数控电火花线切割加工实验.docx

1、数控电火花线切割加工实验数控电火花线切割加工实验一、实验目的 1了解数控线切割机床加工的原理、特点和应用以及编程方法和格式。2了解计算机辅助加工的概念和加工过程。3熟悉数控线切割机床的操作方法。 二、实验内容 1简单图形手工编程练习；2设计创意图形并用计算机修改及自动编程；3加工创意图形；三、实验设备1硬件设备；计算机，扫描仪，线切割机床。2软件：图形矢量化软件，图形修改软件，数控线切割机床控制软件。四、线切割加工介绍 1线切割加工原理、特点和应用线切割加工是线电极电火花加工的简称，是电火花加工的一种，其基本原理如图所示。被切割的工件作为工件电极，钼丝作为工具电极，脉冲电源发出一连串的脉冲电压

2、，加到工件电极和工具电极上。钼丝与工件之间施加足够的具有一定绝缘性能的工作液（图中未画出）。当钼丝与工件的距离小到一定程度时，在脉冲电压的作用下，工作液被击穿，在钼丝与工件之间形成瞬间放电通道，产生瞬时高温，使金属局部熔化甚至汽化而被蚀除下来。若工作台带动工件不断进给，就能切割出所需要的形状。由于贮丝筒带动钼丝交替作正、反向的高速移动，所以钼丝基本上不被蚀除，可使用较长的时间。线切割机床程序输入方法有三种：键盘输入，穿孔纸带输入和磁盘输入。线切割能加工各种高硬度、高强度、高韧性和高脆性的导电材料，如淬火钢、硬质合金等。加工时，钼丝与工件始终不接触，有0.01mm左右的间隙，几乎不存在切削力；能

3、加工各种冲模、凸轮、样板等外形复杂的精密零件及窄缝等；尺寸精度可达0.020.01mm，表面粗糙度Ra值可达1.6m。 2数控线切割机床组成部分 数控线切割机床的外形如图所示，其组成包括机床主机、脉冲电源和数控装置三大部分。 （1）机床主机部分 机床主机部分由运丝机构、工作台、床身、工作液系统等组成。运丝机构:电动机通过联轴节带动贮丝筒交替作正、反向转动，钼丝整齐地排列在贮丝筒上，并经过丝架作往复高速移动（线速度为9m/s左右）。工作台:用于安装并带动工件在工作台平面内作X、Y两个方向的移动。工作台分上下两层，分别与X、Y向丝杠相连，由两个步进电机分别驱动。步进电机每接收到计算机发出的一个脉冲

4、信号，其输出轴就旋转一个步距角，通过一对齿轮变速带动丝杠转动，从而使工作台在相应的方向上移动0.01mm。工作台的有效行程为250320mm。 床身 用于支承和连接工作台、运丝机构、机床电器、及存放工作液系统。 工作液系统 由工作液、工作液箱、工作液泵和循环导管组成。工作液起绝缘、排屑、冷却的作用。每次脉冲放电后，工件与钼丝之间必须迅速恢复绝缘状态，否则脉冲放电就会转变为稳定持续的电弧放电，影响加工质量。在加工过程中，工作液可把加工过程中产生的金属颗粒迅速从电极之间冲走，使加工顺利进行。工作液还可冷却受热的电极和工件，防止工件变形。 （2）脉冲电源 脉冲电源又称高频电源，其作用是把普通的50H

5、z交流电转换成高频率的单向脉冲电压。加工时，钼丝接脉冲电源负极，工件接正极。 （3）数控装置 数控装置以PC机为核心，配备有其他一些硬件及控制软件。加工程序可用键盘输入或磁盘输入。通过它可实现放大、缩小等多种功能的加工，其控制精度为0.001mm，加工精度为0.001mm。 五、线切割加工程序的编制方法 1程序格式 N R B X B Y B J G Z 程 圆 间 X 间 Y 间 计 计 加 序 弧 隔 坐 隔 坐 隔 数 数 工 段 半 符 标 符 标 符 长 方 指 号 径 值 值 度 向 令 其中间隔符B的作用是将X、Y、J数码区分开来。这种程序格式称为“三B格式”。加工直线时，R为零

