《特種加工》實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)

特種加工實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)閩南理工學(xué)院光電與機(jī)電工程系光電與測(cè)控教研室1、電火花成型加工一、目的及要求通過(guò)對(duì)EDM-350型數(shù)控電火花加工的實(shí)際觀看與上手操作，使學(xué)生深刻理解電火花的加工原理，熟悉數(shù)控電火花設(shè)備構(gòu)成及其技術(shù)范圍，了解電火花加工工件的過(guò)程和進(jìn)行初步操作。要求如下：1、正確闡述電火花加工的原理；2、熟悉數(shù)控電火花設(shè)備各組成部分，了解如何使用和操作； 3、了解所用電火花設(shè)備的技術(shù)規(guī)范；4、了解電極材料的選擇和如何考慮電極損耗； 5、初步掌握工件與電極的裝夾定位方法； 6、了解基本數(shù)控操作。 二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1、了解EDM-350型數(shù)控電火花成形機(jī)由哪些部分組成，各部分的用途及操作方法； 2、了解各種電極材料的加工性能、各種電極結(jié)構(gòu)、粗/精加工電極的獲得以及平動(dòng)電極加工；3、了解電極的加工與修復(fù)；4、了解設(shè)備粗、中、精加工電規(guī)準(zhǔn)情況和選用方法；5、了解設(shè)備各項(xiàng)技術(shù)規(guī)范；6、了解工作液的選用、工作液過(guò)濾循環(huán)裝置；7、動(dòng)手操作并初步掌握對(duì)工件和電極的裝夾與定位；8、動(dòng)手操作并初步掌握工件加工方法。三、主機(jī)各部分及其作用1、床身和立柱它主要是一個(gè)基礎(chǔ)構(gòu)，應(yīng)確保電極與工件之間的相互位置。2、工作臺(tái)主要是用來(lái)支撐和裝夾工件，容納工作液，使電極和工件浸在工作液中，起到冷卻、排屑作用。3、主軸頭有伺服進(jìn)給機(jī)構(gòu)、導(dǎo)向防扭機(jī)構(gòu)、輔助機(jī)構(gòu)三部分組成，它控制加工件與工具電極之間的放電間隙。4、工作液系統(tǒng)使工作液強(qiáng)迫循環(huán)。5、電極材料 電極材料必須是導(dǎo)電性能良好，損耗小，造型容易，并且具有加工穩(wěn)定、效率高、材料來(lái)源豐富、價(jià)格便宜等特點(diǎn)，常用電極材料有紫銅、石墨、黃銅、銅鎢合金和鋼、鑄鐵等。四、正確操作電火花成型機(jī)床要點(diǎn)1 準(zhǔn)備階段。在操作之前，首先有個(gè)準(zhǔn)備階段，包括看懂被加工件的圖紙和各項(xiàng)工藝要求，根據(jù)電極、模板形狀、尺寸規(guī)格，確定裝夾裝置和位置。 2 在裝夾前必須首先啟動(dòng)液壓系統(tǒng)，使其處于動(dòng)態(tài)，防止開(kāi)機(jī)后影響裝夾精度。 3 根據(jù)加工型孔的厚度、尺寸公差和表面粗糙度的要求，確定脈沖規(guī)準(zhǔn)，按粗、中、精關(guān)系，選擇電壓、電流、脈寬、間隔，確保穩(wěn)定加工。4 .一切準(zhǔn)備好后，可給工作液槽充油（工作液）。油面高低可根據(jù)加工的面積及粗、中、精規(guī)準(zhǔn)確定，一般高出工件表面 20100mm 。并調(diào)好沖油或抽油的壓力大小，如果沖油壓力過(guò)大，將造成液壓頭受反作用力過(guò)大，且會(huì)增加電極損耗；抽油力過(guò)大容易引起油杯內(nèi)空洞，引起放炮現(xiàn)象，抽力過(guò)小則排屑條件不好，加工不穩(wěn)定。 