第十章 電火花數(shù)控線切割加工機床和數(shù)控機床編程及加工

第十章電火花數(shù)控線切割加工機床

線切割加工原理數(shù)控線切割機床的型號及主要技術(shù)參數(shù)數(shù)控線切割機床基本構(gòu)成及運動分析

典型部件結(jié)構(gòu)?學(xué)習(xí)導(dǎo)論數(shù)控線切割機床是通過線電極對工件進行電加工的設(shè)備，待加工工件的形狀完全通過工作臺相對于電極絲的運動而形成。本章主要介紹線切割加工的原理、影響線切割加工的工藝因素、線切割加工機床的基本構(gòu)成、線切割加工機床的主要運動。掌握坐標(biāo)工作臺、儲絲走絲部件、絲架導(dǎo)輪部件的結(jié)構(gòu)及工作原理，了解線切割機床的數(shù)控系統(tǒng)。?線切割加工原理?一、線切割加工原理(1)電火花線切割加工技術(shù)是電火花加工技術(shù)的特例，是一種線電極電火花加工技術(shù)。如圖所示是線切割機床加工的工作原理圖。?線切割機工作原理圖圖例?一、線切割加工原理(2)電火花線切割加工技術(shù)是電火花加工技術(shù)的特例，是一種線電極電火花加工技術(shù)。如圖所示是線切割機床加工的工作原理圖。電火花線切割加工設(shè)備主要由程序輸入輸出設(shè)備、數(shù)控裝置、儲絲走絲部件、縱橫向進給機構(gòu)、工作液循環(huán)系統(tǒng)、脈沖電源等部分構(gòu)成。線切割機床采用鉬絲或硬性黃銅絲作為電極絲。被切割的工件為工件電極，連續(xù)移動的電極絲為工具電極。線電極與脈沖電源的負(fù)極相接，工件與電源的正極相接。

?一、線切割加工原理(3)脈沖電源發(fā)出連續(xù)的高頻脈沖電壓，加到工件電極和工具電極上(電極絲)，同時在電極絲與工件之間注有足夠的、具有一定絕緣性能的工作液，當(dāng)電極絲與工件間的距離小到一定程度時（通常認(rèn)為電極絲與工件之間的放電間隙δ電=0.01㎜左右），工作液介質(zhì)被擊穿，電極絲與工件之間形成瞬時火花放電，產(chǎn)生瞬間高溫，產(chǎn)生大量的熱，使工件表面的金屬局部熔化甚至汽化，再加上工作液體介質(zhì)的沖洗作用，使得金屬被蝕除下來。這就是電火花線切割金屬的加工原理。工件放在機床坐標(biāo)工作臺上，按數(shù)控裝置或微機程序控制下的預(yù)定軌跡進行運動，最后得到所需要形狀的工件。由于儲絲筒帶動電極絲作正、反向交替的高速運動，所以電極絲基本上不被蝕除，可以較長時間使用。?一、線切割加工原理(4)電火花線切割加工，必須具備以下幾個條件：工件與電極絲之間保持合適的放電間隙；合適的電規(guī)準(zhǔn)參數(shù)；一定絕緣性能的工作液；滿足要求的運動：電極絲作走絲運動，工作臺作進給運動；?一、線切割加工原理(5)線切割加工的主要部件分別完成下面的功能(1)：輸入輸出設(shè)備向數(shù)控系統(tǒng)輸送加工指令或?qū)?shù)控系統(tǒng)的運算指令輸送到執(zhí)行機構(gòu)或操作面板上。數(shù)控裝置接受輸入指令，進行數(shù)據(jù)處理（譯碼及間隙補償）與運算（插補運算），對進給運動進行伺服控制及其它輔助控制。儲絲走絲部件控制電極絲以一定的張力和平穩(wěn)的速度進行走絲，并保證電極絲不重疊地、整齊地排列在儲絲筒上。減少電極絲的損耗。?一、線切割加工原理(5)線切割加工的主要部件分別完成下面的功能(2)：縱橫向進給機構(gòu)按照數(shù)控系統(tǒng)的指令要求，上下工作臺在各自伺服機構(gòu)的驅(qū)動下帶動工作臺作縱向、橫向進給運動，實現(xiàn)要求的加工軌跡。工作液循環(huán)系統(tǒng)線切割加工的兩極必須處于絕緣的液體中。工作液循環(huán)系統(tǒng)創(chuàng)造電火花加工所需的環(huán)境并及時地帶走加工熱量及從工件上剝離下來的金屬顆粒。脈沖電源提供一定脈寬的一系列矩形脈沖。?二、線切割加工特點(1)

電火花線切割加工具有以下特點(1)：采用電火花線切割加工，由于只采用一根很細的金屬絲做工具電極，因此加工工件時不需要再制作相應(yīng)的成形工具電極，從而大大降低了由于制作工具電極所需的工作量，節(jié)約了貴重的有色金屬。在切割加工時，由于電極絲的連續(xù)移動，使新的電極絲不斷地補充和替換在電蝕加工區(qū)受到損耗的電極絲，避免了電極損耗對加工精度的影響。利用線切割可以加工出精密細小、形狀復(fù)雜的工件。例如通過線切割可加工出0.05~0.07㎜的窄縫，圓角半徑小于0.03㎜的銳角等。?二、線切割加工特點(2)