6、。 在一个完整程序的最后应有停机符“FF”，表示程序结束。 （1）坐标系和坐标值X、Y的确定 平面坐标系是这样规定的：面对机床操作台，工作台平面为坐标平面，左右方向为X轴，且右方为正；前后方向为Y轴，且前方为正。 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。坐标值的负号均不写，单位为m。 （2）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来确定。具体确定的原则如下： 加工直线时，计数方向取直线终点靠近的那一坐标轴。例如，在图中，加工直线OA，计数方

7、向取X轴，记作GX；加工OB，计数方向取Y轴，记作GY：加工OC，计数方向取X轴、Y轴均可，记作GX或GY。 加工圆弧时，终点靠近何轴，则计数方向取另一轴。例如：在中，加工圆弧AB，计数方向取X轴，记作GX；加工MN，计数方向取Y轴，记作GY；加工PQ，计数方向取X轴、Y轴均可，记作GX或GY。 （3）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，是被加工的直线或圆弧在计数方向的坐标轴上投影的绝对值总和，单位为m。 例如，在图中，加工直线OA，计数方向为X轴，计数长度为OB，数值等于A点的X坐标值。在图中，加工半径为0.5mm的圆弧MN，计数方向为X轴，计数长度为5003=1500m，

8、即MN中三段90圆弧在X轴在投影的绝对值总和，而不是5002=1000m。（4）加工指令Z的确定 加工直线时有四种加工指令：L1、L2、L3、L4。如图所示，当直线处于第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Y轴而不包括X轴）时，记作L2，L3，L4依此类推。加工顺圆弧时有四种加工指令：SR1、SR2、SR3、SR4。如图所示，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Y轴）时，记作SR2；SR3、SR4依此类推。 加工逆圆弧时有四种加工指令：NR1、NR2、NR3、NR4。如图所示，当圆弧的起点

9、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。 2编程方法 以图所示样板零件为例，介绍编程方法。 （1）确定加工路起。起始点为A，加工路线按照图中所标的进行，共分八个程序段。其中为切入程序段，为切出程序段。 （2）计算坐标值。按照坐标系和坐标X、Y的规定，分别计算程序段的坐标值。 （3）填写程序单，按程序标准格式逐段填写N、R、B、X、B、Y、B、J、G、Z，见表2。注意：表中的G、Z两项需转换成计算机能识别的代码形式，具体转换见表1。例如，GY和L2的代码为89输入计算机时，只需输入89即可。六、图

10、形矢量化、修改说明书1矢量化转换 图形扫描后，需进行矢量化转换，其转换步骤如下： （1）调出图形。打开F:UserUIYH目录，双击Y.exe文件，进入矢量化转换软件画面。矢量化转换软件采用全键盘操作方式。画面顶部菜单栏有“文件、显示、自动、退出”四个选项。用大键盘上的“+”、“-”号移动光标可对四个选项进行选择。首先选中“文件”项，按回车键，出现蓝色的文件名为“/.TIF”的文件框。框内显示根目录下的子目录名称。此时用“、”键选择刚扫描的图形所存的子目录user，回车确认后，选择下一级子目录ul，选中自己的TIF文件后回车，图形显示在画面上。 （2）图形处理。用键盘上的“+”、“-”键移动光

11、标，选择菜单栏上的“自动”选项，回车后出现菜单，内有“线图、块图、退出”三选项。用上、下箭头键移动光标至“块图”上，按回车键，处理后的图形显示在画面中央，然后再按空格键。 （3）矢量化转换。用“+”、“-”键选择“退出”选项，回车后图形转到矢量化界面。此时，按小键盘上的“+”、“-”键可对图形进行放大或缩小。按“L”键，用直线对图形进行矢量化转换，图形转换完成后，按“Y”存盘，计算机自动退出矢量化转换界面，回到目录状态。 2图形修改 矢量化转换后，可在YH线切割自动编程系统中调出并进行修改，使之符合线切割加工工艺，满足图形设计者的要求，以实现数据传送、机床切割。在F:UserU1YH目录下双击

