《特种加工》实验指导书.docx

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《特种加工》实验指导书

特种加工

实验指导书

闽南理工学院光电与机电工程系

光电与测控教研室

1、电火花成型加工

一、目的及要求

通过对EDM-350型数控电火花加工的实际观看与上手操作，使学生深刻理解电火花的加工原理，熟悉数控电火花设备构成及其技术范围，了解电火花加工工件的过程和进行初步操作。

要求如下：

1、正确阐述电火花加工的原理；

2、熟悉数控电火花设备各组成部分，了解如何使用和操作；

3、了解所用电火花设备的技术规范；

4、了解电极材料的选择和如何考虑电极损耗；

5、初步掌握工件与电极的装夹定位方法；

6、了解基本数控操作。

二、实验内容

1、了解EDM-350型数控电火花成形机由哪些部分组成，各部分的用途及操作方法；

2、了解各种电极材料的加工性能、各种电极结构、粗/精加工电极的获得以及平动电极加工；

3、了解电极的加工与修复；

4、了解设备粗、中、精加工电规准情况和选用方法；

5、了解设备各项技术规范；

6、了解工作液的选用、工作液过滤循环装置；

7、动手操作并初步掌握对工件和电极的装夹与定位；

8、动手操作并初步掌握工件加工方法。

三、主机各部分及其作用

1、床身和立柱它主要是一个基础构，应确保电极与工件之间的相互位置。

2、工作台主要是用来支撑和装夹工件，容纳工作液，使电极和工件浸在工作液中，起到冷却、排屑作用。

3、主轴头有伺服进给机构、导向防扭机构、辅助机构三部分组成，它控制加工件与工具电极之间的放电间隙。

4、工作液系统使工作液强迫循环。

5、电极材料

电极材料必须是导电性能良好，损耗小，造型容易，并且具有加工稳定、效率高、材料来源丰富、价格便宜等特点，常用电极材料有紫铜、石墨、黄铜、铜钨合金和钢、铸铁等。

四、正确操作电火花成型机床要点

1．准备阶段。

在操作之前，首先有个准备阶段，包括看懂被加工件的图纸和各项工艺要求，根据电极、模板形状、尺寸规格，确定装夹装置和位置。

2．在装夹前必须首先启动液压系统，使其处于动态，防止开机后影响装夹精度。

3．根据加工型孔的厚度、尺寸公差和表面粗糙度的要求，确定脉冲规准，按粗、中、精关系，选择电压、电流、脉宽、间隔，确保稳定加工。

4.一切准备好后，可给工作液槽充油（工作液）。

油面高低可根据加工的面积及粗、中、精规准确定，一般高出工件表面20～100mm。

并调好冲油或抽油的压力大小，如果冲油压力过大，将造成液压头受反作用力过大，且会增加电极损耗；抽油力过大容易引起油杯内空洞，引起放炮现象，抽力过小则排屑条件不好，加工不稳定。

5．液压头的空载进给速度，一般是每分钟100mm，短路回升速度是进给速度的1～2倍。

为保证稳定加工，电极进给的深度，加工冲模时应是刃口厚度的1.5～2.5倍。

6.型腔模加工大多采用上冲油形式，冲油压力一般在49kPa。

冲油压力过大，电极损耗大，过小则排屑条件不好。

型腔加工的深度控制与冲模不一样，主要是按被加工型腔的尺寸要求来定。

五、电火花加工的原理与特点

电火花加工是在一定的液体介质中，利用脉冲放电对导电材料的电蚀现象来蚀除材料，从而使零件的尺寸、形状和表面质量达到预定技术要求的一种加工方法。

1.电火花加工原理：

进行电火花加工时，工具电极和工件分别接脉冲电源的两极，并浸入工作液中，或将工作液充入放电间隙。

通过间隙自动控制系统控制工具电极向工件进给，当两电极间的间隙达到一定距离时，两电极上施加的脉冲电压将工作液击穿，产生火花放电。

　　在放电的微细通道中瞬时集中大量的热能，温度可高达10000℃以上，压力也有急剧变化，从而使这一点工作表面局部微量的金属材料立刻熔化、气化，并爆炸式地飞溅到工作液中，迅速冷凝，形成固体的金属微粒，被工作液带走。