電火花線切割加工具有以下特點(2)：線切割加工零件的精度可達±0.01~±0.005㎜，表面粗糙度可達Ra1.6~0.4μm。在加工時，一般采用一個電規(guī)準(zhǔn)一次加工完成，中途不需要轉(zhuǎn)換規(guī)準(zhǔn)。一般不需要對被加工工件進行預(yù)加工，只需在工件上加工出穿電極絲的穿絲孔。模具加工中，在線切割加工的切縫寬度與凸、凹模配合間隙相當(dāng)時，有可能一次切出凸模和凹模來。?三、線切割加工的分類(1)

靠模仿形加工方式

靠模仿形加工是在對工件進行線切割加工前，預(yù)先制造出與工件形狀相同的靠模，加工時把工件毛坯和靠模同時裝夾在機床工作臺上，在切割過程中電極絲緊緊地貼著靠模邊緣移動，通過工件與電極絲的電火花放電，從而切割出與靠模形狀和精度相同的工件來。?三、線切割加工的分類(2)

光電跟蹤加工方式光電跟蹤加工是在對工件進行線切割加工前，先根據(jù)零件圖樣按一定放大比例描繪出一張光電跟蹤圖，加工時將圖樣置于機床的光電跟蹤臺上，跟蹤臺上的光電頭始終追隨墨線圖形的軌跡運動，借助于電氣、機械的聯(lián)動，控制機床的縱、橫滑板，使工作臺連同工件相對電極絲做相似形的運動，通過工件與電極絲的火花放電，從而切割出與圖樣形狀相同的工件來。?三、線切割加工的分類(3)

數(shù)字程序控制加工方式數(shù)字程序控制的加工方式不需要制作靠模板也無需繪制放大圖，只需要按照計算機的規(guī)定對被加工工件編制出數(shù)控加工程序。數(shù)控線切割機床中的計算機可按照程序中給出的工件形狀和幾何參數(shù)，自動控制機床縱、橫滑板做準(zhǔn)確的移動，并通過工件與電極絲的火花放電而達到線切割加工的目的。由于這種加工方式采用了先進的數(shù)字化自動控制技術(shù)，因此它比前面兩種線切割加工方式具有更高的精度和廣闊的加工范圍。?三、線切割加工的分類(4)

根據(jù)電極絲的運行速度的不同，電火花切割機床又分為兩大類：高速走絲機床這類機床的電極絲作高速往復(fù)運動，一般走絲速度為8~10m/s，這是我國生產(chǎn)和使用的主要機種，也是我國獨創(chuàng)的電火花線切割加工模式。低速走絲機床這類機床的電極絲作低速單向運動，一般走絲速度低于0.2m/s，這是國外生產(chǎn)和使用的主要機種。?四、線切割加工的工藝范圍

電火花線切割可以加工硬質(zhì)合金，高熔點和已經(jīng)淬硬后的模具零件。能夠很方便地加工出冷沖模的凸模、凹模、凸凹模、固定板、卸料板等，因此線切割加工在冷沖模的制造中占有很重要的地位。線切割還可以加工塑料模的模套、固定板和拼塊等，以及粉末冶金模、硬質(zhì)合金模、拉深模、擠壓模等各種結(jié)構(gòu)類型模具中的部分零件，也可對模具零件中的微型孔槽、窄縫、任意曲線等進行微細加工。在模具制造的工具方面，可用線切割加工金屬電極和各種模板及樣板等。隨著線切割加工技術(shù)的不斷發(fā)展，它在模具制造中的用途將更加廣泛。?線切割加工的主要工藝指標(biāo)(1)：切割速度υ

是指在保持一定的表面粗糙度的情況下，單位時間內(nèi)電極絲中心線在工件上切過的面積總和，單位為㎜2/min。最高切割速度υmax是指在不計切割方向和表面粗糙度等條件下，所能達到的切割速度。通常高速走絲線切割速度為40~80㎜2/min，它與加工電流大小有關(guān)，為比較不同輸出電流脈沖電源的切割效果，將每安培電流的切割速度稱為切割效率，一般切割效率為20㎜2/（min·A）。五、影響線切割加工的工藝因素(1)?線切割加工的主要工藝指標(biāo)(2)：表面粗糙度和電火花加工表面粗糙度一樣，我國采用輪廓算術(shù)平均偏差Ra（μm）來表示表面粗糙情況。高速走絲線切割一般能達到的表面粗糙度為Ra5~2.5μm，最佳可達到Ra1μm。低速走絲線切割一般可達Ra1.25μm，最佳可達Ra0.2μm。電極絲損耗量對高速走絲機床，用電極絲在切割10000㎜2面積后電極絲直徑的減少量來表示。一般每切割10000㎜2mm。五、影響線切割加工的工藝因素(2)?線切割加工的主要工藝指標(biāo)(3)：加工精度mmmm左右。五、影響線切割加工的工藝因素(3)?影響線切割加工的主要工藝因素(1)：脈沖寬度Ti

