五叶轮零件的电火花线切割加工大学论文.docx
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五叶轮零件的电火花线切割加工大学论文
五叶轮零件电火花线切割加工
摘要
近年来，我国电火花线切割技术得到了很好的发展，特别是快走丝机床在我国应用广泛,社会上对这门技术人才的需求量也越来越多。
本文介绍了快走丝线切割软件的实际应用和零件在线切割加工中的流程及加工中的一些基本知识和注意事项。
关键词：
电火花；线切割软件；加工流程
Thefiveimpellercomponentselectricalfirecoloredthread
cuttingprocessing
Abstract
Author:
MengQiLue
Tutor:
YanRuiQiang
Inrecentyears,ourcountryelectricalfirecutthetechnologytoobtaintheverygooddevelopment,speciallyquicklywalkedthesilkenginebedtoapplywidelyinourcountry,inthesocietymoreandmorewerealsomanytothistechnicaltalentedperson'sdemandquantity.Thisarticleintroducedquicklywalksthesilkthreadtocutsoftwarethepracticalapplicationandthecomponentson-linecutsintheprocessingintheflowandprocessingsomeelementaryknowledgeandthemattersneedingattention.
Keywords:
Electricspark;Linecuttingsoftware;Processtechnologicalprocess
目录
1绪论…………………………………………………………………………………1
2零件图的工艺分析…………………………………………………………………1
3毛坯的确定…………………………………………………………………………2
3.1材料的选择…………………………………………………………………...2
3.2毛坯的尺寸…………………………………………………………………...2
4毛坯的加工…………………………………………………………………………2
4.1电极丝起始位置的基准面加工……………………………………………...2
4.2线切割定位基准面的加工…………………………………………………...3
5设备的选择…………………………………………………………………………3
6电极丝的选择与安装………………………………………………………………3
6.1电极丝的选择………………………………………………………………...3
6.2电极丝的安装………………………………………………………………...4
7工件的安装…………………………………………………………………………4
8电极丝垂直度的找正………………………………………………………………5
9加工前的其他准备…………………………………………………………………5
9.1工作液的选择与配置………………………………………………………...5
9.2电参数的确定………………………………………………………………...6
9.3程序的工艺分析……………………………………………………………...6
10线切割的加工……………………………………………………………………10
10.1自动加工及其监控…………………………………………………………10
10.2加工中特殊情况处理………………………………………………………10
零件的质量分析……………………………………………………………………..10
总结…………………………………………………………………………………..12
致谢…………………………………………………………………………………..13
参考文献……………………………………………………………………………..14
1绪论
随着制造领域的快速发展，近来我国电火花线切割机床的生产和技术得到了飞速发展，特别是快走丝机床在我国应用广泛。
