數(shù)控線切割教案

1、數(shù)控線切割教案 一、教學(xué)目的及要求 1了解數(shù)控線切割加工的工作原理、特點(diǎn)和應(yīng)用。 2了解數(shù)控線切割的編程方法和格式。 3了解計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)及加工的概念和加工過程。 4熟悉并嚴(yán)格遵守安全操作規(guī)程。 二、教學(xué)進(jìn)程（總時(shí)間1.5天）單元內(nèi) 容進(jìn)行方式具體內(nèi)容和要求時(shí) 間備 注1數(shù)控線切割加工介紹講解與示范1數(shù)控線切割機(jī)床及組成部分2實(shí)際操作演示及具體的操作方法1小時(shí)2數(shù)控線切割模擬加工課堂講解1數(shù)控線切割加工的原理、特點(diǎn)及 應(yīng)用2數(shù)控線切割手工編程方法1.5小時(shí)學(xué)生獨(dú)立操作1用3b語言完成圖形的手工編程2上機(jī)模擬加工1小時(shí)3數(shù)控線切割實(shí)踐操作講解 caxa編程軟件的使用方法0.5小時(shí)可在學(xué)生切割件時(shí)

2、，分組進(jìn)行電火花加工訓(xùn)練學(xué)生獨(dú)立操作1繪制或在計(jì)算機(jī)上設(shè)計(jì)創(chuàng)意圖形2利用caxa軟件修改圖形，然后 自動(dòng)生成iso代碼3在線切割機(jī)床上加工創(chuàng)意件4清洗、塑封創(chuàng)意件4小時(shí)4電火花成型加工講解演示1講解電火花高速小孔加工機(jī)的原 理并演示加工盲孔、小孔的過程2講解電火花成型加工的原理并演 示加工模具的過程2.5小時(shí) 三、教具 1不銹鋼板料，典型加工實(shí)物。 2數(shù)控線切割原理掛圖。 3掃描儀，計(jì)算機(jī)，caxa編程軟件。數(shù)控線切割講授內(nèi)容 一、數(shù)控線切割加工原理 電火花線切割加工(wire cut electrical discharge machining,簡稱wedm)是在電火花加工基礎(chǔ)上于50年代末

3、在蘇聯(lián)發(fā)展起來的一種新工藝，使用線狀電極（鉬絲或銅絲）靠火花放電對工件進(jìn)行切割，故稱電火花線切割。它已獲得廣泛的應(yīng)用，目前國內(nèi)外的線切割機(jī)床都采用數(shù)字控制,數(shù)控線切割機(jī)床已占電加工機(jī)床的60%以上。 1數(shù)控電火花線切割加工的基本原理、特點(diǎn)、分類及應(yīng)用范圍1）電火花線切割加工的基本原理 圖1 電火花線切割加工原理電火花線切割加工的基本原理如圖1 所示。被切割的工件作為工件電極，電極絲作為工具電極。電極絲接脈沖電源的負(fù)極，工件接脈沖電源的正極。當(dāng)來一個(gè)電脈沖時(shí)，在電極絲和工件之間就可能產(chǎn)生一次火花放電，在放電通道中瞬時(shí)可達(dá)5000以上高溫使工件局部金屬熔化，甚至有少量氣化，高溫也使電極和工件之間的

4、工作液部分產(chǎn)生氣化，這些氣化后的工作液和金屬蒸氣瞬間迅速膨脹，并具有爆炸特性。靠這種熱膨脹和局部微爆炸，拋出熔化和氣化了的金屬材料而實(shí)現(xiàn)對工件材料進(jìn)行電蝕切割加工。2）電火花線切割的主要特點(diǎn) 不需要制造成形電極, 用簡單的電極絲即可對工件進(jìn)行加工?？汕懈罡鞣N高硬度、高強(qiáng)度、高韌性和高脆性的導(dǎo)電材料，如淬火鋼、硬質(zhì)合金等。 由于電極絲比較細(xì), 可以加工微細(xì)異形孔、窄縫和復(fù)雜形狀的工件。 能加工各種沖模、凸輪、樣板等外形復(fù)雜的精密零件，尺寸精度可達(dá)0.020.01mm,表面粗糙度a值可達(dá)1.6m。還可切割帶斜度的模具或工件。 由于切縫很窄, 切割時(shí)只對工件進(jìn)行“套料”加工，故余料還可以利用。 自動(dòng)