脈沖寬度的大小標(biāo)志著單個脈沖能量的強弱，對加工效率、零件的表面粗糙度和加工穩(wěn)定性影響最大。對于不同的工件材料和工件厚度，應(yīng)合理地選擇適宜的脈沖寬度。脈沖寬度越寬，單個脈沖的能量就越大，切割效率也越高。由于放電間隔較大，所以加工較穩(wěn)定，但是表面粗糙度就差。工件越厚，脈沖寬度應(yīng)酌情增大，為保證一定的表面粗糙度要求，原則上應(yīng)以機床走步均勻和不短路為宜。

五、影響線切割加工的工藝因素(4)?影響線切割加工的主要工藝因素(2)：脈沖間隔T0

脈沖間隔是為了解決一定厚度下工件的排屑困難及電解液恢復(fù)絕緣狀態(tài)問題所需的時間間隔。適當(dāng)?shù)丶哟竺}沖間隔，一方面給排屑以充分的時間，另一方面減少生成一些蝕除物，防止斷絲和短路故障，使得加工比較穩(wěn)定。脈沖間隔大小與粗糙度無關(guān)，但與平均電流有很大的關(guān)系，平均電流大小又與加工效率成正比，因此，在一定的脈沖寬度和一定功放管輸出數(shù)量的前提下，脈沖間隔越小，加工效率越高，但穩(wěn)定性就越差；反之，穩(wěn)定性好，加工效率就低。

五、影響線切割加工的工藝因素(5)?影響線切割加工的主要工藝因素(3)：加工電壓幅值線切割加工電壓幅值常在60~120V之間進行選擇。由于機型不同，選擇電壓幅值也有差別，控制檔位也有所不同，一般通過檔位可調(diào)的波段開關(guān)來控制加工電壓的幅值。加工電流幅值這是決定單脈沖能量大小的主要因素之一。加工電流幅值增大時，切割速度提高，表面粗糙度變差，電極絲損耗加大甚至斷絲。一般加工電流幅值小于40A，平均電流小于5A。線切割加工電流是通過選擇功放管輸出數(shù)量來調(diào)節(jié)輸出電流的大小的。為了保證在各種不同的加工條件下均能獲得所需要的平均加工電流，通過功率輸出開關(guān)控制功率管的輸出數(shù)目，即控制功率管處于導(dǎo)通狀態(tài)。五、影響線切割加工的工藝因素(6)?影響線切割加工的主要工藝因素(4)：放電波形脈沖放電波形的前沿和后沿以陡些為好。如圖10-2所示，如果脈沖前沿不陡，則氣化爆炸力不強，使金屬蝕除量少，且擊穿點早晚不統(tǒng)一，單個脈沖放電能量有差別，使加工表面粗糙度不均勻，前、后沿不陡，還限制了脈沖頻率的提高。必須指出，前、后沿太陡會加快電極絲損耗?？傊谙嗤墓に嚄l件下，高頻分組脈沖常常能獲得較好的加工效果。電流波形的前沿上升比較緩慢時，電極絲損耗較少。不過當(dāng)脈寬很窄時，必須有陡的前沿才能進行有效的加工。五、影響線切割加工的工藝因素(7)?影響線切割加工的主要工藝因素(5)：極性線切割加工因脈寬較窄，所以都用正極性加工，工件接電源的正極，電極絲接電源負(fù)極。否則切割速度變低而電極絲損耗增大。五、影響線切割加工的工藝因素(8)?影響線切割加工的主要工藝因素(6)：工作臺進給速度工作臺進給速度的調(diào)節(jié)，對切割速度、加工精度和表面質(zhì)量的影響很大。調(diào)節(jié)預(yù)置進給速度的原則是應(yīng)緊密跟蹤工件蝕除速度，以保持加工間隙恒定在最佳值上。這樣可使有效放電狀態(tài)的比例大，而開路和短路的比例少，使切割速度達到給定加工條件下的最大值，相應(yīng)的加工精度和表面質(zhì)量也好。如果預(yù)置進給速度調(diào)得太快，超過工件可能的蝕除速度，會出現(xiàn)頻繁的短路現(xiàn)象，切割速度反而低，表面粗糙度也差，上下端面切縫呈焦黃色，甚至可能斷絲；反之，進給速度調(diào)得太慢，大大落后于工件的蝕除速度，極間將偏于開路，有時會時而開路時而短路，上下端面切縫呈焦黃色。這兩種情況都大大影響工藝指標(biāo)。因此，應(yīng)按電壓表、電流表調(diào)節(jié)進給旋鈕，使表針穩(wěn)定不動，此時進給速度均勻、平穩(wěn)，是線切割加工速度和表面粗糙度均好的最佳狀態(tài)。五、影響線切割加工的工藝因素(9)?影響線切割加工的主要工藝因素(7)：電極絲材料的種類、名稱和規(guī)格現(xiàn)有的線切割機床分高速走絲和低速走絲兩類。高速走絲機床的電極絲是快速往復(fù)運行的，電極絲在加工過程中反復(fù)使用。這類電極絲主要有鉬絲、鎢絲和鎢鉬絲。常用鉬絲的規(guī)格為φ0.10~φ0.18mm，當(dāng)需要切割較小的圓角或縫槽時也用的鉬絲。鎢絲耐腐蝕，抗拉強度高，但脆而不耐彎曲，且因價格昂貴僅在特殊情況下使用。五、影響線切割加工的工藝因素(10)?影響線切割加工的主要工藝因素(8)：工件厚度及材質(zhì)工件材料薄，工作液容易進入并充滿放電間隙，對排屑和消電離有利，加工穩(wěn)定性好。但工件太薄，放電脈沖率和切割效率偏低，且電極絲易產(chǎn)生抖動，對加工精度和表面粗糙度不利。工件厚，工作液難于進入和充滿放電間隙，加工穩(wěn)定性差，但電極絲不易抖動，因此精度較高，表面粗糙度值較小。如圖所示給出了工件厚度與切割速度的關(guān)系。五、影響線切割加工的工藝因素(11)?工件厚度h對切割速度的影響圖例?影響線切割加工的主要工藝因素(9)：工作液

