6 特种加工实训教程线切割加工综合训练.docx
《6 特种加工实训教程线切割加工综合训练.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《6 特种加工实训教程线切割加工综合训练.docx（36页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
6特种加工实训教程线切割加工综合训练
课题C-6数控电火花线切割加工综合训练
一、实训目的及要求：
通过简单图形加工、手动碰边加工、跳步加工、冲裁模加工、锥度加工以及异形件加工，进一步掌握线切割机床的操作，熟练掌握机床的操作技巧，为今后的学习打下坚实的基础。
二、实训设备工具及量具：
数控电火花线切割机床、特种加工专用油、钼丝、扳手、十字/一字螺丝刀、Q235钢板（厚度5-20mm）、铣刀、碎布、油扫、百分表、直角尺、游标卡尺、千分尺。
三、实训内容及步骤：
项目1：
简单图形加工
数控线切割机是加工各种精密的形状复杂的金属模具的专用机床，可加工各种硬度的金属材料，而且材料淬硬后对其切割状态更有利，适宜用它对模具作最后工序的加工，以减少淬火变形和表面氧化影响尺寸精度。
本项目主要介绍简单图形的加工,并掌握线切割机床的操作步骤。
1）、操作内容
根据下图C6-1图样，加工出符合图样要求的工件
图C6-1五角星加工
2）、工量具准备
A、刀具、工件材料Ф0.18mm钼丝、Q235钢板（厚度5mm）
B、量具钢尺（150mm，300mm）
C、工具一字和十字螺丝刀、垫板、压块、螺栓组、校正规等机床附件
3）、操作步骤
A、线切割机的基本操作
B、主机控制元件的操作
开机顺序：
A→B→C→D→E
关机顺序：
E→D→C→B→A
C、加工完拆卸工件并清洗。
★注意事项：
A、电源总开关（空气开关）接触是否良好；
B、电源启动按钮（ON）是否能真正启动机床运转或有没有漏电现象；
C、微机电源的启动是否有漏电现象，传输线接口是否松动，在接触良好情况下方可开机运行。
D、在自动编程时，注意起切点和工件的相对位置。
E、装夹工件时用手旋紧螺母即可。
F、工件伸出支架部分要大于实际尺寸。
4）、项目评价
序号
考生具备下列技能吗
学生自评
老师评价
备注
是
否
是
否
1
能说出线切割机床各部分的名称、结构（10）
2
能按照操作机床的步骤来加工工件（25）
3
掌握线切割加工工件的原理、注意事项（10）
4
掌握绘图软件进行绘制图形（25）
5
能按时清洁机床卫生，整理工量具（15）
6
能遵守车间的安全操作规程实习（15）
7
8
总体评价：
5）、相关知识准备
数控电火花线切割加工的机床的型号及组成部分
图C6-2电火花线切割加工原理图
1．工作液箱2.储丝筒3.电极丝4.供液管5.进电块6.工件7.夹具8.脉冲电源9.工作台拖板
通常将电极丝和脉冲电源的负极相接，工件和脉冲电源的正极相接。
线切割机床的型号
线切割机床按电极丝运动的线速度,可分高速走丝和低速走丝两种。
电极丝运动速度在8～10m/s范围内的为高速走丝,低于0.2m/s的为低速走丝。
例如DK7725机床为高速走丝线切割机床,DK7632机床为低速走丝线切割机床,我国常采用高速走丝线切割机床。
型号DK7725的含义如表所示。
1.快走丝：
5—12m/s，代号为“7”；
2．慢走丝：
0.1—0.5m/s，代号为“6”。
型号：
DK7725A
改进型（第一次改进）
基本参数代号（工作台横向行程为250mm
系列代号（快走丝线切割机床）