5、化程度高, 操作方便, 勞動(dòng)強(qiáng)度低。 加工周期短, 成本低。3）切割的應(yīng)用范圍 應(yīng)用最廣泛的是加工各類模具, 如沖模、鋁型材擠壓模、塑料模具及粉末冶金模具等, 如圖2、圖3所示。 加工二維直紋曲面的零件(需配有數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺(tái)), 如圖4所示。 圖2 齒輪模具 圖3 窄長沖模 圖4 加工平面凸輪零件 加工三維直紋曲面零件(需配有數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺(tái)), 如圖5、圖6、圖7所示。 各種導(dǎo)電材料和半導(dǎo)體材料以及稀有、貴重金屬的切斷。 加工微細(xì)槽、任意曲線窄縫。 圖5 加工螺旋面 圖6 加工雙曲面 圖7 加工扭轉(zhuǎn)錐臺(tái) 2數(shù)控電火花線切割加工的機(jī)床的型號(hào)及組成部分 1）線切割機(jī)床的型號(hào)線切割機(jī)床按電極絲運(yùn)動(dòng)的

6、線速度, 可分高速走絲和低速走絲兩種。電極絲運(yùn)動(dòng)速度在710m/s范圍內(nèi)的為高速走絲, 低于0.2 m/s的為低速走絲。例如dk7725機(jī)床為高速走絲線切割機(jī)床, dk7632機(jī)床為低速走絲線切割機(jī)床, 我國常采用高速走絲線切割機(jī)床。型號(hào)dk7725的含義如表1所示。表1 dk7725型號(hào)的含義dk7725機(jī)床類別代號(hào)（電加工機(jī)床）機(jī)床特性代號(hào)（數(shù)控）組別代號(hào)（電火花加工機(jī)床）型別代號(hào)（高速走絲線切割機(jī)床）基本參數(shù)代號(hào)（工作臺(tái)橫向行程250mm） 2）dk7725高速走絲線切割機(jī)床的組成部分dk7725高速走絲微機(jī)控制線切割機(jī)床由機(jī)床本體、脈沖電源、 微機(jī)控制裝置、工作液循環(huán)系統(tǒng)等部分組成,

7、如圖9所示。 機(jī)床本體機(jī)床本體由床身、走（運(yùn)）絲機(jī)構(gòu)、工作臺(tái)和絲架等組成。 床身 用于支承和連接工作臺(tái)、運(yùn)絲機(jī)構(gòu)等部件和工作液循環(huán)系統(tǒng)。 走（運(yùn)）絲機(jī)構(gòu) 電動(dòng)機(jī)通過聯(lián)軸節(jié)帶動(dòng)儲(chǔ)絲筒交替作正、反向運(yùn)動(dòng)，鉬絲整齊地排列在儲(chǔ)絲筒上，并經(jīng)過絲架作往復(fù)高速移動(dòng)（線速度為9mm/s左右）。 工作臺(tái) 用于安裝并帶動(dòng)工件在水平面內(nèi)作x、y兩個(gè)方向的移動(dòng)。工作臺(tái)分上、下兩層，分別與x、y向絲杠相連，由兩個(gè)步進(jìn)電機(jī)分別驅(qū)動(dòng)。步進(jìn)電機(jī)每接受到計(jì)算機(jī)發(fā)出的一個(gè)脈沖信號(hào)，其輸出軸就旋轉(zhuǎn)一個(gè)步距角, 再通過一對變速齒輪帶動(dòng)絲杠轉(zhuǎn)動(dòng),從而使工作臺(tái)在相應(yīng)的方向上移動(dòng)0.001mm。工作臺(tái)的有效行程為250 mm×3

8、20 mm。 圖9 dk7725高速走絲線切割機(jī)床結(jié)構(gòu)簡圖 1儲(chǔ)絲筒； 2走絲溜板； 3絲架； 4上工作臺(tái)； 5下工作臺(tái)； 6床身； 7脈沖電原及微機(jī)控制柜 絲架 絲架的主要功用是在電極絲按給定線速度運(yùn)動(dòng)時(shí)，對電極絲起支撐作用，并使電極絲工作部分與工作臺(tái)平面保持一定的幾何角度。 脈沖電源 脈沖電源又稱高頻電源，其作用是把普通的50hz交流電轉(zhuǎn)換成高頻率的單向脈沖電壓，加工中供給火花放電的能量。電極絲接脈沖電源負(fù)極，工件接正極。 微機(jī)控制裝置微機(jī)控制裝置的主要功用是軌跡控制。其控制精度為±0.001 mm, 機(jī)床切割加工精度為±0.01 mm。 工作液循環(huán)系統(tǒng)由工作液泵、工作