在電火花線切割加工中，工作液是脈沖放電介質(zhì)，對加工工藝指標(biāo)的影響很大，對切割速度、表面粗糙度、加工精度也有影響。常用的工作液有煤油、乳化液、去離子水、蒸餾水、洗滌劑、酒精溶液等。

五、影響線切割加工的工藝因素(12)?數(shù)控線切割機床的型號

及主要技術(shù)參數(shù)?一、數(shù)控線切割機床的型號我國機床型號的編制是根據(jù)GB/T16768-2023《金屬切削機床型號編制方法》的規(guī)定進行的，機床型號由漢語拼音字母和阿拉伯?dāng)?shù)字組成，分別表示機床的類別、組別、結(jié)構(gòu)特性和基本參數(shù)。?二、數(shù)控線切割機床的主要技術(shù)參數(shù)數(shù)控電火花線切割機床的主要技術(shù)參數(shù)包括：工作臺行程(縱向行程×橫向行程)、最大切割厚度、加工表面粗糙度、加工精度、切割速度以及數(shù)控系統(tǒng)的控制功能等。

?數(shù)控線切割機床基本構(gòu)成

及運動分析

?一、數(shù)控線切割機床的主要構(gòu)成

如圖所示是數(shù)控線切割機床的外形圖，從圖中可以看出，數(shù)控線切割機床本體部分主要由縱橫向工作臺、儲絲走絲部件、絲架導(dǎo)輪部件、工作液循環(huán)系統(tǒng)等構(gòu)成。?數(shù)控線切割機床本體圖例?二、數(shù)控線切割機床的運動分析（1）機床的縱橫向進給運動（1）為了使待加工工件達到圖樣所要求的形狀及精度，要求工作臺帶動工件按照指令要求相對于電極絲作縱向和橫向進給運動。其運動傳動鏈?zhǔn)疽鈭D如圖所示。?機床縱橫向運動傳動鏈圖例?二、數(shù)控線切割機床的運動分析（2）機床的縱橫向進給運動（2）橫向（X軸）傳動路線如下控制系統(tǒng)發(fā)出進給脈沖，X軸步進電動機接收到這個進給脈沖信號，其輸出軸就轉(zhuǎn)一個步距角，通過一對齒輪變速（齒輪2和齒輪1）帶動絲杠轉(zhuǎn)動，通過螺母5沿著絲杠的軸向移動帶動拖板（螺母與拖板固定聯(lián)接），使工件實現(xiàn)X軸向移動。縱向（Y軸）傳動路線Y軸步進電動機轉(zhuǎn)動，通過齒輪4和齒輪3嚙合變速后帶動絲杠，螺母6再帶動拖板，使工作臺實現(xiàn)Ymm。當(dāng)然也可以通過X、Y軸上的兩個手柄使工件實現(xiàn)X、Y方向移動（手動）。?二、數(shù)控線切割機床的運動分析（3）機床的縱橫向進給運動（3）工作臺縱橫向運動采用開環(huán)工作方式。如圖所示是開環(huán)系統(tǒng)的控制原理圖。開環(huán)系統(tǒng)的典型特征是采用步進電動機驅(qū)動并且沒有檢測元件。開環(huán)系統(tǒng)簡便、成本低，但機床的運動精度也相對較低，因為控制系統(tǒng)對機械傳動誤差沒有誤差補償。?數(shù)控線切割機床開環(huán)方式圖例?二、數(shù)控線切割機床的運動分析（4）機床的縱橫向進給運動（4）精度較高的數(shù)控線切割機床常采用閉環(huán)或半閉環(huán)工作方式，如圖所示。這兩種工作方式都有檢測元件檢測工作臺的實際位移，并經(jīng)過反饋系統(tǒng)與數(shù)控指令要求的理論位移進行比較，根據(jù)誤差大小及正負(fù)決定下一步工作臺的走向，使工作臺始終朝著誤差減小的方向移動。半閉環(huán)和閉環(huán)的區(qū)別在于檢測元件安裝的位置不同，對于半閉環(huán)系統(tǒng)，檢測元件安裝在電動機軸上或絲杠上；而對于閉環(huán)系統(tǒng)，檢測元件直接安裝在工作臺上。閉環(huán)系統(tǒng)的工作精度高于半閉環(huán)系統(tǒng)。