这时在工件表面上便留下一个微小的凹坑痕迹，放电短暂停歇，两电极间工作液恢复绝缘状态。

　　紧接着，下一个脉冲电压又在两电极相对接近的另一点处击穿，产生火花放电，重复上述过程。

这样，虽然每个脉冲放电蚀除的金属量极少，但因每秒有成千上万次脉冲放电作用，就能蚀除较多的金属，具有一定的生产率。

　　在保持工具电极与工件之间恒定放电间隙的条件下，一边蚀除工件金属，一边使工具电极不断地向工件进给，最后便加工出与工具电极形状相对应的形状来。

因此，只要改变工具电极的形状和工具电极与工件之间的相对运动方式，就能加工出各种复杂的型面。

工具电极常用导电性良好、熔点较高、易加工的耐电蚀材料，如铜、石墨、铜钨合金和钼等。

在加工过程中，工具电极也有损耗，但小于工件金属的蚀除量，甚至接近于无损耗。

2.电火花加工的条件

（1）必须采用脉冲电源，以形成瞬时的脉冲放电。

（2）必须采用自动进给调节装置，以保持工具电极与工件电极间微小的放电间隙。

（3）火花放电必须在具有一定绝缘强度的液体介质（工作液）中进行，如煤油、造化液、去离子水等。

工作液除有利于产生脉冲式的火花放电外，而且有利于排出放电过程中产生的电蚀产物和冷却电极以及工作表面。

六、注意事项：

1.开机操作前，要穿好工作服，做好操作准备工作。

2.电火花机床必须在专人指导下进行操作，不允许未经许可自行操作。

3.在放电加工前，应仔细安装好工件，找正工具电极和工件的相对位置。

4.电火花成型机床工作液为易燃煤油，必须配备干粉灭火器，以防运行中发生火灾，并且操作者操作前必须掌握干粉灭火器的使用方法。

5.工作油箱中的工作液面高度必须高出被加工工件50mm以上，以防止工作液着火燃烧。

6.在放电加工过程中，严禁手或身体各部位触摸卡头和电极线。

7.在操作过程中如发生意外，首先要按下操作面板上的红色急停按扭，再拔下插头，检查事故原因，待排除故障后再开机，启动时间间隔不得小于50秒。

8.操作过程中，进行移动操作时要特别小心，必须确认移动行程中没有阻挡物，以防撞坏电极和工件，或造成移动轴伺服过载甚至损坏机床。

9.火花成形机床加工过程中，操作者不能随意离开机床，仔细观察放电状态，以防意外事故的发生。

10.电火花机床操作完毕，要将工作液回放到储液槽中，拔下插头切断电源，清扫机床，收捡工具，打扫场地卫生。

2.数控电火花线切割加工

一、实验目的:

（1）了解数控线切割机床的组成、工作原理、操作方法和加工对象。

（2）了解工件的装夹过程及找正方法。

（3）了解线切割加工工件的工艺性。

二、实验要求:

1）掌握线切割加工原理、特点及应用范围。

2）掌握3B和G代码线切割编程方法

3）了解高速走丝和低速走丝线切割加工脉冲电源，影响线切割工艺指标的因素，线切割加工工艺及应用。

三、实验内容:

1、工件装夹、找正，对刀、钼丝安装、电极安装

①3B代码的编程。

②3B程序的编程格式。

③简单零件手工编程练习

2数控线切割机床典型零件加工实例

2电火花成形机床电火花成形机床

2电火花机床的维护与保养、加工过程中问题的处理.

四、实验步骤

1．

（1）讲授实验的目的和要求；实验的纪律、安全教育。

（2）电火花机床的功能和操作使用方法。

2．工件装夹、找正；鉬丝的安装、紫铜电极的安装。

3．3B代码格式、3B程序的介绍，简单手工编程练习。

（1）3B代码的格式：

BXBYBJGZ

其中：

B——间隔符，它的作用是将X、Y、J数码区分开来；

X、Y——表示增量（相对）坐标值；

J——表示加工线段的计数长度；

G——表示加工线段的计数方向；

Z——表示加工指令；

例如：

B1000B2000B2000GYL2

整个程序的最后，应有停机符“D”，表示程序结束，加工完毕。

（2）程序的介绍

（a）坐标系与坐标值X、Y、的确定

平面坐标系是这样规定的：

面对机床操作台，工作台平面为坐标系平面，左右方向为X轴，且右方向为正；前后方为Y轴，前方为正。

编程时，采用相对坐标系，即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，单位为µm。

坐标值的负号不写。

（b）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确定。

加工直线时，终点靠近哪个轴，则计数方向取该轴，加工与坐标轴成45º角的线时，计数方向取X轴、Y轴均可，记作：

GX或GY；加工圆弧时，终点靠近哪个轴，则计数方向取另一个轴，加工圆弧的终点与坐标轴成45º时，计数方向取X轴、Y轴均可，记作：

GX或GY。

（c）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。

计数长度是被加工的直线或圆弧在计数方向坐标轴上投影的绝对值总和，其单位为µm。

（d）加工指令Z的确定

加工直线时有四种加工指令:

L1、L2、L3、L4，当直线在第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X轴而不包括Y轴）时，记作L2；L3、L4、依此类推。

