件名为“/※.TIF”的文件框。
框内显示根目录下的子目录名称。
此时用“、←、↓、↑”键选择刚扫描的图形所存的子目录[user]，回车确认后，选择下一级子目录[ul]，选中自己的TIF文件后回车，图形显示在画面上。
（2）图形处理。
用键盘上的“+”、“-”键移动光标，选择菜单栏上的“自动”选项，回车后出现菜单，内有“线图、块图、退出”三选项。
用上、下箭头键移动光标至“块图”上，按回车键，处理后的图形显示在画面中央，然后再按空格键。
（3）矢量化转换。
用“+”、“-”键选择“退出”选项，回车后图形转到矢量化界面。
此时，按小键盘上的“+”、“-”键可对图形进行放大或缩小。
按“L”键，用直线对图形进行矢量化转换，图形转换完成后，按“Y”存盘，计算机自动退出矢量化转换界面，回到目录状态。
2．图形修改
矢量化转换后，可在YH线切割自动编程系统中调出并进行修改，使之符合线切割加工工艺，满足图形设计者的要求，以实现数据传送、机床切割。
在F:
\User\U1\YH\>目录下双击YH.exe文件，出现“线切割自动编程系统”软件封面，按空格键进入系统，其具体操作画面如下图所示：
（1）调出图形
①第一次调出图形用鼠标点取画面右上方内有S的白色方块，自己设计的图形就会出现在屏幕中央。
用鼠标点选左下方图号旁边的方框，出现一小数字键盘，输入此图形的文件名，回车后为此图形附名存盘（切记：
第一次调出图形后一定要先附名存盘）。
文件名一般用自己的学号。
②调出已有文件名的图形用鼠标点取菜单栏中的文件选项下的读盘选项，弹出子菜单，然后选取其中的图形一项，屏幕的左上方会出现文件框。
在文件框中选取自己设计的图形文件名，此时文件名则变为黄色，单击文件框左上角小方块，则自己设计的图形出现在绘图窗的中央，其中心为坐标系的原点。
（2）工件缩放
点取图标栏中的辅助线图标，把光标移到图形最长方向的最远点，光标变为X形。
按住鼠标左键移动鼠标画一水平或垂直直线，其长度与图形最大长度一致，屏幕上有一对话框，线程栏显示图形最大长度。
确认后点取编辑选项中工件缩放选项，出现参数窗。
可用键盘或鼠标输入缩放比例。
大于1工件放大，小于1则工件缩小。
图形控制在35~40毫米之间。
回车确认后，图形即放大或缩小。
（3）存盘
调整好图形大小后，应及时存盘。
用鼠标点取画面左下方图号旁边的方框，出现小数字键盘，回车（存盘）重写以前保存的图形文件，则所做的工作已存盘。
（4）检验图形的封闭性
图形保存后，点选图标栏中的火花图标，然后把光标移到画图区。
如果图形有断点即图形不封闭，则图形会全部或部分消失。
此时不可存盘。
重新读盘，调出上一次的存盘结果，然后用直线图标把断点连接好。
直线图标的使用方法见后面。
图形连接封闭后再次存盘，然后用火花键验证，直到图形完整性不被破坏为止。
（5）调整图形位置
①图形平移图形位置、方向如果与原图不符，可点取编辑选项中平移中的坐标轴平移选项，此时光标变为+形，图标栏下方有一工具箱。
用鼠标左键点取坐标系中的任意一点，鼠标所点之外即为新的坐标系原点，图形移动到Y轴（或X轴）的一侧，用鼠标点按工具箱，光标复原。
②图形镜像选取编辑栏中的镜像项，如果图形是左右反向，则选取垂直轴，如果图形是上下反向，则选取水平轴；光标变为口状后，用鼠标点按Y轴（或X轴）的另一侧，则图形镜像完毕。
③图形删除选取杂项中的有效区，把光标放在所要保留的图形的左上方，按住鼠标左键不松开并拖动鼠标，则出现一方框，使方框框住所要的图形，松开左键，出现“删除认可”对话框，选择“Yes”项，则方框外的图形被删除。
最后，重新运用编辑中的平移功能，将图形放回到坐标系的中间位置，整个调整工作完成。
（6）修改图形
修改图形主要运用七种图标工具，即点、直线、圆、切圆弧、剪刀、火花和毛笔等。
其中剪刀、火花和毛笔是清理工具，点、直线、圆和切圆是绘图工具。
①剪刀点按图标框中的剪刀图标，则图标框下端出现工具箱，同时绘图窗中光标变为小剪刀。
将剪刀移至要去掉的线段上，当线段变为红色且剪刀变为手指状，按鼠标左键，则该线段去掉。