?數(shù)控線切割機床閉環(huán)方式圖例?數(shù)控線切割機床半閉環(huán)方式圖例?二、數(shù)控線切割機床的運動分析（5）儲絲筒軸向運動電極絲在加工過程中，應(yīng)均勻整齊地排列在儲絲筒上。為了避免電極絲在儲絲筒上重疊，儲絲筒應(yīng)按一定的速度作軸向進給運動，其傳動鏈?zhǔn)疽鈭D如圖所示。電動機帶動儲絲筒旋轉(zhuǎn)時，通過減速齒輪組使絲杠旋轉(zhuǎn)并相對螺母作軸向移動，當(dāng)走絲機構(gòu)移動到一定位置時，利用限位板及接近開關(guān)即可改變電動機即儲絲筒的旋轉(zhuǎn)方向，實現(xiàn)電極絲在儲絲筒上的整齊排列。儲絲筒每轉(zhuǎn)所走的軸向移距應(yīng)大于電極絲直徑。?儲絲走絲運動傳動鏈?zhǔn)疽鈭D例?二、數(shù)控線切割機床的運動分析（6）電極絲傳動

如圖所示是線切割機床電極絲傳動系統(tǒng)示意圖。電極絲傳動路線是由儲絲筒經(jīng)過排絲輪，再經(jīng)過導(dǎo)電輪，經(jīng)上導(dǎo)輪后切割工件，再經(jīng)下導(dǎo)輪1和下導(dǎo)輪2后，回儲絲筒進行往復(fù)盤繞。?電極絲傳動系統(tǒng)示意圖例?典型部件結(jié)構(gòu)?一、坐標(biāo)工作臺（1）

X、Y坐標(biāo)工作臺用來裝夾工件，X軸和Y軸由控制系統(tǒng)發(fā)出進給信號，分別控制兩個步進電動機，進行預(yù)定軌跡的加工。坐標(biāo)工作臺主要由滑板、導(dǎo)軌、絲杠運動副、齒輪傳動機構(gòu)四部分組成，如圖所示。?坐標(biāo)工作臺結(jié)構(gòu)圖例?一、坐標(biāo)工作臺（2）

滑板滑板主要由下滑板1、中滑板2、上滑板3（工作臺）組成。通常下滑板與床身固定聯(lián)接；中滑板置于下滑板之上，運動方向為坐標(biāo)Y方向；上滑板置于中滑極之上，運動方向為坐標(biāo)X方向。其中上、中滑板一端呈懸臂形式，以放置步進電動機。?一、坐標(biāo)工作臺（3）

導(dǎo)軌坐標(biāo)工作臺的縱、橫滑板是沿著導(dǎo)軌往復(fù)移動的。因此，對導(dǎo)軌的精度、剛度和耐磨性有較高的要求。此外，導(dǎo)軌應(yīng)使滑板運動靈活、平穩(wěn)。mm。?一、坐標(biāo)工作臺（4）

絲杠傳動副滾珠絲杠副是將回轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)換為直線運動的傳動裝置。因具有傳動效率高、摩擦力小、使用壽命長、軸向間隙可調(diào)等優(yōu)點而廣泛用于數(shù)控機床。使用時通常采用雙螺母機構(gòu)來消除絲杠副正反向傳動間隙，具有較高的傳動精度。?二、儲絲走絲部件（1）對高速走絲機構(gòu)的要求