9、液箱和循環(huán)導(dǎo)管組成。工作液起絕緣、排屑、冷卻的作用。每次脈沖放電后，工件與電極絲（鉬絲）之間必須迅速恢復(fù)絕緣狀態(tài)，否則脈沖放電就會(huì)轉(zhuǎn)變?yōu)榉€(wěn)定持續(xù)的電弧放電，影響加工質(zhì)量。在加工過程中，工作液可把加工過程中產(chǎn)生的金屬微顆粒迅速從電極之間沖走，使加工順利進(jìn)行，工作液還可冷卻受熱的電極絲和工件，防止燒絲和工件變形。 二、線切割加工程序的編寫方法數(shù)控線切割機(jī)床的控制系統(tǒng)是根據(jù)人的“命令”控制機(jī)床進(jìn)行加工的。所以必須先將要進(jìn)行線切割加工的圖形，用線切割控制系統(tǒng)所能接受的“語言”編好“命令”，輸入控制系統(tǒng)（控制器）。這種“命令”就是線切割程序，編寫這種“命令”的工作叫做編程。編程方法分手工編程和計(jì)算機(jī)輔助

10、編程。手工編程是線切割工作者的一項(xiàng)基本功，它能使你比較清楚的了解編程所需要進(jìn)行的各種計(jì)算和編程的原理與過程。但手工編程的計(jì)算工作比較繁雜、費(fèi)時(shí)間，因此，近年來由于微機(jī)的飛速發(fā)展，線切割編程大都采用微機(jī)編程。微機(jī)有很強(qiáng)的計(jì)算功能，大大減輕編程的勞動(dòng)強(qiáng)度，并大幅度地減少編程所需時(shí)間。 1手工編程1）3b程序格式線切割程序格式有3b、iso代碼兩種, 3b程序格式如表2所示。bxbybjgz分隔符x軸坐標(biāo)值分隔符y軸坐標(biāo)值分隔符計(jì)數(shù)長度計(jì)數(shù)方向加工指令 平面坐標(biāo)系和坐標(biāo)值x、y的確定 平面坐標(biāo)系是這樣規(guī)定的：面對機(jī)床工作臺(tái)，工作臺(tái)平面為坐標(biāo)平面，左右方向?yàn)閤軸，且向右為正；前后方向?yàn)閥軸，且向前為正

11、。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)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)的原點(diǎn)，x、y取該圓弧起點(diǎn)的坐標(biāo)值。坐標(biāo)值的負(fù)號(hào)均不寫，單位為µm。 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)的位置來確定。具體確定的原則如下：加工直線時(shí)計(jì)數(shù)方向取與直線終點(diǎn)走向較平行那個(gè)坐標(biāo)軸。例如圖10中，加工直線，計(jì)數(shù)方向取x軸，記作gx；加工，計(jì)數(shù)方向取y軸，記作gy；加工，計(jì)數(shù)方向取x軸、y軸均可，記作gx或gy。 圖10 直線計(jì)數(shù)方向的確定 圖11 圓弧計(jì)數(shù)方向的確定 加工圓弧時(shí)，同樣, 終點(diǎn)走向較平行于何軸，則計(jì)數(shù)方向取

12、該軸。例如在圖11中，加工圓弧, 計(jì)數(shù)方向應(yīng)取x軸, 記作gx；加工圓弧mn, 計(jì)數(shù)方向應(yīng)取y軸, 記作gy ； 加工圓弧pq ， 計(jì)數(shù)方向取x軸y軸均可, 記作gx或gy。 計(jì)數(shù)長度的確定計(jì)數(shù)長度是在計(jì)數(shù)方向的基礎(chǔ)上確定的, 是被加工的直線或圓弧在計(jì)數(shù)方向的坐標(biāo)軸上投影的絕對值總和, 單位為µm。例如, 在圖12中, 加工直線, 計(jì)數(shù)方向?yàn)閤軸, 計(jì)數(shù)長度為ob， 數(shù)值等于終點(diǎn)a的x坐標(biāo)值。在圖13中, 加工半徑為0.5mm的圓弧mn， 計(jì)數(shù)方向?yàn)閤軸, 計(jì)數(shù)長度為500µm×3 =1500µm, 即圓弧mn三段90°圓弧在x軸上投影的絕對值

13、總和, 而不是500µm×2=1000µm。 加工指令z的確定加工直線時(shí)有四種加工指令：l1、l2、l3、l4。如圖14所示，當(dāng)直線處于第象限（包括x軸而不包括y軸）時(shí)，加工指令記作l1；當(dāng)處于第象限（包括y軸而不包括x軸）時(shí)，記作l2、；l3、l4依次類推。 圖12 直線計(jì)數(shù)長度的確定 圖13 圓弧計(jì)數(shù)長度的確定 加工順圓弧時(shí)由四種加工指令：sr1、sr2、sr3、sr4。如圖15所示，當(dāng)圓弧的起點(diǎn)順時(shí)針第一步進(jìn)入第象限時(shí)，加工指令記作sr1（簡稱順圓1）；當(dāng)起點(diǎn)順時(shí)針第一步進(jìn)入第象限時(shí)，記作sr2（簡稱順圓2）；sr3、sr4依次類推。 加工逆圓弧時(shí)也有四種加