同时也对电火花线切割机床和技术提出了更高的要求。
作为一名职业技术学院数控专业的学生，了解并掌握这门技术也是一项重要的技能。
本文的设计与加工运用到了三年来所学课程的知识,运用了我院的《CAXA线切割XP》软件，同时对线切割加工前的准备、工艺等进行了大概的阐述。
2零件图的工艺分析
图2-1零件图
电火花线切割程序（3B格式）的生成是依靠图形的完整性和正确性，在图形中要准确地定出各点的坐标,上图2-1圆与圆相切,圆形各点的相交等应该清楚,在标注时看图形是否有矛盾或多余的尺寸,仔细检查图形是否缺少尺寸,给出的几何要素的相互关系是否够明确。
另外还要分析零件图的精度和技术要求是否在线切割的要求范围以内（快走丝的范围一般为Ra1.6-3.2μm）工件厚度是否小于线架的最大跨度、线切割机床的XY滑板的有效行程长度是否满足于加工工件尺寸的要求、材料是否是导电的材料、零件中的窄缝是否小于电火花线切割加工的间隙或零件图内轮廓拐角处的圆角半径是否小于电极丝半径与放电间隙之和。
3毛坯的确定
3.1材料的选择
电火花线切割加工过程中，使用工具和工件之间不断产生脉冲性的火花放电，利用放电在局部时产生的高温把金属蚀除下来，它是利用电能和热能进行加工的工艺方法。
在材料的选择上首先要求材料具有良好的通电性。
常用的材料有碳素工具刚、合金工具刚、碳素结构刚、铝合金、纯铜、石墨等。
在市场常见到的有碳素结构刚和铝合金。
铝合金在切割的时候，切割速度虽然比碳素结构刚快，但其在高温下表面极其容易形成不导电的氧化膜，同时由于产生不导电的微粒，这些微粒分布在导电块与电极丝之间，常使电极丝在导电块处发生火花放电，从而加快导电块的损耗。
且在价格方面铝合金比碳素结构刚高的多，经以上分析，这次材料的选择选择了碳素结构刚中的Q235。
3.2毛坯的尺寸
快走丝切割液是靠高速运行的丝带入切缝的，不像慢走丝那样要进行高压冲液，对切缝周围的余量没多大的要求，只要保证其装夹的余量即可，此零件图形直径为φ156mm，考虑到毛坯的加工及线切割加工的装夹余量，理论上材料相对大一点比较好，但为了杜绝浪费和购买的实际情况，这次零件的加工选择了182x182x12（mm）的毛坯。
4毛坯的加工
由于毛坯表面粗糙度高，各面都不平整并带有大量的毛刺及钝角，在线切割加工前，须先要确定电极丝起始位置的基准面和线切割加工的定位基准面。
利用我院现有的铣削系统对毛坯进行如下的加工。
4.1电极丝起始位置的基准面加工
选择一个相对平整的面作为粗基准面，采用虎钳装夹，利用直径为φ10mm的立铣刀铣削基准面，由于材料硬度大，Z轴的下刀量不宜太大，加工基准面后再翻过来铣削粗基准面，为了获的更好的毛坯利用同一种方法把其余的两个面也铣平整。
4.2线切割定位基准面的加工
由于毛坯的长宽度都大于虎钳装夹的最大限度，装夹时采用压板压紧的方法，装夹时选择一个相对平整的面作为粗基准面，利用面铣刀来加工定位面，加工好后翻转过来再铣粗基准面。
毛坯经过加工后尺寸为180x180x9.3（mm）
5设备的选择
数控线切割机床的加工精度主要是靠机床本身的精度来确定的，应根据零件的精度要求来合理地选择机床。
此零件设计的粗糙度为6.3μm,利用我院的DK-7725型快走丝机床，足已满足其加工要求，其性能指标如下表所示：
表5-1DK-7725型机床参数表
型号
纵横坐标最大行程
加工工件最大厚度
防护等级
DK7725
250mmx320mm
290mm
IP43
电源电压
熔断器额定电流
整机总耗电量
频率
380V
8A
2KVA
50Hz
6电极丝的选择与安装
6.1电极丝的选择
电极丝的直径对线切割速度的影响很大，若电极丝直径太小，则承受电流小，切缝也窄，不利于排屑和稳定加工，显然不可能获得理想的切割速度，但电极丝的直径超过一定的程度，造成切缝过大，反而影响了切割速度的提高。
且不同的电极丝其切割速度也不一样。
在电极丝材料的选择上也会对线切割加工指标带来不同的影响。
如今常用的快走丝材料主要有钨丝、钼丝、钨钼W50Mo这三种电极丝，它们的材料性能如下表所示：
表6-1常用电极丝材料性能
材料
伸长率（%）
抗拉强度
/MPa
熔点/℃
电阻率
/Ω.cm
备注
钨
0
1200～1400
3400
0.0612
较脆
钼
30
700
2600
0.0472
较韧
钨钼W50Mo
15
1000～1100
3000
0.0532
脆韧适中