每次运用剪刀功能后，若想使用其它功能，必须把剪刀放回工具箱方可。
②火花线切割要求加工的图形为封闭图形。
当所改的图形已是封闭的图形后，每次在修改的过程中只要按一次火花键，然后把光标移至绘图窗中，则图形中封闭图形以外的线段自动全部去掉。
这在修图过程中既可检查图形的封闭性，又能省去剪线段的时间。
建议每次用火花键之前先存盘，以免修改过的图形丢失。
③毛笔其功能是清洁画面。
它不要求图形的封闭性，只是去掉图形上没用的点、临时性线段和剪切后残留的痕迹，使画面干净整洁。
其使用方法和火花键相同。
④点用鼠标点按点图标，将光标移至绘图窗上所要点的位置上，按鼠标左键，屏幕上出现标有当前位置的参数窗。
此时可对参数窗进行修改，位置确定后确认，则完成点的绘制。
⑤直线鼠标点按直线图标后将光标移至绘图窗上要画直线的一个点的位置，此时如果光标变为X状，则指到了线段的交点（或终点），如果光标变为手指状，则指到了线段上；按住鼠标左键并拖动鼠标至另一点，直至光标恢复为X状或手指状，松开鼠标左键，确认屏幕上出现的直线对话框的“Yes”按钮，直线输入完毕。
⑥圆点按圆图标后将光标移至绘图窗上，光标指到要画圆的圆心位置后，按住鼠标左键并拖动鼠标向外，屏幕上会出现一黄色（或红色）圆且圆的半径随鼠标的移动而改变，圆的大小合适后，松开鼠标左键，确认屏幕上出现的圆对话框的“Yes”按钮，圆输入完毕。
⑦圆弧点按圆弧图标后将光标移至绘图窗上，光标指到要画圆弧的一个点上，使光标变为X或手指状，按住鼠标左键并拖动鼠标至另一点使光标同样变为X或手指状，此时这两点之间画上一条蓝色直线。
松开鼠标左键并把光标指在蓝线上，光标变为手指状后，按住鼠标左键并拖动鼠标，则直线变成圆并随
鼠标移动而扩大或缩小。
如果此时圆是红色，松开鼠标后，即已确认，圆变为黄色。
如果此时圆是蓝色，记住屏幕上圆弧对话框中的半径值，松开鼠标左键，如果对话框中半径值不变，则按“Yes”按扭确认：
如果半径值发生变化，点按半径后边的数字，出现小键盘图框，输入记住的半径值后回车，再按“Yes”确认，圆弧输入完毕。
每次画完所需的线段后，用剪刀剪去不要的线段中的一条，破坏它的封闭性，再用火花去掉其它不封闭的线段，可加快修改速度。
（7）近镜和移动
在整个修图过程中，如有图形看不清的，可利用编辑项中的近镜功能。
点取近镜后，光标变为十形。
将光标放在要放大部位的附近，按住鼠标左键并拖动鼠标，出现一方框，框住要放大的部位后，松开左键，该部位放大，方框越大，则放大比例越小，方框越小，则放大比例越大。
在同一放大区域看图形的不同位置，可按鼠标右键。
但光标不可点在图形的线段上，否则，此线段则按其性质自动延伸。
用鼠标点放大窗左上方的方框可取消近镜功能。
（8）模拟切割
图形修改完毕后，需进行模拟切割，点取编程中的切割编程选项，图标栏的下方出现工具箱，光标变为丝架形式，屏幕右上角显示“丝孔”字样，提示选择起切点位置。
起切点位置应设在图形左方最突出点的左方或上方最突出点的上方，距离约为3毫米。
光标点在此位置后按住左键拉出一条直线至最高点使光标变为X形，松开左键，该点出现红色心形标志，屏幕右上方有一参数窗，按Yes确认，出现图形窗。
图形窗中红心的位置是最高点的交点位置。
有两条黄色线向两侧伸开。
把光标移到任一条线上，变为手指状后点按，然后按认可键，图形窗消失，图形上有一火花沿图形轮廓线走一圈，直至回到起切点并显示OK。
把丝架放回工具箱，屏幕左上角出现“工件厚度”窗口。
不输入数字直接回车，显示加工长度并有子菜单出现。
选择退出，系统返回主屏幕，则模拟切割完毕。
（10）图形修改注意事项
①在修改图形前一定要先用直线把图形连成封闭图形。
②修改图形时，优先考虑用直线修改，必要时用切圆修改。
③改图过程中一定要注意及时存盘。
（11）关机步骤
①在YH软件界面选择，“文件”——“退出”选项，退出YH软件。
②关闭计算机主机及显示器开关。
七、数控线切割机床操作方法
1．机床按钮面板
按钮面板如下图所示
SB1——总停钮HL1——电源灯
SB2——运丝开HL2——运丝机构指示灯
SB3——水泵开HL3——水泵指示灯