高速走絲機構(gòu)的儲絲筒轉(zhuǎn)動時，還要進行相應(yīng)的軸向移動，以保證電極絲在儲絲筒上整齊排繞。儲絲筒的徑向跳動和軸向竄動量要小。儲絲筒能正反向旋轉(zhuǎn)，電極絲的走絲速度在8~10m/s范圍內(nèi)無級或有級可調(diào)，或恒速運轉(zhuǎn)。走絲機構(gòu)要與床身相互絕緣。傳動齒輪副、絲杠副應(yīng)具備潤滑措施。?二、儲絲走絲部件（2）單筒快速走絲機構(gòu)的結(jié)構(gòu)特點（1）單筒快速走絲機構(gòu)由儲絲筒組合件、上下拖板、齒輪副、絲杠副、換向裝置和絕緣件等部分組成。儲絲筒組合件主要結(jié)構(gòu)如圖所示，儲絲筒1由電動機2通過簡單型彈性圓柱銷聯(lián)軸器3帶動，以1450r/min的轉(zhuǎn)速正反向轉(zhuǎn)動。儲絲筒另一端通過三對齒輪減速后帶動絲桿4旋轉(zhuǎn)并移動。儲絲筒、電動機、齒輪都安裝在兩個支架5及6上。支架及絲杠則安裝在拖板7上，螺母9裝在底座8上，拖板在底座上來回移動。為了減少電動機反轉(zhuǎn)時絲杠和螺母配合間隙所產(chǎn)生的空行程，造成拖板的動作落后于數(shù)控指令，螺母副采用雙螺母結(jié)構(gòu)消除間隙，齒輪副的傳動比及絲杠螺距的選擇應(yīng)保證使?jié)L筒每旋轉(zhuǎn)一圈拖板移動的距離略大于電極絲的直徑。避免電極絲重疊。?儲絲筒組合件圖例?二、儲絲走絲部件（3）單筒快速走絲機構(gòu)的結(jié)構(gòu)特點（2）走絲機構(gòu)中運動組合件的電動機軸與儲絲筒中心軸，一般采用聯(lián)軸器將二者聯(lián)在一起。由于儲絲筒運行時頻繁換向，聯(lián)軸器瞬間受到正反剪切力很大，因此多用彈性聯(lián)軸器和摩擦錐式聯(lián)軸器。mm，最大不平行為1°），缺點是由它聯(lián)接的兩根軸在傳遞扭矩時會有相對轉(zhuǎn)動。?彈性聯(lián)軸器圖例?二、儲絲走絲部件（4）單筒快速走絲機構(gòu)的結(jié)構(gòu)特點（3）摩擦錐式聯(lián)軸器如圖所示，可帶動轉(zhuǎn)動慣量較大的大、中型機床儲絲筒旋轉(zhuǎn)組合件。此種聯(lián)軸器可傳遞較大的扭矩，同時在傳動負(fù)荷超載時，摩擦面之間的滑動還可起到過載保護作用。因為錐形摩擦面會對電動機和儲絲筒產(chǎn)生軸向力，所以在電動機主軸的滾動支承中，應(yīng)選用向心止推軸承和單列圓錐滾子軸承。另外，還要正確選用彈簧規(guī)格。彈力過小，摩擦面打滑，傳動扭矩小并使傳動不穩(wěn)定或摩擦面過熱燒傷；彈力過大，會增大軸向力，影響中心軸的正常轉(zhuǎn)動。?摩擦錐式聯(lián)軸器圖例?二、儲絲走絲部件（5）單筒快速走絲機構(gòu)的結(jié)構(gòu)特點（4）走絲機構(gòu)的上下拖板多采用燕尾型導(dǎo)軌或三角、矩形組合式導(dǎo)軌結(jié)構(gòu)。其中燕尾型導(dǎo)軌可通過旋轉(zhuǎn)調(diào)整桿帶動塞鐵，來改變導(dǎo)軌副的配合間隙。但該結(jié)構(gòu)制造和檢驗比較復(fù)雜，剛性較差，傳動中摩擦損失也較大；三角、矩形組合式導(dǎo)軌結(jié)構(gòu)如圖所示，導(dǎo)軌的配合間隙由螺釘和墊片組成的調(diào)節(jié)環(huán)來調(diào)節(jié)。?三角、矩形組合式導(dǎo)軌結(jié)構(gòu)圖例?二、儲絲走絲部件（6）雙絲筒快速走絲機構(gòu)雙絲筒快速走絲機構(gòu)的驅(qū)動形式原理圖如圖所示。該驅(qū)動形式有兩個走絲電動機M1和M2，M1和M2又分別用花鍵與兩個繞線盤W1和W2同軸連接，電極絲盤繞在W1和W2上并張緊相連，當(dāng)電動機M1通電旋轉(zhuǎn)時，使繞線盤W1、W2旋轉(zhuǎn)并帶動電動機M2一起被動旋轉(zhuǎn)，此時的M2處于電氣制動狀態(tài)，此制動力便對電極絲進行張緊，調(diào)節(jié)制動力的大小即可改變電極絲的張力。當(dāng)電動機M2通電旋轉(zhuǎn)時，電極絲反向走絲，電動機M1處于電氣制動狀態(tài)。兩個電動機交替通電，即可實現(xiàn)電極絲的往復(fù)運行。?雙絲筒驅(qū)動形式原理圖例?二、儲絲走絲部件（6）雙絲筒快速走絲機構(gòu)雙絲筒快速走絲機構(gòu)的驅(qū)動形式原理圖如圖所示。該驅(qū)動形式有兩個走絲電動機M1和M2，M1和M2又分別用花鍵與兩個繞線盤W1和W2同軸連接，電極絲盤繞在W1和W2上并張緊相連，當(dāng)電動機M1通電旋轉(zhuǎn)時，使繞線盤W1、W2旋轉(zhuǎn)并帶動電動機M2一起被動旋轉(zhuǎn)，此時的M2處于電氣制動狀態(tài)，此制動力便對電極絲進行張緊，調(diào)節(jié)制動力的大小即可改變電極絲的張力。當(dāng)電動機M2通電旋轉(zhuǎn)時，電極絲反向走絲，電動機M1處于電氣制動狀態(tài)。兩個電動機交替通電，即可實現(xiàn)電極絲的往復(fù)運行。?二、儲絲走絲部件（7）雙絲筒快速走絲機構(gòu)的結(jié)構(gòu)如圖所示。相對于單筒走絲機構(gòu)而言，雙絲筒快速走絲機構(gòu)的結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，但電極絲的張力穩(wěn)定可調(diào)。?雙絲筒快速走絲機構(gòu)圖例?二、儲絲走絲部件（8）慢速走絲機構(gòu)