由上表可知，钨丝虽然抗拉强度高、耐腐蚀，但脆而不耐弯曲，且价格昂贵，仅在特殊情况下使用，而钼丝在这三种电极丝中韧性最好,抗拉强度高，适合这次零件加工的需求，这次零件的加工选择直径为φ0.18mm的钼丝。
6.2电极丝的安装
6.2.1上丝
上丝是加工前的必要准备，也是线切割加工的一道工艺。
上丝时把电极丝的一端固定在储丝筒上的螺钉上进行绕丝。
绕丝过程中要用手拉住钼丝轮，保持一定的张力，如果没有张力容易造成丝筒乱和丝滑出导轮的现象。
因线切割加工当中丝筒作的是一种往复的运动，丝筒装丝宽度应该大于丝筒宽度的二分之一，略小于丝筒的宽度。
当满足于上述所需的行程时，把电极丝的另一端绕过机床上的副导轮和主导轮里进行穿丝，穿丝后拉紧固定在储丝筒的另一端，上螺丝的时候不宜太紧，防止压断电极丝。
6.2.2紧丝
紧丝是线切割的一个重要环节，它的好坏直接影响到工件的质量和切割速度，刚穿好的丝往往由于松弛，需要用手轮进行多次紧丝，紧丝时拿手轮的手要端平，保持平衡。
并注意安全，防止手碰到运行的储丝筒。
在每一次紧丝过后都要认真检验电极丝的松紧程度，如果还没有达到紧丝的目的，就要继续紧丝。
但紧丝时应防止紧丝过紧，导致加工过程中容易产生断丝。
7工件的安装
毛坯经过加工后，余量进一步减少，为了防止电极丝切割过程中切割到工作台，首先要调节工作台的距离（大于156mm）并找正它的平行度。
利用已加工好的面作为定位面，装夹工件时尽量使两边的余量相同，防止一边余量过小导致电机丝切割到工作台。
工件装夹好后应该找正它的平行度。
由于线切割加工的轮廓与工件的基准无精度要求，可利用电极丝找正法来找正，工件通过预紧后，将电极丝移动靠近基准侧面处，保持电极丝与工件侧面间有微小的距离，沿基准方向移动坐标轴，根据目侧法来调整工件位置。
由于线切割的工作用力小，不像金属切削机床要承受很大的切削力，所以装夹的时候不是需要很大的夹紧力，工件经过找正后用压板压住对角即可。
工件装夹如下图所示：
图7-1工件装夹图
8电极丝垂直度的找正
为了准确切割出符合精度要求的工件电极丝必须垂直于工件的装夹基面或工作台定位面。
为了保证电极丝的位置精度，在导轮和导轮轴承发生磨损后应及时更换导轮和导轮轴承，在工件加工之前应进行电极丝的垂直度校正。
常用的电极丝垂直度校正方法有找正器校正，此找正器是一个六面体，使用找正器校正时，首先将找正器垂直置于工件的装夹基面或工作台定位面的合适位置，即保证x.y方向都能接触到的位置，同时保持找正器表面干燥和干净，电极丝上不要有工作液，手动操作机床使电极丝靠近找正器。
通过调整导轮体和丝架等位置来调整电极丝的垂直度。
9加工前的其他准备
9.1工作液的选择与配置
工作液的好坏将直接影响到加工的顺利进行。
它对切割速度、表面粗糙度、加工精度等工艺指标均有很大的影响，不仅不同类型的工作液有着其不同的性能。
就同一类型不同浓度的工作液都有着其不同的性能。
这次零件的加工选择乳化型工作液，因其切割速度比非乳化型的工作液切割速度高，介电强度和冷却能力较强，洗涤性好。
配置工作液时，为了达到较大的切割速度，配置的乳化油质量分数约为8%左右，这样加工起来比较稳定且不易断丝。
另外工作液的脏污程度对工艺指标也有较大的影响，工作液太脏会降低加工的工艺指标，纯净的工作液也并非加工效果最好，如果发现工作液太脏，应及时更换工作液。
9.2电参数的确定
合理地选择电参数也是电火花线切割加工的一项重要指标，电参数的设定对零件的粗糙度Ra和切割速度Vwi有着密切的联系，只要客观地运用它们的最佳组合就能够获得良好的加工效果，通过零件图的分析和结合我院线切割机床的性能及加工过程的需要，选择的电参数如下表所以：
表9-1电参数选择表
短路峰值电流
开路电压
脉冲宽度
脉冲间隔
进给速度
放电波形
8A
80V
Ti32μs
32
8mm/s
分组脉冲
9.3程序的工艺分析
9.3.1切割起点的设定
由于此工件无穿丝孔，不需要进行穿丝点的设定，尺寸精度的相互关系要求不是很高，工件加工前首先要进行切割起点的设定。
为了方便确定电极丝切入点的位置，切入点选择工件被夹持部分的中点。
既电极丝起始面的中点（从直径为φ27mm的圆心向电极丝起始面牵引一条90mm的直线的端点）如下图：
图9-2零件加工切入点
9.3.2程序参数的选择