5 液壓頭的空載進(jìn)給速度，一般是每分鐘 100mm ，短路回升速度是進(jìn)給速度的 1 2 倍。為保證穩(wěn)定加工，電極進(jìn)給的深度，加工沖模時(shí)應(yīng)是刃口厚度的 1 . 52 . 5 倍。 6 . 型腔模加工大多采用上沖油形式，沖油壓力一般在 49kPa 。沖油壓力過(guò)大，電極損耗大，過(guò)小則排屑條件不好。型腔加工的深度控制與沖模不一樣，主要是按被加工型腔的尺寸要求來(lái)定。五、電火花加工的原理與特點(diǎn) 電火花加工是在一定的液體介質(zhì)中，利用脈沖放電對(duì)導(dǎo)電材料的電蝕現(xiàn)象來(lái)蝕除材料，從而使零件的尺寸、形狀和表面質(zhì)量達(dá)到預(yù)定技術(shù)要求的一種加工方法。1. 電火花加工原理： 進(jìn)行電火花加工時(shí)，工具電極和工件分別接脈沖電源的兩極，并浸入工作液中，或?qū)⒐ぷ饕撼淙敕烹婇g隙。通過(guò)間隙自動(dòng)控制系統(tǒng)控制工具電極向工件進(jìn)給，當(dāng)兩電極間的間隙達(dá)到一定距離時(shí)，兩電極上施加的脈沖電壓將工作液擊穿，產(chǎn)生火花放電。 在放電的微細(xì)通道中瞬時(shí)集中大量的熱能，溫度可高達(dá)10000以上，壓力也有急劇變化，從而使這一點(diǎn)工作表面局部微量的金屬材料立刻熔化、氣化，并爆炸式地飛濺到工作液中，迅速冷凝，形成固體的金屬微粒，被工作液帶走。這時(shí)在工件表面上便留下一個(gè)微小的凹坑痕跡，放電短暫停歇，兩電極間工作液恢復(fù)絕緣狀態(tài)。 緊接著，下一個(gè)脈沖電壓又在兩電極相對(duì)接近的另一點(diǎn)處擊穿，產(chǎn)生火花放電，重復(fù)上述過(guò)程。這樣，雖然每個(gè)脈沖放電蝕除的金屬量極少，但因每秒有成千上萬(wàn)次脈沖放電作用，就能蝕除較多的金屬，具有一定的生產(chǎn)率。 在保持工具電極與工件之間恒定放電間隙的條件下，一邊蝕除工件金屬，一邊使工具電極不斷地向工件進(jìn)給，最后便加工出與工具電極形狀相對(duì)應(yīng)的形狀來(lái)。因此，只要改變工具電極的形狀和工具電極與工件之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)方式，就能加工出各種復(fù)雜的型面。工具電極常用導(dǎo)電性良好、熔點(diǎn)較高、易加工的耐電蝕材料，如銅、石墨、銅鎢合金和鉬等。在加工過(guò)程中，工具電極也有損耗，但小于工件金屬的蝕除量，甚至接近于無(wú)損耗。2.電火花加工的條件（1）必須采用脈沖電源，以形成瞬時(shí)的脈沖放電。（2）必須采用自動(dòng)進(jìn)給調(diào)節(jié)裝置，以保持工具電極與工件電極間微小的放電間隙。（3）火花放電必須在具有一定絕緣強(qiáng)度的液體介質(zhì)（工作液）中進(jìn)行，如煤油、造化液、去離子水等。工作液除有利于產(chǎn)生脈沖式的火花放電外，而且有利于排出放電過(guò)程中產(chǎn)生的電蝕產(chǎn)物和冷卻電極以及工作表面。六、注意事項(xiàng)：1. 開(kāi)機(jī)操作前，要穿好工作服，做好操作準(zhǔn)備工作。2. 電火花機(jī)床必須在專(zhuān)人指導(dǎo)下進(jìn)行操作，不允許未經(jīng)許可自行操作。3. 在放電加工前，應(yīng)仔細(xì)安裝好工件，找正工具電極和工件的相對(duì)位置。