SA3——脉冲电源开关HL4——脉冲电源指示灯
A——电流表
①运丝开按钮SB2——按下SB2，运丝机构开始工作，HL2运丝指示灯熄灭。
②水泵开按钮SB3——按下SB3，水泵开始工作，HL3水泵指示灯熄灭。
③脉冲电源开关按钮SA3——按下SA3，脉冲电源接通。
再次按下则关闭脉冲电源。
④总停按钮SBI——按下SB1，运丝机构及水泵同时停止。
HL1，HL2，HL3指示灯同时亮起。
2．高频脉冲电源高频脉冲电源是线切割加工中提供加工电源的部件。
调节功能如下：
（1）功率管个数选择开关。
共4个开关，全部开通时加工峰值电流最大。
全部关闭时峰值电流最小。
（2）脉冲宽度开关，共分六档，可调节脉冲电流脉宽。
脉宽大时，放电能量大，可加工较厚材料。
加大脉宽还可加快加工速度，但对表面质量有影响。
（3）脉间比例旋钮，可调节脉冲脉间和脉冲所占时间的比例。
脉间比例的调整，可提高加工的稳定性。
3．控制系统
CNC—10控制系统置于控制用PC机的电子盘内。
每次开机自动启动。
控制界面分为三个功能区：
（1）状态标志
位于界面上端。
包括计时牌，电机状态，高频状态，间隙电压指示。
①计时牌：
用于记录加工时间。
②电机状态：
用于监控驱动工作台伺服运动的LY方向电机的开关状态。
为ON时，工作台电机处于等待控制信号状态，无法手动。
为OFF时，工作台脱离控制。
③高频状态：
用于监控高频电源状态。
为ON时，表示开通高频电源，可启动加工功能。
关断时，为OFF，该状态不可启动加工功能，只能进行模拟。
④间隙电压：
用于监控放电间隙的平均电压波形。
（2）图形跟踪显示
可显示加工工件的图形轮廓，加工轨迹或相对坐标、加工代码。
可用F10键切换这几种状态的显示。
可做到实时监控。
该窗口下方有局部放大窗按钮、图形
显示调整组，可用来调整图形显示状态。
（3）加工控制功能块
加工控制功能块包括十个功能键：
①加工单击（或w键）进入加工方式。
（高频电源开关SA3处于开启状态）。
②暂停单击（或p键）中止当前功能。
③复位单击（或R键）按下暂停键后再按复位键将中止当前一切工作，消除数据，关闭高频和电机。
④单段单击（或S键）以插补方式运行当前程序段。
⑤检查单击（或T键）。
⑥模拟单击（或D键）以图形方式模拟加工过程。
⑦定位单击（或C键）系统可作对中心、定端面的操作。
⑧读盘单击（或L键）可读入数据盘上的ISO和3B代码文件。
⑨回退单击（或B键）系统回退。
⑩回零单击（或I键）系统自动回到起切点初始位置。
4．网络文件传送
在工作站上修改完毕的图形位于网络服务器的磁盘中，路径名为F:
\USER\U1\YH。
传送方式见应用实例。
5．应用实例
（1）机床电气操作
①开机床总开关SQ。
②开控制柜钥匙开关，CNC—10控制系统自动启动。
（2）控制软件操作及网络文件传输
①用画面左上角的窗口切换标志YH，使系统切换到YH系统。
退出YH系统。
②进入C盘，运行WS批处理文件。
③在提示语PleaseinputthecopycommondThenpress^ZandENTER出现后，输入文件拷贝命令：
copyf:
\User\U1\YH\.*C:
\Shixi
在直线上方敲入同学的图形文件名。
敲入命令后，用ctrl+z及回车键完成操作。
至此文件网络传输工作完成，图形文件保存在C盘的子目录SHIXI。
④进入E盘，运行YH编程软件。
在进入YH后，用菜单中读盘命令将自己的图形调出。
⑤利用YH软件对修改后的图形进行模拟切割。
所有参数及补偿值都用缺省值。
⑥模拟切割完成后，用菜单选项中的送控制台功能进入CNC—10软件界面。
（3）切割工件
①按下SB2，开动运丝机构。
②按下SB3，开动水泵。
③用手动对刀，使工具电极丝接近工件，但不要接触。
④在CNC-10界面中，将电机状态监控与高频状态监控切置为OFF，用模拟功能进行切割模拟。
⑤模拟正确后，按下机床SA3按钮，启动脉冲电源。
⑥在CNC—10控制界面中，将电机状态监控与高频状态监控皆置为ON，单击加工功能键进入加工状态。
升级会员 