在程序的生成前首先要选择好程序的参数，在加工参数中轮廓精度选择为0.01，由于零件是通过一次性切割加工完成的、在切割次数的选择上选择切割次数为1次、支撑宽度指的是多次切割时，指定每行轨迹的始末点之间保留的一段不切割部分的宽度，由于是一次性加工，选择为0即可、由于零件无锥度要求，不切割锥度时保持为0即可。
补偿实现方式选轨迹生成时自动实现补偿，由于零件存在着尖角，所以在拐角过渡方式上要选择为尖角方式。
这次生成程序的参数具体如下图所示：
图9-3切割参数
图9-4偏移量/补偿值参数
9.3.3程序的模拟加工
为了确保零件在加工过程中能够正确并顺利地进行，加工前首先要在CAXA线切割软件上进行模拟加工。
在模拟加时按照软件上的提示，拾取好图形轮廓线，选择切割方向为外偏。
为了更清楚地观察加工的轨迹，步长值应该选取小一点，这次选择为0.001，加工轨迹如下图所示：
图9-5零件加工轨迹
9.3.4程序的生成
参数选择完毕后，利用软件正确地生成程序，程序如下：
CAXAWEDM-Version2.0,Name:
11.3B
ConnerR=0.00000,OffsetF=0.10000,Length=441.394mm
****************************************
StartPoint=-66.28600,-0.00000;X,Y
N1:
B21186B0B21186GXL1;-45.100,-0.000
N2:
B5100B0B7345GXSR2;-37.755,4.579
N3:
B1276B2604B4646GYNR3;-33.968,8.634
N4:
B5090B8816B8816GYL2;-39.058,17.450
N5:
B4417B2550B9906GYSR3;-30.408,22.844
N6:
B2407B1617B4183GYNR3;-25.101,24.462
N7:
B1B10179B10179GYL1;-25.100,34.641
N8:
B5100B0B9854GYSR2;-14.912,34.987
N9:
B2893B197B4153GYNR3;-9.507,33.734
N10:
B5090B8816B8816GYL1;-4.417,42.550
N11:
B4417B2550B9895GYSR2;4.580,37.756
N12:
B2604B1276B4646GXNR2;8.634,33.969
N13:
B8816B5089B8816GXL1;17.450,39.058
N14:
B2550B4417B9906GXSR2;22.844,30.407
N15:
B1617B2407B4183GXNR2;24.462,25.101
N16:
B10179B1B10179GXL4;34.641,25.100
N17:
B0B5100B9854GXSR1;34.987,14.911
N18:
B197B2893B4153GXNR2;33.735,9.507
N19:
B8815B5090B8815GXL4;42.550,4.417
N20:
B2550B4417B9895GXSR1;37.755,-4.580
N21:
B1276B2604B4646GYNR1;33.968,-8.634
N22:
B5090B8816B8816GYL4;39.058,-17.450
N23:
B4417B2550B9906GYSR1;30.408,-22.845
N24:
B2407B1617B4183GYNR1;25.101,-24.462
N25:
B1B10179B10179GYL3;25.100,-34.641
N26:
B5100B0B9854GYSR4;14.912,-34.987
N27:
B2893B197B4153GYNR1;9.507,-33.735
N28:
B5091B8815B8815GYL3;4.416,-42.550
N29:
B4417B2550B9895GYSR4;-4.581,-37.755
N30:
B2604B1276B4646GXNR4;-8.635,-33.968
N31:
B8815B5089B8815GXL3;-17.450,-39.057
N32:
B2550B4417B9906GXSR4;-22.844,-30.407
N33:
B1617B2407B4183GXNR4;-24.462,-25.100
N34:
B10179B0B10179GXL3;-34.641,-25.100
N35:
B0B5100B9854GXSR3;-34.987,-14.912
N36:
B197B2893B4153GXNR4;-33.735,-9.507
N37:
B8815B5091B8815GXL2;-42.550,-4.416
N38:
B2550B4417B4417GYSR3;-45.100,0.001
N39:
B21186B1B21186GXL3;-66.286,-0.000
N40:
DD
10线切割的加工
10.1自动加工及其监控
程序上传完毕后，调节好已选好的线切割加工参数，经模拟加工无误后，将丝筒上的罩壳，上臂盖，上导轮盖盖好，同时安装好防护罩，防止工作液甩出。
在加工过程中会产生有毒的气体和烟雾，应保持一定的距离，防止发生过敏或中毒，在加工期间禁止他人或自己触及电极丝、工件、工作台、更不能同时接触工件与工作台，并定时对机床各运动部件进行加油润滑，遵守线切割文明安全生产守则。
10.2加工中特殊情况处理
在零件的加工过程中电极丝由于松丝造成不放电故障的现象，在机床报警后，马上暂停程序的运行，关掉停机按扭，再关掉工作液，待紧丝后再继续运行；在快走丝切割加工中，工作液是循环使用的，并带有少量的污物，由于污物过量堆积在导轮和导电块，造成了短路停机的现象。
停机后把污物排除，清洗导轮和导电块，排除故障后移动电极丝使其脱离工件，从新起点切割至原位，然后继续加工。
零件的质量分析
零件虽然已经加工完成，但是经过对零件的检测，发现加工出来的零件并没有得到预想的效果，与设计的加工要求有点距离。
以下是造成偏差的原因及解决的措施：
a、在定位基准面的加工过程中，由于采用压板装夹，给编程带来了很大的麻烦，所以铣平面的时候通过手轮操作的方式，这样就造成了表面粗糙度偏差，还有面铣刀磨损也造成了表面不够光滑，并带有少量的刀痕。
在线切割加工过程中，毛坯的四个角落区域是要切割掉的。
为了更好地加工定位基准面，应该在毛坯的对角处用立铣刀加工出压板压紧毛坯所需要的区域。
然后通过编程来加工零件的定位基准面。
b、零件切割表面粗糙度偏大，而造成此原因的主要因素是高频电源的脉冲参数及电极丝的张紧力和移动速度。
为了获得较好的表面粗糙度，应该适当地降低开路电压的参数及电极丝的移动速度；另外在零件的切割表面出现了较明显的条纹，影响条纹深度和宽度的主要因素有脉冲参数和走丝的稳定性、进给速度。
所以应该适当地改变以上的因素来降低条纹的深度和宽度。
c、尺寸精度有误差，在线切割加工过程中由于电极丝在走丝过程中产生振动造成尺寸有偏差。
产生振动的主要原因是电极丝相对较松，通过紧丝的方法可降低电极丝在切割中产生的振动；另外电极丝移动速度过快，造成的振动也较大，所以调整合适的移动速度也可以降低尺寸的误差。
总结
通过这次的毕业设计，让我系统地巩固了大学三年课程的知识,同时也学习到了电火花线切割这门特种加工的很多知识。
在零件的加工过程中，我对我院的加工中心操作有了进一步的提高，掌握了DK-7725快走丝线切割机床的基本操作。
从9月份到11月份，历时两个多月,我通过网上查找，读书馆查阅等方式来了解和理解了电火花线切割这一门特种加工技术，同时系统的温习了《机械制图》《机械制造》《数控编程》《AutoCAD》等课程。
通过亡羊补牢、查漏补缺的方式来攻克了自己的薄弱环节。
在确定零件图纸到产品的加工，在指导老师的带领下，我一步一个环节地设计制作，在这其中，我感受到了我在平时学习还不够认真刻苦，这就使我做起毕业设计的时候觉得很吃力，真是书到用时方恨少！
同时也感受到了我们数控专业的学生不仅要多动手、还要学会思考。
因为只有这样才能做的更好。
总之，这次的毕业设计是我劳动的付出，认真的结果，它检验了我这三年来的学习成果，我希望它是架起工作桥梁中的一根支柱。
文中上述的内容主要讲述了线切割加工工艺过程及其程序编制方面的知识、利用零件图形的结构分析，设计出其加工的工艺方案，以达到生产要求，线切割加工工艺是工件在进行加工的重要内容，只要合理就可以保证其加工精度及各要项指标的要求。
我通过这次的毕业设计，增加了自己的不少专业知识、提高了自己的动手能力。
感悟到了知识是要靠平时一点一滴的积累，扎扎实实地做好每一步，只有把理论运用到实
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