慢走絲機構(gòu)是單方向一次用絲，即電極從放絲輪出絲，由收絲輪收絲的單方向走絲。圖所示為一慢速走絲機構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖，電極絲從放絲輪1（通?？梢跃?~3㎏的絲）出發(fā)，通過滑輪2、制動輪3、導(dǎo)絲機構(gòu)13、14、16、17、工件15、抬絲輪10、壓緊輪9、排絲裝置8等到達卷絲輪7。電極絲繞在卷絲輪7上，用壓緊輪9夾住，由于卷絲輪回轉(zhuǎn)而使電極絲運行，走絲的速度等于收絲速度，并且制動輪3使電極絲產(chǎn)生一定的張力。?慢速走絲機構(gòu)結(jié)構(gòu)示意圖例?三、絲架、導(dǎo)輪部件（1）絲架（1）

絲架的作用是通過絲架上的兩個導(dǎo)輪來支撐電極絲，并使電極絲工作部分與工作臺面保持一定的幾何角度：垂直或傾斜一定角度。。切割直壁用的絲架多采用固定式結(jié)構(gòu)，絲架安裝在儲絲筒與工作臺之間。為滿足不同厚度工件的要求，機床采用可變跨距機構(gòu)的絲架，以確保上、下導(dǎo)輪與工件的最佳距離，減少電極絲的抖動，提高加工精度。如圖所示是下懸臂固定式結(jié)構(gòu)，當(dāng)需要調(diào)整上下懸臂之間的距離時，通過絲杠6螺母機構(gòu)帶動上懸臂7上下移動即可。導(dǎo)輪置于線架懸臂的前端，采用密封結(jié)構(gòu)組裝在懸臂上。為了適應(yīng)線架張開高度的變化時同時保持電極絲的導(dǎo)向性和張力，在線架上下部分增設(shè)有電極絲張緊裝置。?下懸臂固定式絲架結(jié)構(gòu)圖例?三、絲架、導(dǎo)輪部件（2）絲架（2）

在數(shù)控線切割機床上用于切割錐度的線架運動形式，其示意圖如圖所示。上、下導(dǎo)輪可沿X軸正反方向平動，并使兩導(dǎo)輪中心連線通過線架的圓心。上、下導(dǎo)輪也可在Y方向繞圓心O擺動。?數(shù)控線切割機床用于錐度切割時絲架運動形式示意圖例?三、絲架、導(dǎo)輪部件（3）絲架（3）

上下導(dǎo)輪同時繞圓心平動及擺動絲架結(jié)構(gòu)如圖所示。線架上有兩個步進電動機14和1，分別驅(qū)動導(dǎo)輪平動和擺動。當(dāng)步進電動機14轉(zhuǎn)動時，通過絲杠13、螺母12使滑塊11移動，由滑動塊10和18使固定在帶有斜槽導(dǎo)向板9和19的上、下弓架8、20沿X軸前后移動。導(dǎo)向板上的斜槽使弓架與滑塊改變移動方向并保持一定的移動量，由于上、下導(dǎo)輪沿X軸前后移動時要保證兩導(dǎo)輪中心連線通過X軸上的“O”點，而上、下導(dǎo)輪中心至“O”點為不同的距離32.5㎜和82.5㎜，因此上、下導(dǎo)向板上斜槽的斜率是不同的。?上、下導(dǎo)輪同時繞圓心平動及擺動絲架結(jié)構(gòu)圖例?三、絲架、導(dǎo)輪部件（4）導(dǎo)輪

懸臂支撐導(dǎo)輪結(jié)構(gòu)如圖所示，結(jié)構(gòu)簡單，上絲方便。但因懸臂支撐，張緊的電極絲運動的穩(wěn)定性較差，難于維持較高的運動精度，同時也影響導(dǎo)輪和軸承的使用壽命。?懸臂支撐導(dǎo)輪結(jié)構(gòu)圖例?四、工作液系統(tǒng)（1）

在電火花線切割加工過程中，需要穩(wěn)定地供給有一定絕緣性能的工作液，以冷卻電極絲和工件，排除電蝕物等，保證線切割加工的持續(xù)進行。工作液系統(tǒng)由工作液、工作液箱、工作液泵和循環(huán)導(dǎo)管等組成。工作液系統(tǒng)圖如圖所示。?線切割機床工作液系統(tǒng)圖例?四、工作液系統(tǒng)（2）

工作液一般采用從電極絲四周進液的方法流向加工區(qū)域。通常是用噴嘴直接沖到工件與電極絲之間，如圖所示，由于液流實際上是不穩(wěn)定的，容易使電極絲產(chǎn)生振動。當(dāng)線架的跨距較大，且直接進液產(chǎn)生的沖擊力和振動會影響到工件的精度時，建議采用環(huán)行噴嘴結(jié)構(gòu)，如圖所示。?噴嘴圖例?環(huán)形噴嘴圖例

?數(shù)控線切割機床數(shù)控系統(tǒng)（CNC系統(tǒng)）

?簡介（1）為了簡化計算，通常是按照工件的輪廓形狀和尺寸進行編程，但實際上數(shù)控系統(tǒng)控制的是工作臺相對于電極絲中心的軌跡。從工件的輪廓到電極絲中心，有兩個尺寸需要補償：電極絲與工件之間的放電間隙及電極絲半徑。用3B格式編程時，是進行人工換算的，計算工作量非常大，而自動編程時，將工件的輪廓轉(zhuǎn)換成電極絲中心軌跡的過程全部計算由計算機完成。這個過程稱為數(shù)據(jù)處理，也就是數(shù)據(jù)的補償，分為直線部分補償和圓弧部分補償。?簡介（2）數(shù)控線切割機床數(shù)控系統(tǒng)的工作流程如圖所示。