12、YH.exe文件，出现“线切割自动编程系统”软件封面，按空格键进入系统，其具体操作画面如下图所示：（1）调出图形 第一次调出图形 用鼠标点取画面右上方内有S的白色方块，自己设计的图形就会出现在屏幕中央。用鼠标点选左下方图号旁边的方框，出现一小数字键盘，输入此图形的文件名，回车后为此图形附名存盘（切记：第一次调出图形后一定要先附名存盘）。文件名一般用自己的学号。 调出已有文件名的图形 用鼠标点取菜单栏中的文件选项下的读盘选项，弹出子菜单，然后选取其中的图形一项，屏幕的左上方会出现文件框。在文件框中选取自己设计的图形文件名，此时文件名则变为黄色，单击文件框左上角小方块，则自己设计的图形出现在绘图窗

13、的中央，其中心为坐标系的原点。 （2）工件缩放 点取图标栏中的辅助线图标，把光标移到图形最长方向的最远点，光标变为X形。按住鼠标左键移动鼠标画一水平或垂直直线，其长度与图形最大长度一致，屏幕上有一对话框，线程栏显示图形最大长度。 确认后点取编辑选项中工件缩放选项，出现参数窗。可用键盘或鼠标输入缩放比例。大于1工件放大，小于1则工件缩小。图形控制在3540毫米之间。回车确认后，图形即放大或缩小。 （3）存盘 调整好图形大小后，应及时存盘。用鼠标点取画面左下方图号旁边的方框，出现小数字键盘，回车（存盘）重写以前保存的图形文件，则所做的工作已存盘。 （4）检验图形的封闭性 图形保存后，点选图标栏中的

14、火花图标，然后把光标移到画图区。如果图形有断点即图形不封闭，则图形会全部或部分消失。此时不可存盘。重新读盘，调出上一次的存盘结果，然后用直线图标把断点连接好。直线图标的使用方法见后面。图形连接封闭后再次存盘，然后用火花键验证，直到图形完整性不被破坏为止。 （5）调整图形位置 图形平移 图形位置、方向如果与原图不符，可点取编辑选项中平移中的坐标轴平移选项，此时光标变为+形，图标栏下方有一工具箱。用鼠标左键点取坐标系中的任意一点，鼠标所点之外即为新的坐标系原点，图形移动到Y轴（或X轴）的一侧，用鼠标点按工具箱，光标复原。 图形镜像 选取编辑栏中的镜像项，如果图形是左右反向，则选取垂直轴，如果图形是

15、上下反向，则选取水平轴；光标变为口状后，用鼠标点按Y轴（或X轴）的另一侧，则图形镜像完毕。 图形删除 选取杂项中的有效区，把光标放在所要保留的图形的左上方，按住鼠标左键不松开并拖动鼠标，则出现一方框，使方框框住所要的图形，松开左键，出现“删除认可”对话框，选择“Yes”项，则方框外的图形被删除。 最后，重新运用编辑中的平移功能，将图形放回到坐标系的中间位置，整个调整工作完成。 （6）修改图形 修改图形主要运用七种图标工具，即点、直线、圆、切圆弧、剪刀、火花和毛笔等。其中剪刀、火花和毛笔是清理工具，点、直线、圆和切圆是绘图工具。 剪刀 点按图标框中的剪刀图标，则图标框下端出现工具箱，同时绘图窗中

16、光标变为小剪刀。将剪刀移至要去掉的线段上，当线段变为红色且剪刀变为手指状，按鼠标左键，则该线段去掉。每次运用剪刀功能后，若想使用其它功能，必须把剪刀放回工具箱方可。 火花 线切割要求加工的图形为封闭图形。当所改的图形已是封闭的图形后，每次在修改的过程中只要按一次火花键，然后把光标移至绘图窗中，则图形中封闭图形以外的线段自动全部去掉。这在修图过程中既可检查图形的封闭性，又能省去剪线段的时间。建议每次用火花键之前先存盘，以免修改过的图形丢失。 毛笔 其功能是清洁画面。它不要求图形的封闭性，只是去掉图形上没用的点、临时性线段和剪切后残留的痕迹，使画面干净整洁。其使用方法和火花键相同。 点 用鼠标点按