4. 電火花成型機(jī)床工作液為易燃煤油，必須配備干粉滅火器，以防運(yùn)行中發(fā)生火災(zāi)，并且操作者操作前必須掌握干粉滅火器的使用方法。5. 工作油箱中的工作液面高度必須高出被加工工件50mm以上，以防止工作液著火燃燒。6. 在放電加工過(guò)程中，嚴(yán)禁手或身體各部位觸摸卡頭和電極線。7. 在操作過(guò)程中如發(fā)生意外，首先要按下操作面板上的紅色急停按扭，再拔下插頭，檢查事故原因，待排除故障后再開(kāi)機(jī)，啟動(dòng)時(shí)間間隔不得小于50秒。8. 操作過(guò)程中，進(jìn)行移動(dòng)操作時(shí)要特別小心，必須確認(rèn)移動(dòng)行程中沒(méi)有阻擋物，以防撞壞電極和工件，或造成移動(dòng)軸伺服過(guò)載甚至損壞機(jī)床。9. 火花成形機(jī)床加工過(guò)程中，操作者不能隨意離開(kāi)機(jī)床，仔細(xì)觀察放電狀態(tài)，以防意外事故的發(fā)生。10. 電火花機(jī)床操作完畢，要將工作液回放到儲(chǔ)液槽中，拔下插頭切斷電源，清掃機(jī)床，收撿工具，打掃場(chǎng)地衛(wèi)生。2. 數(shù)控電火花線切割加工一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?（1） 了解數(shù)控線切割機(jī)床的組成、工作原理、操作方法和加工對(duì)象。（2） 了解工件的裝夾過(guò)程及找正方法。（3） 了解線切割加工工件的工藝性。二、實(shí)驗(yàn)要求:1）掌握線切割加工原理、特點(diǎn)及應(yīng)用范圍。2）掌握3B和G代碼線切割編程方法3）了解高速走絲和低速走絲線切割加工脈沖電源，影響線切割工藝指標(biāo)的因素，線切割加工工藝及應(yīng)用。三、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容:1、工件裝夾、找正，對(duì)刀、鉬絲安裝、電極安裝3B代碼的編程 。 3B程序的編程格式。簡(jiǎn)單零件手工編程練習(xí)2數(shù)控線切割機(jī)床典型零件加工實(shí)例2電火花成形機(jī)床電火花成形機(jī)床2電火花機(jī)床的維護(hù)與保養(yǎng)、加工過(guò)程中問(wèn)題的處理.四、實(shí)驗(yàn)步驟1（1）講授實(shí)驗(yàn)的目的和要求；實(shí)驗(yàn)的紀(jì)律、安全教育。（2）電火花機(jī)床的功能和操作使用方法。2工件裝夾、找正；鉬絲的安裝、紫銅電極的安裝。33B代碼格式、3B程序的介紹，簡(jiǎn)單手工編程練習(xí)。（1）3B代碼的格式：B X B Y B J G Z 其中：B間隔符，它的作用是將X、 Y、 J數(shù)碼區(qū)分開(kāi)來(lái)；X、Y表示增量（相對(duì)）坐標(biāo)值；J表示加工線段的計(jì)數(shù)長(zhǎng)度；G表示加工線段的計(jì)數(shù)方向；Z表示加工指令；例如：B1000 B2000 B2000 G Y L2整個(gè)程序的最后，應(yīng)有停機(jī)符“D”，表示程序結(jié)束，加工完畢。（2）程序的介紹(a)坐標(biāo)系與坐標(biāo)值X、 Y、的確定 平面坐標(biāo)系是這樣規(guī)定的： 面對(duì)機(jī)床操作臺(tái)，工作臺(tái)平面為坐標(biāo)系平面，左右方向?yàn)閄軸，且右方向?yàn)檎?；前后方為Y軸，前方為正。