级别代号（电火花加工机床）
机床通用特性代号（数控）
机床类别代号（电加工机床）
项目2、手动碰边加工
由于电火花加工在特种加工中是比较成熟的工艺之一，在民用，国防生产部门和科学研究中已经获得了广泛使用。
通过项目一的学习我们可以知道数控线切割机不是依靠机械能利用刀具来切削工件，而是以电、热能量形式来进行加工。
快走丝线切割机所加工的工件表面粗糙度一般在Ra=1.25～2.5μm范围内，精度可达+/-0.002mm。
因此，本项目主要学习的内容就是：
通过手动碰边的方法，提高加工工件的精度。
1）、操作内容
根据图C6-3图样，加工出符合图样要求的工件
图C6-3手动碰边
2）、工量具准备
工具一字和十字螺丝刀、垫板、压块、螺栓组、校正规等机床附件。
量具内、外径千分尺（0～25mm/25～50mm），杠杆百分表。
刀具Ф0.18钼丝
材料Ф16mm铣刀
3）、操作步骤
①、校正钼丝的垂直度（参阅相关知识准备）
②、装夹工件后，用百分表校正
图C6-4校正工件
③、手工编程（参阅任务二的相关知识准备）
BBB5190GYL2
BBB2200GXL3
BBB5200GYL4
DD
④、手动碰边
转动刻度盘，让钼丝移动到铣刀处，用肉眼看缝隙的变化，反复调试，直到钼丝刚刚碰到工件即可（注：
机床有自动碰边的功能，利用Ctrl+方向键可以碰任意的加工面）
⑤、操作机床
⑥、加工完拆卸工件，煤油清洗后用千分尺测量
【操作技巧】
用火花校正钼丝垂直度的时候，丝速应调到最慢的一档，电流选择最小。
★注意事项
百分表是一种精度比较高的量具，使用时小心操作，注意保养，及时清洁，避免影响测量杆上触头的生锈或损坏，影响其精度。
4）、项目评价
根据图样，加工出符合图样要求的工件。
序号
考核内容
配
分
评分标准
自测
老师测
扣分
总得分
1
5±0.01
50
超差0.01扣5分
2
2±0.02
10
超差0.01扣3分
3
粗糙度Ra3.2
10
降一级扣2分
4
工件完整
10
酌情扣分
5
安全文明操作
20
酌情扣分
6
5）、相关知识准备
百分表的使用
用百分表校正或测量零件时，如图所示。
应当使测量杆有一定的初始测力。
即在测量头和零件表面接触时，测量杆应有0.3～1mm的压缩量，使指针转过半圈左右，然后转动表圈，使表盘的零位刻线对准指针。
轻轻地拉动手提测量杆的圆头，拉起和放松几次，检查指针所指的零位有无改变。
当指针的零位稳定后，再开始测量或校正零件的工作。
如果是校正零件，此时开始改变零件的相对位置，读出指针的偏摆值，就是零件安装的偏差数值。
图C6-5百分表
项目3、跳步加工
模具线切割加工中的“工艺孔”是指为了保证最终的加工结果更好地满足图纸的要求而在线切割加工的特定工序阶段（加工之前或加工之中）所作出的具有一定形状和大小的孔。
基于线切割加工的特点及测量方便等方面的考虑，线切割加工中所采用的“工艺孔”通常可以采用圆形、正方形或其他多种形状。
本项目将对线割机加工中的跳步加工项目进行学习。
1）、操作内容
根据C6-7图样，加工出符合图样要求的工件
图C6-6跳步加工的实物图
图C6-7多型孔零件图
2）、工量具准备
刀具Ф0.18mm钼丝
工件材料Q235钢（规格350x450x20）
量具钢尺（150mm，300mm）、游标卡尺（0～125mm）、
工具一字和十字螺丝刀、垫板、压块、螺栓组、校正规等机床附件
机床设备钻床
3）、操作步骤