14、工指令：nr1、nr2、nr3、nr4。如圖16所示，當(dāng)圓弧的起點(diǎn)逆時(shí)針第一步進(jìn)入第象限時(shí)，加工指令記作nr1（簡稱逆圓1）；當(dāng)起點(diǎn)逆時(shí)針第一步進(jìn)入第象限時(shí)，記作nr2（簡稱逆圓2）；nr3、nr4依次類推。 圖14 直線加工指令的確定 圖15 順圓弧加工指令的確定 圖16 逆圓弧加工指令的確定 2）3b程序格式手工編程方法 下面以圖17所示樣板零件為例, 介紹編程方法。 確定加工路線 起始點(diǎn)為a，加工路線按照圖中所標(biāo)的進(jìn)行，共分八個(gè)程序段。其中為切入程序段，為切出程序段。 計(jì)算坐標(biāo)值 按照坐標(biāo)系和坐標(biāo)x、y的規(guī)定，分別計(jì)算程序段的坐標(biāo)值。 填寫程序單 按程序標(biāo)準(zhǔn)格式逐段填寫b x b y b

15、 j g z，見下表。 圖17 樣板零件圖17所示樣板的圖形，按程序（切入）、（切出）進(jìn)行切割，編制的3b 程序見表3。 表3 程序舉例 n bx b y b j g z 1 b0 b 2000 b 2000 gy l2 2 b0 b 10000 b 10000 gy l2 3 b0 b 10000 b 20000 gx nr4 4 b0 b 10000 b 10000 gy l2 5 b 3000 b 8040 b 30000 gx l3 6 b0 b 23920 b 23920 gy l4 7 b 3000 b8040 b 30000 gx l4 8 b0 b2000 b 2000 gy

16、l4 3）微機(jī)模擬加工 （1）輸入程序演示。 （2）具體的輸入步驟。 （3）修改程序。 （4）輸入程序時(shí)的注意事項(xiàng)。 2計(jì)算機(jī)輔助編程 采用計(jì)算機(jī)輔助編程，首先要求學(xué)生了解網(wǎng)絡(luò)條件下數(shù)控線切割cad/cam系統(tǒng)。 1）講解自動(dòng)編程軟件“caxa”的使用方法； 2）學(xué)生手工創(chuàng)意圖形或用autocad繪制圖形（要求學(xué)生設(shè)計(jì)出封閉的一筆劃圖形，藝術(shù)字體和美術(shù)圖案均可，但要求富于創(chuàng)意），并生成程序。 （1）創(chuàng)意圖形確定后，用掃描儀將圖形輸入計(jì)算機(jī)。（2）用autocad在計(jì)算機(jī)上直接創(chuàng)意出圖形。（3）對計(jì)算機(jī)中的創(chuàng)意圖形進(jìn)行矢量化處理和修改。（4）生成iso代碼或3b程序。 3）通過局域網(wǎng)把程序傳輸?shù)?/p>

17、機(jī)床的控制柜中。 三、熟悉線切割機(jī)床的操作方法 1介紹線切割控制柜面板。 2高頻脈沖電源參數(shù)的選擇。 3控制系統(tǒng)的操作。各種信息在屏幕上的位置： 顯示圖形、數(shù)據(jù)文件及其它有關(guān)信息 顯示坐標(biāo)和其它有關(guān)信息 顯示當(dāng)前幾何參數(shù)和電器參數(shù) 顯示系統(tǒng)提示信息， 指導(dǎo)用戶操作 顯示操作結(jié)果，告訴用戶操作成功或出錯(cuò) 顯示最近操作 的文件名 顯示版本信息及菜單目前所處位置 顯示當(dāng)前時(shí)間f1 文件f2編輯f3測試f4設(shè)置 f5 人工f6 語言f7 運(yùn)行 f8編程f1f8是系統(tǒng)菜單。所有的操作可根據(jù)菜單內(nèi)容及屏幕提示選擇f1f8鍵或其它特殊鍵來實(shí)現(xiàn)。 1）顯示圖形、數(shù)據(jù)文件及它有關(guān)信息； 2）顯示坐標(biāo)和其它有關(guān)信息。 3）顯示當(dāng)前幾何參數(shù)和電氣參數(shù)； 4）顯示系統(tǒng)提出信息，指導(dǎo)擁護(hù)操作。 5）顯示操作結(jié)果，告訴用戶操作成功或出錯(cuò)。 6）顯示最近