加工顺时针圆弧时有四种加工指令:

SR1、SR2、SR3、SR4。

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轴而不包括Y轴）时，记作SR2；SR3、SR4、依此类推。

加工逆时针圆弧时有四种加工指令：

NR1、NR2、NR3、NR4。

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。

1．编程实例与加工（如下图）。

（1）程序的编程方法

（a）确定加工路线

（b）计算各段曲线的坐标值

（c）3B格式编写示例

000B0B2000B2000GYL2

001B0B10000B10000GYL2

002B0B10000B20000GXNR4

003B0B10000B10000GYL2

004B30000B8084B30000GXL3

005B0B23920B23920GYL4

006B30000B8084B30000GXL4

007B0B2000B2000GYL4

008D

（2）加工准备

检查贮丝筒运动、导轮运动、工作台往复运动是否灵活。

②根据工件厚薄调整好上下丝架的距离。

③夹具、工件、工作台面要仔细做好清洁工作，紧固夹具，校正工件后，将工件夹紧。

根据工件调整好高频参数，开启高频电源及控制器的电源。

（3）加工操作

开启电源、计算机进入加工状态

②输入程序，进行模拟加工，检验编程是否正确，若显示图形不正确需修改程序。

③进行联机及加工操作，注意观察加工时机床的运行状态。

④加工完成后，卸去工件，注意不要将钼丝碰伤、碰断；关断高频电源及控制器电源；打扫清理机床，将工具放回原处。

2、加工示例二

（1）实验目的：

①掌握简单零件的线切割加工程序的手工编制技能；

②熟悉ISO代码编程及3B格式编程；

③熟悉线切割机床的基本操作。

（2）实验要求

通过实习，学生能够根据零件的尺寸、精度、工艺等要求，应用ISO代码或3B格式手工编制出线切割加工程序，并且使用线切割机床加工出符合图纸要求的合格零件。

（3）实验设备

DK7720E型线切割机床。

（4）常用ISO编程代码

　　G92X-Y-：

以相对坐标方式设定加工坐标起点。

    G27：

设定XY/UV平面联动方式。

    G01X-Y-（U-V-）：

直线插补。

    XY：

表示在XY平面中以直线起点为坐标原点的终点坐标。

    UV：

表示在UV平面中以直线起点为坐标原点的终点坐标。

    G02U-V-I-J-：

顺圆插补指令。

G03X-Y-I-J-：

逆圆插补指令。

以上G02、G03中是以圆弧起点为坐标原点，X、Y（U、V）表示终点坐标，I、J表示圆心坐标。

   M00：

暂停。

   M02：

程序结束。

（5）3B程序格式

ＢＸＢＹＢ　Ｊ　Ｇ　Ｚ

　　Ｂ:

分隔符号；Ｘ：

Ｘ坐标值；Ｙ：

Ｙ坐标值；

Ｊ:

计数长度；Ｇ：

计数方向；Ｚ：

加工指令。

 零件二

（6）加工实例 

①工艺分析：

加工如图14所示零件外形，毛坯尺寸为60×60ｍｍ，对刀位置必须设在毛坯之外，以图中Ｇ点坐标（-20,-10）作为起刀点，Ａ点坐标（-10，-10）作为起割点。

为了便于计算，编程时不考虑钼丝半径补偿值。

逆时钟方向走刀。

②ISO程序：

程序注解

G92X-20000Y-10000以Ｏ点为原点建立工件坐标系，起刀点坐标为（-20，-10）；

G01X10000Y0从Ｇ点走到Ａ点，Ａ点为起割点；

G01X40000Y0          从Ａ点到Ｂ点；    

G03X0Y20000I0J10000　从Ｂ点到Ｃ点；　　

G01X-20000Y0从Ｃ点到Ｄ点；

G01X0Y20000从Ｄ点到Ｅ点；

G03X-20000Y0I-10000J0　从Ｅ点到Ｆ点；

G01X0Y-40000从Ｆ点到Ａ点；

G01X-10000Y0从Ａ点回到起刀点Ｇ；

M02程序结束。

③3B格式程序：

程序注解

B10000B0B10000GXL1      从Ｇ点走到Ａ点，Ａ点为起割点；

B40000B0B40000GXL1         从Ａ点到Ｂ点；

B0B10000B20000GXNR4        从Ｂ点到Ｃ点；

B20000B0B20000GXL3         从Ｃ点到Ｄ点；

B0B20000B20000GYL2         从Ｄ点到Ｅ点；

B10000B0B20000GYNR4        从Ｅ点到Ｆ点；

B0B40000B40000GYL4         从Ｆ点到Ａ点；

B10000B0B10000GXL3     从Ａ点回到起刀点Ｇ

D程序结束。

④加工：

按上述的机床操作步骤进行。