①、在工件材料上，按照图样的尺寸要求，用钻床在已划好线的位置上分别钻3个Φ8mm的孔，并做好记号，并先加工较小的型孔，再加工较大的型孔，以避免最后加工小孔时将孔距误差带到小孔上，形成小孔的穿丝预孔不在小孔有效范围内，从而导致无法加工的现象产生。
图C6-8钻孔
②、拆开储丝筒上的钼丝，把钼丝穿在基准孔再装在储丝筒后，启动机床自动找中心功能；
图C6-9自动找正
③、AUTOP绘图编程（参阅AUTOP绘图软件的相关知识准备）
④、加工顺序：
先加工A基准孔→加工完暂停拆丝→跳步→穿丝在B→孔中在继续加工→加工完暂停拆丝→跳步→穿丝在C孔中继续加工
图C6-10加工顺序示意图
★注意事项
1）、加工完A基准孔后跳步时请按机床暂停键，如按错其他键（停止键）时再退回上一个孔进行对中，将影响测量精度；
2）、每一次跳步之前都应该暂停拆丝，否则将损坏工件材料的完整。
4）、项目评价
图C6-11
序号
考核内容
配
分
评分标准
自测
老师测
扣分
总得分
1
90±0.02
10
超差0.01扣3分
2
40±0.02（2处）
20
超差0.01扣3分
3
φ50±0.02
10
超差0.01扣3分
4
R40±0.02
10
超差0.01扣3分
5
140±0.05
10
超差0.01扣3分
6
粗糙度Ra3.2
10
降一级扣2分
7
工件完整
10
酌情扣分
8
安全文明操作
20
酌情扣分
5）、相关知识准备
①多型孔零件切割时线径补偿的使用
在数控切割加工中，由于数控装置所控制的是电极丝的行走轨迹，而实际加工轮廓却是由丝径外圆和被切金属产生电蚀作用而形成的。
和数控铣床加工轮廓时需要考虑补偿一样，线切割加工时也必须考虑这一尺寸偏差，这在切割加工中称之为线径补偿。
其值通常为：
f=丝半径+单边放电间隙（+精加工余量）
同样，线径补偿的编程控制也有编程预补偿和机床补偿两种方法。
在编程预补偿和机床补偿两种方式中，采用机床自动补偿更具有灵活性。
若线径改变后需要变更一个偏移量，只需改变补偿量的大小的设定；对整个轮廓轨迹重新补偿计算工作，则由机床数控装置自动完成，更改过程简单方便。
事实上，对于冲模零件的线切割加工后，采用机床补偿的方法相当方便。
只需要按冲件图形尺寸编出一个程序，输入到机床控制系统中，以后再加工时再根据需要给定补偿量，再适当修改一下切入的程序段，即可分别加工出凸凹模及卸料板、固定板等的型孔。
但是，如果采用编出预补偿，每变更一个偏移量值就必须对整个轮廓轨迹重新进行补偿编程计算，并且还需要重新将程序输入到数控装置中，因此工作量非常大。
多型孔零件在用3B程序格式的高速走丝机床上通常都是在一次装夹的基础上采用各型孔独立编程加工的处理方法。
如图是多型孔零件切割时各位置补偿需求的大致处理情况，
图C6-12补偿示意图
②、数控线切割机床自动找中心的功能
自动找中心即自动定位找到孔的中心。
和找端面的原理相同，也是利用丝和工件间的短路信号进行检测定位的。
找孔中心时，系统将自动先后对X、Y两轴的正负方向分别进行定位，根据某轴的正负两方向定位找正的位置值自动计算平均值并定位在其中间的位置处，则X、Y两轴的中间位置就是孔的中心。
通常以先选的轴方向开始进行自动找中心（另一轴不再需要人工干涉）。
事实上，精确定位找中心只是在对每一孔壁方向进行定位时采用和精找端面一样的反复多次定位的方法，整体上还是采用粗找中心的方法。
在加工多型孔的时候也需要运用到机床的自动找中心的功能，以较小的型孔作为基准来加工其他的型孔。
图C6-4
图C6-13机床自动找正示意图
项目4、冲裁模加工
特种加工中的数控精密电火花加工是现代模具加工的有力补充和延伸，是各类模具制作中都不可缺少的重要加工方法，并正向着精密化、智能化方向发展。