編程時(shí)，采用相對(duì)坐標(biāo)系，即坐標(biāo)系的原點(diǎn)隨程序段的不同而變化。加工直線時(shí)，以該直線的起點(diǎn)為坐標(biāo)系的原點(diǎn)，X、 Y、取該直線終點(diǎn)的坐標(biāo)值；加工圓弧時(shí)，以該圓弧的圓心為坐標(biāo)系的原點(diǎn)，X、 Y取該圓弧起點(diǎn)的坐標(biāo)值，單位為m。坐標(biāo)值的負(fù)號(hào)不寫(xiě)。（b）計(jì)數(shù)方向G的確定 不管是加工直線還是圓弧,計(jì)數(shù)方向均按終點(diǎn)的位置確定。加工直線時(shí)，終點(diǎn)靠近哪個(gè)軸，則計(jì)數(shù)方向取該軸，加工與坐標(biāo)軸成45角的線時(shí)，計(jì)數(shù)方向取X軸、Y軸均可，記作：GX或GY；加工圓弧時(shí)，終點(diǎn)靠近哪個(gè)軸，則計(jì)數(shù)方向取另一個(gè)軸，加工圓弧的終點(diǎn)與坐標(biāo)軸成45時(shí)，計(jì)數(shù)方向取X軸、Y軸均可，記作：GX或GY。 （c）計(jì)數(shù)長(zhǎng)度J的確定 計(jì)數(shù)長(zhǎng)度是在計(jì)數(shù)方向的基礎(chǔ)上確定的。計(jì)數(shù)長(zhǎng)度是被加工的直線或圓弧在計(jì)數(shù)方向坐標(biāo)軸上投影的絕對(duì)值總和，其單位為m。 （d）加工指令Z的確定 加工直線時(shí)有四種加工指令:L1 、 L 2、 L 3、L4，當(dāng)直線在第I象限（包括X軸而不包括Y軸）時(shí)，加工指令記作L 1;當(dāng)處于第II象限（包括X軸而不包括Y軸）時(shí)，記作L2；L3 、L 4 、依此類(lèi)推。加工順時(shí)針圓弧時(shí)有四種加工指令: SR1 、SR2 、SR3 、SR 4。當(dāng)圓弧的起點(diǎn)在第I象限（包括Y軸而不包括X軸）時(shí)，加工指令記作SR1 ; 當(dāng)起點(diǎn)在第II象限（包括X軸而不包括Y軸）時(shí)，記作SR2 ；SR3 、SR 4、 依此類(lèi)推。加工逆時(shí)針圓弧時(shí)有四種加工指令：NR1 、NR2 、NR 3、NR4 。當(dāng)圓弧的起點(diǎn)在第I象限（包括X軸而不包括Y軸）時(shí)，加工指令記作NR1 ; 當(dāng)起點(diǎn)在第II象限（包括Y軸而不包括X軸）時(shí)，記作NR2 ；NR3 、NR4 依此類(lèi)推。1 編程實(shí)例與加工（如下圖）。 （1）程序的編程方法（a）確定加工路線（b）計(jì)算各段曲線的坐標(biāo)值（c）3B格式編寫(xiě)示例000 B0 B2000 B2000 GY L2001 B0 B10000 B10000 GY L2002 B0 B10000 B20000 GX NR4003 B0 B10000 B10000 GY L2004 B30000 B8084 B30000 GX L3005 B0 B23920 B23920 GY L 4 006 B30000 B8084 B30000 GX L 4007 B0 B2000 B2000 GY L 4008 D(2) 加工準(zhǔn)備 檢查貯絲筒運(yùn)動(dòng)、導(dǎo)輪運(yùn)動(dòng)、工作臺(tái)往復(fù)運(yùn)動(dòng)是否靈活。 根據(jù)工件厚薄調(diào)整好上下絲架的距離。 夾具、工件、工作臺(tái)面要仔細(xì)做好清潔工作，緊固夾具，校正工件后，將工件夾緊。 