17、点图标，将光标移至绘图窗上所要点的位置上，按鼠标左键，屏幕上出现标有当前位置的参数窗。此时可对参数窗进行修改，位置确定后确认，则完成点的绘制。 直线 鼠标点按直线图标后将光标移至绘图窗上要画直线的一个点的位置，此时如果光标变为X状，则指到了线段的交点（或终点），如果光标变为手指状，则指到了线段上；按住鼠标左键并拖动鼠标至另一点，直至光标恢复为X状或手指状，松开鼠标左键，确认屏幕上出现的直线对话框的“Yes”按钮，直线输入完毕。 圆 点按圆图标后将光标移至绘图窗上，光标指到要画圆的圆心位置后，按住鼠标左键并拖动鼠标向外，屏幕上会出现一黄色（或红色）圆且圆的半径随鼠标的移动而改变，圆的大小合适后，

18、松开鼠标左键，确认屏幕上出现的圆对话框的“Yes”按钮，圆输入完毕。 圆弧 点按圆弧图标后将光标移至绘图窗上，光标指到要画圆弧的一个点上，使光标变为X或手指状，按住鼠标左键并拖动鼠标至另一点使光标同样变为X或手指状，此时这两点之间画上一条蓝色直线。松开鼠标左键并把光标指在蓝线上，光标变为手指状后，按住鼠标左键并拖动鼠标，则直线变成圆并随鼠标移动而扩大或缩小。如果此时圆是红色，松开鼠标后，即已确认，圆变为黄色。如果此时圆是蓝色，记住屏幕上圆弧对话框中的半径值，松开鼠标左键，如果对话框中半径值不变，则按“Yes”按扭确认：如果半径值发生变化，点按半径后边的数字，出现小键盘图框，输入记住的半径值后回

19、车，再按 “Yes”确认，圆弧输入完毕。 每次画完所需的线段后，用剪刀剪去不要的线段中的一条，破坏它的封闭性，再用火花去掉其它不封闭的线段，可加快修改速度。 （7）近镜和移动 在整个修图过程中，如有图形看不清的，可利用编辑项中的近镜功能。点取近镜后，光标变为十形。将光标放在要放大部位的附近，按住鼠标左键并拖动鼠标，出现一方框，框住要放大的部位后，松开左键，该部位放大，方框越大，则放大比例越小，方框越小，则放大比例越大。在同一放大区域看图形的不同位置，可按鼠标右键。但光标不可点在图形的线段上，否则，此线段则按其性质自动延伸。用鼠标点放大窗左上方的方框可取消近镜功能。 （8）模拟切割 图形修改完毕

20、后，需进行模拟切割，点取编程中的切割编程选项，图标栏的下方出现工具箱，光标变为丝架形式，屏幕右上角显示“丝孔”字样，提示选择起切点位置。起切点位置应设在图形左方最突出点的左方或上方最突出点的上方，距离约为3毫米。光标点在此位置后按住左键拉出一条直线至最高点使光标变为X形，松开左键，该点出现红色心形标志，屏幕右上方有一参数窗，按Yes确认，出现图形窗。 图形窗中红心的位置是最高点的交点位置。有两条黄色线向两侧伸开。把光标移到任一条线上，变为手指状后点按，然后按认可键，图形窗消失，图形上有一火花沿图形轮廓线走一圈，直至回到起切点并显示OK。 把丝架放回工具箱，屏幕左上角出现“工件厚度”窗口。不输入

21、数字直接回车，显示加工长度并有子菜单出现。选择退出，系统返回主屏幕，则模拟切割完毕。 （10）图形修改注意事项 在修改图形前一定要先用直线把图形连成封闭图形。 修改图形时，优先考虑用直线修改，必要时用切圆修改。 改图过程中一定要注意及时存盘。 （11）关机步骤 在YH软件界面选择，“文件”“退出”选项，退出YH软件。 关闭计算机主机及显示器开关。 七、数控线切割机床操作方法 1机床按钮面板 按钮面板如下图所示 SB1总停钮 HL1电源灯 SB2运丝开 HL2运丝机构指示灯 SB3水泵开 HL3水泵指示灯 SA3脉冲电源开关 HL4脉冲电源指示灯 A电流表 运丝开按钮SB2按下SB2，运丝机构开