?CNC系統(tǒng)對線切割程序的處理流程?簡介（3）如圖所示給出了采用步進電動機驅(qū)動的開環(huán)數(shù)控系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)。?數(shù)控線切割機床開環(huán)系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)

?學(xué)習(xí)小結(jié)（1）數(shù)控線切割技術(shù)是電火花加工技術(shù)的特例，線切割加工必須滿足工件與電極絲之間保持合適的放電間隙、使用合適的電規(guī)準(zhǔn)參數(shù)、必須有一定絕緣性能的工作液以及滿足運動要求等條件。脈沖寬度、脈沖間隔、加工電壓幅值、加工電流幅值、放電波形、電加工極性、工作臺進給速度以及電極絲的材料等都是影響線切割加工的工藝因素。?學(xué)習(xí)小結(jié)（2）線切割加工機床由縱橫向工作臺、儲絲走絲部件、絲架導(dǎo)輪部件、工作液循環(huán)系統(tǒng)等構(gòu)成。工作臺相對于電極絲作縱橫向進給運動，形成待加工工件的形狀并達到精度要求。儲絲筒要做旋轉(zhuǎn)運動和軸向運動以避免電極絲在筒上重疊。儲絲走絲機構(gòu)分為快走絲機構(gòu)和慢走絲機構(gòu)。絲架的作用是通過絲架上的導(dǎo)輪來支撐電極絲，保證電極絲與工作臺面成一定的角度及電極絲合適的張緊力。為了滿足不同厚度工件的加工要求，機床常采用可變跨距機構(gòu)的絲架。數(shù)控線切割機床控制系統(tǒng)主要具備軌跡控制和加工控制兩大功能。?思考與練習(xí)題

線切割加工必須具備哪些條件？為什么用同樣形狀的電極絲可以加工出不同形狀的工件？

影響線切割加工的工藝因素主要有哪些？根據(jù)圖10-4，分析線切割機床存在的運動，以及各個運動作用。儲絲筒存在哪些運動？每個運動的作用分別是什么？結(jié)合圖10-12，分析儲絲筒的運動是如何實現(xiàn)的？分析上、下導(dǎo)輪同時繞圓心平動及擺動絲架的結(jié)構(gòu)及工作原理。?數(shù)控機床編程及加工機械工程實驗教學(xué)中心實驗?zāi)康耐ㄟ^數(shù)控機床的加工程序編制，掌握編程的方法及技巧；將在計算機上用OpenSoftCNC軟件模擬顯示加工過程校驗程序，然后在數(shù)控機床上對工件進行加工；結(jié)合機械加工工藝，實現(xiàn)最優(yōu)化編程，提高加工質(zhì)量和生產(chǎn)效率。機械工程實驗教學(xué)中心數(shù)控編程的基本原理數(shù)控編程的目的；數(shù)控編程的內(nèi)容；編程步驟。機械工程實驗教學(xué)中心數(shù)控編程的基本原理所謂編程，就是把零件的圖形尺寸、工藝過程、工藝參數(shù)、機床的運動以及刀具位移等內(nèi)容，按照數(shù)控機床的編程格式和能識別的語言記錄在程序單上的全過程。這樣編制的程序還必須按規(guī)定把程序單制備成控制介質(zhì)如程序紙帶、磁帶等，變成數(shù)控系統(tǒng)能讀懂的信息，再送入數(shù)控機床，數(shù)控機床的CNC裝置對程序經(jīng)過處理之后，向機床各坐標(biāo)的伺服系統(tǒng)發(fā)出指令信息，驅(qū)動機床完成相應(yīng)的運動。機械工程實驗教學(xué)中心數(shù)控編程的目的數(shù)控編程的基本原理①分析零件圖紙，確定加工工藝過程；②計算走刀軌跡，得出刀位數(shù)據(jù)；③編寫零件加工程序；④制作控制介質(zhì)；⑤校對程序及首件試加工。機械工程實驗教學(xué)中心數(shù)控編程的內(nèi)容數(shù)控編程的基本原理機械工程實驗教學(xué)中心數(shù)控編程的步驟零件圖紙分析零件圖紙制定工藝規(guī)程數(shù)學(xué)處理編寫程序文件制作控制介質(zhì)程序校驗及試切數(shù)控機床OpenSoftCNC軟件介紹OpenSoftCNC軟件包括數(shù)控車床模擬仿真和數(shù)控銑床模擬仿真系統(tǒng)，由軟件+標(biāo)準(zhǔn)硬件系統(tǒng)構(gòu)成，不要求專用硬件或運動控制卡，所有數(shù)控功能和邏輯控制功能均由軟件完成，操作界面由系統(tǒng)操作和機床控制兩大部分組成。機械工程實驗教學(xué)中心OpenSoftCNC軟件介紹機械工程實驗教學(xué)中心為例，軟件提供下列指令：以數(shù)控車床模擬仿真系統(tǒng)（OpenSoftCNC01T）組別指令功能編程格式模態(tài)

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