根據(jù)工件調(diào)整好高頻參數(shù)，開(kāi)啟高頻電源及控制器的電源。（3）加工操作開(kāi)啟電源、計(jì)算機(jī)進(jìn)入加工狀態(tài)輸入程序，進(jìn)行模擬加工，檢驗(yàn)編程是否正確，若顯示圖形不正確需修改程序。進(jìn)行聯(lián)機(jī)及加工操作，注意觀察加工時(shí)機(jī)床的運(yùn)行狀態(tài)。加工完成后，卸去工件，注意不要將鉬絲碰傷、碰斷；關(guān)斷高頻電源及控制器電源；打掃清理機(jī)床，將工具放回原處。2、加工示例二（1）實(shí)驗(yàn)?zāi)康模赫莆蘸?jiǎn)單零件的線切割加工程序的手工編制技能；熟悉ISO代碼編程及3B格式編程；熟悉線切割機(jī)床的基本操作。（2）實(shí)驗(yàn)要求通過(guò)實(shí)習(xí)，學(xué)生能夠根據(jù)零件的尺寸、精度、工藝等要求，應(yīng)用ISO代碼或3B格式手工編制出線切割加工程序，并且使用線切割機(jī)床加工出符合圖紙要求的合格零件。（3）實(shí)驗(yàn)設(shè)備DK7720E型線切割機(jī)床。（4）常用ISO編程代碼 G92 X- Y-：以相對(duì)坐標(biāo)方式設(shè)定加工坐標(biāo)起點(diǎn)。 G27 ：設(shè)定XY/UV平面聯(lián)動(dòng)方式。 G01 X- Y-（U- V-）：直線插補(bǔ)。 X Y：表示在XY平面中以直線起點(diǎn)為坐標(biāo)原點(diǎn)的終點(diǎn)坐標(biāo)。 U V：表示在UV平面中以直線起點(diǎn)為坐標(biāo)原點(diǎn)的終點(diǎn)坐標(biāo)。 G02 U- V- I- J-：順圓插補(bǔ)指令。G03 X- Y- I- J-：逆圓插補(bǔ)指令。 以上G02、G03中是以圓弧起點(diǎn)為坐標(biāo)原點(diǎn)，X、Y（U、V）表示終點(diǎn)坐標(biāo)，I、J表示圓心坐標(biāo)。 M00 ：暫停。 M02 ：程序結(jié)束。（5）3B程序格式 :分隔符號(hào)；：坐標(biāo)值；：坐標(biāo)值；:計(jì)數(shù)長(zhǎng)度；：計(jì)數(shù)方向；：加工指令。 零件二（6）加工實(shí)例 工藝分析： 加工如圖 14所示零件外形，毛坯尺寸為6060，對(duì)刀位置必須設(shè)在毛坯之外，以圖中點(diǎn)坐標(biāo)（-20,-10）作為起刀點(diǎn)，點(diǎn)坐標(biāo)（-10，-10）作為起割點(diǎn)。為了便于計(jì)算，編程時(shí)不考慮鉬絲半徑補(bǔ)償值。逆時(shí)鐘方向走刀。ISO程序：程序注解G92 X-20000 Y-10000 以點(diǎn)為原點(diǎn)建立工件坐標(biāo)系，起刀點(diǎn)坐標(biāo)為（-20，-10）；G01 X10000 Y0 從點(diǎn)走到點(diǎn)，點(diǎn)為起割點(diǎn)；G01 X40000 Y0 從點(diǎn)到點(diǎn)； G03 X0 Y20000 I0 J10000 從點(diǎn)到點(diǎn)；G01 X-20000 Y0 從點(diǎn)到點(diǎn)；G01 X0 Y20000 從點(diǎn)到點(diǎn)；G03 X-20000 Y0 I-10000 J0 從點(diǎn)到點(diǎn)；G01 X0 Y-40000 從點(diǎn)到點(diǎn)；G01 X-10000 Y0 從點(diǎn)回到起刀點(diǎn)；M02 程序結(jié)束。