在特殊加工场合，只要编制正确的程式，采用合理的加工方法，就可以实现设计制造中的特殊要求，生产出特殊的模具产品。
在学习了前五个项目的基础上，本项目将进行综合的训练。
1）、操作内容
根据图样，加工出符合图样要求的工件
图C6-14冲裁模加工
2）、工量具准备
刀具0.18mm钼丝
工件材料ФQ235钢（规格80x80x10）
量具钢尺（150mm，300mm）、游标卡尺（0～125mm）、内外径千分尺（0～25mm/25～50mm）、杠杆百分表
工具一字和十字螺丝刀、垫板、压块、螺栓组、校正规等机床附件
机床设备钻床
3）、操作步骤
①、装钼丝后校正钼丝的垂直度
②、装夹工件，用百分表校正
③、绘图编程，生成程序
④、在工件材料上先加工凸模，加工完检测精度
⑤、拆钼丝后穿在已钻好的小孔里进行对刀
⑥、计算补偿值输入电脑，加工凹模
⑦、凹模加工完用煤油清洗、擦干，进行配合
★注意问题
①、在加工前务必用外径千分尺测量钼丝的直径，否则将影响补偿量的给定，导致尺寸不合格。
②、工件因配合的关系需要倒圆角。
除此，在配合的时候请保证配合面的清洁，避免因金属屑的残留导致在配合时发生摩擦，间隙变大，影响配合精度。
4）、项目评价
序号
考生具备下列技能吗
学生自评
老师评价
备注
是
否
是
否
1
掌握冲裁模的加工过程（50）
2
会计算凸凹模的补偿量（15）
3
熟悉机床操作（25）
4
检测工件精度（10）
总体评价:
5）、相关知识准备
（1）、冲裁模的间隙控制
加工冲裁模的凸、凹模时，应考虑电极丝半径r，电极丝和工件间的单面放电间隙δ电及凸模和凹模间的单面配合间隙δ配。
首先应明确的是：
当用线切割机床切割凸模外形时，丝中心的轨迹应是在凸模外形基础上沿周边均匀增大一个线径补偿量f，即+f（正偏移）；切割凹模孔时，丝中心的轨迹应是在凹模孔形基础上沿周边均匀减小一个线径补偿量f，即−f（负偏移）。
线径补偿量f=r+δ电。
①、当加工冲孔模具时（即冲后要求保证孔的尺寸），由于冲孔凸模的尺寸基本上和工件孔的尺寸一致，而冲孔凹模的尺寸应该是冲孔凸模加上δ配。
若以加工直径为d的圆孔为例，则：
加工凸模时钼丝中心轨迹尺寸d丝凸应为：
d丝凸=d+2f=d+2（r+δ电）=d+2f凸
加工凹模时钼丝中心轨迹尺寸d丝凹应为：
d丝凹=d+2δ配−2f=d−2（f-δ配）=d−2f凹
即：
加工冲孔凸模时应该考虑的线径补偿量为：
f凸=f=r+δ电
加工冲孔凹模时应该考虑的线径补偿量为：
f凹=f−δ配=r+δ电−δ配
②、当加工落料模时（即冲后要求保证冲下的工件尺寸），此时，落料凹模由工件的尺寸确定，落料凸模则是落料凹模的尺寸减去δ配。
若以加工直径为D的圆外形为例，则
加工凹模时丝中心的轨迹尺寸D丝凹应为：
D丝凹=D−2f=D−2（r+δ电）=D−2f凹
加工凸模时丝中心的轨迹尺寸D丝凸应为：
D丝凸=D−2δ配+2f=D+2（f−δ配）=D+2f凸
即：
加工落料凸模时应该考虑的线径补偿量为：
f凸=f−δ配=r+δ电−δ配
加工落料凹模时应该考虑的线径补偿量为：
f凹=f=r+δ电
③、对于凸模固定板和卸料板而言，其线径补偿量的确定原则和凹模类似。
若卸料板和凸模间的单边配合间隙为δ卸（卸料板的单边尺寸比凸模大δ卸），凸模固定板和凸模间的单边配合过盈量为δ固（设固定板的单边尺寸比凸模小δ固），则：
对冲孔模具：
f卸=r+δ电−δ卸f固=r+δ电+δ固
对落料模具：
f卸=r+δ电+δ配 −δ卸f固=r+δ电+δ配+δ固