22、始工作，HL2运丝指示灯熄灭。 水泵开按钮SB3按下SB3，水泵开始工作，HL3水泵指示灯熄灭。 脉冲电源开关按钮SA3按下SA3，脉冲电源接通。再次按下则关闭脉冲电源。 总停按钮SBI按下SB1，运丝机构及水泵同时停止。HL1，HL2，HL3指示灯同时亮起。 2高频脉冲电源 高频脉冲电源是线切割加工中提供加工电源的部件。调节功能如下： （1）功率管个数选择开关。共4个开关，全部开通时加工峰值电流最大。全部关闭时峰值电流最小。 （2）脉冲宽度开关，共分六档，可调节脉冲电流脉宽。脉宽大时，放电能量大，可加工较厚材料。加大脉宽还可加快加工速度，但对表面质量有影响。 （3）脉间比例旋钮，可调节脉冲脉

23、间和脉冲所占时间的比例。脉间比例的调整，可提高加工的稳定性。 3控制系统 CNC10控制系统置于控制用PC机的电子盘内。每次开机自动启动。控制界面分为三个功能区： （1）状态标志 位于界面上端。包括计时牌，电机状态，高频状态，间隙电压指示。 计时牌：用于记录加工时间。 电机状态：用于监控驱动工作台伺服运动的LY方向电机的开关状态。为ON时，工作台电机处于等待控制信号状态，无法手动。为OFF时，工作台脱离控制。 高频状态：用于监控高频电源状态。为ON时，表示开通高频电源，可启动加工功能。关断时，为OFF，该状态不可启动加工功能，只能进行模拟。 间隙电压：用于监控放电间隙的平均电压波形。 （2）图

24、形跟踪显示 可显示加工工件的图形轮廓，加工轨迹或相对坐标、加工代码。可用F10键切换这几种状态的显示。可做到实时监控。该窗口下方有局部放大窗按钮、图形显示调整组，可用来调整图形显示状态。 （3）加工控制功能块 加工控制功能块包括十个功能键： 加工 单击（或w键）进入加工方式。（高频电源开关SA3处于开启状态）。 暂停 单击（或p键）中止当前功能。 复位 单击（或R键）按下暂停键后再按复位键将中止当前一切工作，消除数据，关闭高频和电机。 单段 单击（或S键）以插补方式运行当前程序段。 检查 单击（或T键）。 模拟 单击（或D键）以图形方式模拟加工过程。 定位 单击（或C键）系统可作对中心、定端面

25、的操作。 读盘 单击（或L键）可读入数据盘上的ISO和3B代码文件。 回退 单击（或B键）系统回退。 回零 单击（或I键）系统自动回到起切点初始位置。 4网络文件传送 在工作站上修改完毕的图形位于网络服务器的磁盘中，路径名为F:USERU1YH。传送方式见应用实例。 5应用实例 （1）机床电气操作 开机床总开关SQ。 开控制柜钥匙开关，CNC10控制系统自动启动。 （2）控制软件操作及网络文件传输 用画面左上角的窗口切换标志YH，使系统切换到YH系统。退出YH系统。 进入C盘，运行WS批处理文件。 在提示语Please input the copy commond Then press Z a

26、nd ENTER 出现后，输入文件拷贝命令： copy f:UserU1YH .* C:Shixi 在直线上方敲入同学的图形文件名。敲入命令后，用ctrl+z及回车键完成操作。至此文件网络传输工作完成，图形文件保存在C盘的子目录SHIXI。 进入E盘，运行YH编程软件。在进入YH后，用菜单中读盘命令将自己的图形调出。 利用YH软件对修改后的图形进行模拟切割。所有参数及补偿值都用缺省值。 模拟切割完成后，用菜单选项中的送控制台功能进入CNC10软件界面。 （3）切割工件 按下SB2，开动运丝机构。 按下SB3，开动水泵。 用手动对刀，使工具电极丝接近工件，但不要接触。 在CNC-10界面中，将电机状态监控与高频状态监控切置为OFF，用模拟功能进行切割模拟。 模拟正确后，按下机床SA3按钮，启动脉冲电源。 在CNC10控制界面中，将电机状态监控与高频状态监控皆置为ON，单击加工功能键进入加工状态。