在冲裁模具配作加工时，各主要零部件的线径补偿量设置如下图所示。
只要熟知各零件相对的线径补偿量关系，无论是采用人工补偿编程加工还是机床自动补偿，或者是利用微机自动编程，都能够正确地设置而获得所需的程序。
图C6-15
冲裁模配作时各零件的线径补偿量设置
（a）冲孔模具；（b）落料模具
（2）、装夹要点
①、由于线切割加工多为工件的最后一道工序，因此工件外形大多具有规则的外形，可选一个适当的面作为工件的工艺基准面。
对基准面应当仔细清除其表面的毛刺及污物锈蚀点等，以免影响定位精度。
②、当工件型腔和外形位置精度要求较高时，应选定一基准边（或基准孔）供找正时使用。
③、根据型腔及工件材料的状态，选择适宜位置打穿丝孔，并记住穿丝孔对校准边的坐标位置。
④、根据型腔特点及工件材料热处理状态，选择好切割路线（如下图C6-16所示）。
一般应将图形最后切割部位尽量靠近装夹部位。
例如，在整块毛坯上切割工件时，坯料的边角处变形较大（尤其是淬火钢和硬质合金），因此确定切割位置时，应避开坯料边角，或使型腔距各边角位置大致相同。
若变形问题不突出，则可按图纸的尺寸标注确定切割路线为顺时针或逆时针。
图C6-16
（3）、编程相关知识
①、公差尺寸的编程计算法——中差尺寸
中差尺寸=基本尺寸+（））
例1：
槽32
的中差尺寸为：
32+（
）=32.03
例2：
半径为8.5
的中差尺寸为：
8.5+（
）=8.49
例3：
直径为φ24.5
的中差尺寸为:
24.5+（
）=24.38
其半径的中差尺寸为:
24.38／2=12.19
②、间隙补偿量f
间隙补偿量的确定方法
图C6-17间隙补偿
当考虑电极丝中心轨迹后，其圆弧半径比原图形半径增大时取+f，否则半径减小时取-f；对于直线段，当考虑电极丝中心轨迹后，使该直线段的法线长度P增加时取+f，减小时则取-f。
加工凹模时,钼丝中心轨迹是在轮廓线内，故间隙补偿量取负值（-f）；反之，加工凸模时间隙补偿量取正值（+f）。
A．电级丝半径r丝的确定：
r丝=
B．电极丝和工件之间的单边放电间隙δ电
如果采用高速线切割机加工，则单边放电间隙常取定值0.01mm；若使用低速慢走丝线切割机加工时，应根据加工精度（粗、精加工）要求而定，可参照使用设备的说明书给出。
C．单边冲裁间隙δ配的计算
单边冲裁间隙大小和冲压件的厚度（T）有关，一般取冲压件厚度（T）的4%，即：
δ配=T×4%
项目5、锥度加工
锥度是指圆锥的底面直径和锥体高度之比，如果是圆台，则为上、下两底圆的直径差和锥台高度之比值。
数控线切割机在加工锥度零件时，如按照逆时针方向切割时取正角度，工件则上小下大（正锥）;取负角度则工件上大下小（倒锥）；顺时针则相反。
本项目将对正锥度的零件进行加工。
1）、操作内容
根据C6-18图样，加工出符合图样要求的工件
图C6-18正锥度的工件
2）、工量具准备
刀具Ф0.18mm钼丝
工件材料Q235钢（规格100x100x30）
量具钢尺（150mm，300mm）、游标卡尺（0～125mm）、
工具一字和十字螺丝刀、垫板、压块、螺栓组、校正规等机床附件
3）、操作步骤
操作内容，请按图样尺寸加工锥度为1°的工件
图C6-19
①、数控编程（参阅ISO编程的相关知识）
如图左锥度加工的ISO代码程序
N10T84T86G90G92X0.000Y0.000；开冷却液，开走丝，绝对坐标，当前点坐标为（O，O）
N12G01X9.900Y0.000；直线，终点坐标为（9.9，0）
N14G28A1.000；左锥度加工，斜角为1°
N16G03X9.900Y0.000I-9.900J0.000；逆圆，终点（9.9,0），圆心对起点（-9.9,0）
N18G27；锥度关
N20G01XO.000YO.000；直线，终点（0，0）
N22T85T87M02；关冷却液，关走丝，程序结束
②、拆钼丝后把钼丝穿在预先钻好的小孔内进行对中。
对中后，将测得的基准面高、丝架距、工件厚度输入机床再传输程序；
③、然后是开总电源开关、机床开关、油泵开关、马达开关、高频开关后开始加工
④、加工完关闭全部电源开关按钮，拆卸零件后进行检测。
然后实测锥度圆柱体的上下直径，输入电脑即可自动计算出精确的丝架距和基准面高。
★注意事项
1）、注意锥度加工中基准面和丝架距的校正计算。
因为基准面和丝架距准确和否，直接影响锥度加工的精度
2）、锥度加工出来的工件有“正锥度”和“负锥度”之分，在输入参数的时候，主要看加工的方向和加工的锥度设定。
4）、项目评价
序号
考核内容
配
分
自测
老师测
扣分
总得分
1
粗糙度Ra3.2
10
2
工件完整
10
3
安全文明操作
10
4
懂得锥度加工的加工特点、加工工艺
15
5
会计算锥度
10
6
能够设定加工方向、锥角大小
10
7
掌握ISO的编程
20
8
能够测量基准面高、丝架距并进行校正
15
5）、相关知识准备
锥度加工的实现机理
要在线切割加工中实现锥度切割，就应想办法让电极丝能相对于工件面产生倾斜，而不再是传统的垂直穿越。
当然，丝和工件面间的倾斜不能是保持某一固定的倾斜方向状态，因为这样的话，最多只能是在某一方向面上割出锥度，而当改变加工方向面后则可能得不到锥度，或所得到得锥度不是所期望的。
真正的锥度切割应是能自动地根据所加工的方向面随时改变其倾斜方向，以保证所加工出的锥度工件在锥度范围内的每一个横截面的形状都应是按一定比例缩放得到的。
就如图中圆锥台零件和棱锥台零件所示的一样，在不同的方位上丝产生相对应的倾斜，但丝和垂直面的倾斜角度基本上是保持恒定的。
图C6-20零件锥度切割的概念
（1）、实现锥度的切割加工可通过控制上下丝架导向器按一定程序轨迹移动来实现。
根据机床的结构布局安排，可有如下图C6-21所示的三种实现方式。
方式1：
上丝架可动，下丝架不动，如图（a）所示。
方式2：
下丝架可动，上丝架不动，如图（b）所示。
方式3：
上、下丝架都可动，如图（c）所示。
图C6-21锥度切割的三种实现方式
其中，方式3的结构很复杂，很少采用，只有在需要特别大的加工锥度的情况下，才按方式3设计制造。
方式1和2的结构复杂程度相当，主要就是看操作使用的环境场合的需要而设计制造。
锥度加工控制范围主要受到可动丝架导向器的移动行程的限制，本机床是按使用圆形导向器时最大切割锥度为10︒来设计的。
此时，要求上丝架的U、V轴向最大行程不得小于±12.5 mm。
本机床根据采用的上下导向器形状的不同而有两种加工锥度范围。
用V型导向器时可加工小锥度角，其加工锥度范围为±1.5︒。
当需要加工大锥度角时需用圆形导向器，其加工锥度范围为±5︒。
V型槽导向器和圆形导向器可简单地进行更换，先更换上圆形导向器后，按照上丝架双向可动极限行程范围，找到各轴向的行程中间点。
再以此点位来调装固定下圆形导向器，然后再返回来调整U、V轴进行校丝垂直操作，最后从找好的U、V原点处确认各向行程不小于±12.5 mm；否则，将会在切割10°的大锥度时产生超程报警。
（2）、锥度加工数据的设定
可在MDI方式下由功能按钮“功能设定（SET）”的第4页中设定锥度加工所需的各种数
升级会员 