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Time:2023-08-07 09:51:15
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电火花线切割机床设计论文
Sg电火花曲面展成加工的研究nbsp;来源：福建泉州华侨大学机电及自动化学院nbsp;作者：刘石安nbsp;【摘nbsp;要】研究数控电火花铣削加工工艺，探索大面积曲面铣削加工方法，加工路径直接由通用模具设计软件生成，电极损耗补偿按加工路径均匀递增补偿法计算。【关键词】电火花加工；电火花铣削加工；电极补偿http://www.suzhou-mould.com/tech_detail.asp?keyno=83电火花成形是模具型腔加工的主要方式，其加工质量关键之一是电极的制造，由于粗、中、精加工时的放电间隙不同，电极尺寸也应不同，因此需制作多个电极才能最终满足加工精度的要求。特别是型腔加工面积较大时，有时还必须使用分割电极加工法，依次完成型腔各个部分的加工。由此使电极制作成本增高。分割电极加工时，型腔表面还会产生接缝以及电极二次装夹重复定位精度问题，这些都会影响电火花成形加工的质量。随着数控技术的发展，模具型腔加工有了新的工艺方法——数控电火花铣削加工，即用简单电极展成复杂型面。数控电火花铣削加工工艺的关键是加工路径的生成和电极损耗的补偿。对此国内外许多电加工学者做了大量深入细致的研究，如研究等损耗分层加工模型以及基于该模型建立加工路径生成的专用CAM软件，研究电极损耗精密检测技术、在线电极补偿等[1~4]。数控电火花铣削工艺可进行修尖角加工、窄缝加工及侧面伺服加工等，但本文更关心的是空间直线伺服进给问题，研究的主要内容集中于空间曲线轨迹加工方向、空间曲面展成加工方向，探索型腔型面的数控电火花铣削加工工艺。本文引用金属切削加工中心的工艺路线，应用通用的模具加工软件UG造型，生成加工路径，并将加工代码编译成具体机床的数控指令。在电极损耗补偿方面，只考虑Z轴方向的补偿，并提出沿电极加工路径、按轨迹路程均匀递增补偿电极损耗的方法。1nbsp;数控电火花铣削加工工艺加工中心的铣削加工工艺已很成熟，故将其引入数控电火花铣削加工工艺中。经过研究和实验，已证实轮廓加工、挖槽加工、沿曲面加工、修边、去残留等加工问题都能用数控电火花铣削加工方法解决，也就是说数控电火花铣削加工中的加工路径生成问题可以用通用模具加工软件解决。值得注意的是电火花铣削加工并不等同金属切削加工，由于放电间隙和电极损耗的存在，会对型腔尺寸精度产生影响，因此在给数控电火花铣削加工编程时必须注意如下问题：(1)nbsp;加工余量。该参量的最小值要求大于放电间隙，超精加工时加工余量并不为零，且前一道工序要给后一道工序留下余量。(2)nbsp;加工方式。在轮廓加工或挖槽加工时可以选择生成圆弧段程序。而在沿曲面加工时必须选择直线加工方式，包括切入切出程序，即程序段必须是空间微直线段，这也有利于电极损耗补偿计算。(3)nbsp;加工精度。加工精度越高，弦线对空间曲线的逼近度越高，空间微直线段越多，程序越长。实际加工时，粗加工可以选择低一点的精度，以减少程序段数。(4)nbsp;残余波峰高。该参量指刀具横向进给量，其值越小，加工曲面越光顺。该参量也可以用刀具直径的百分比表示。(5)nbsp;电极尺寸。本文要求每次加工编程时输入电极直径的实测值，这样可让电极损耗补偿计算只须放在Z轴方向。(6)nbsp;电参量和电极长度补偿。电参量的选择要参考加工余量，超精加工时要选择正极性加工方式，要用电子的能量去修平放电痕凸起。电极损耗补偿值依工艺经验而定，它与电参量、电极材料对及工作液等相关。电极损耗补偿值均匀插入每个微直线段端点上。数控电火花铣削加工编程路线（图1）按上述6个方面要求设置参量，就可生成粗、中、精加工路径及机床数控指令。加工余量、加工方式、精度、残余波峰高、实际电极尺寸nbsp;零件毛坯nbsp;UG-NXnbsp;刀具路径补偿软件nbsp;电参数nbsp;刀具长度补偿值输入nbsp;电火花数控铣削加工程序nbsp;图1nbsp;数控电火花铣削加工编程路线用模具软件UG设计了一空间曲面，上有“电火花”字样。为体现数控电火花铣削加工能力，将所有工序全部采用数控电火花铣削加工方案。粗加工用ф14mm电极，按挖槽采用分层加工，横向进刀为电极直径的80％；中精加工用ф8mm和ф4mm的端电极，按矢量、沿曲面方式加工，横向进刀分别为电极直径的8％和2.5％。图2为中精加工刀具路径。电极ф8mm，E293nbsp;电极ф4mm，
电火花线切割加工技术论文
折边模折边浮块线切割加工工艺 摘要:分析了折边模折边浮块线切割加工工艺思路,介绍了减少变形的措施和加工中的技术要点。 关键词:折边浮块;变形;线切割;技术要点 1引言 线切割加工是模具生产制造中一门实践性很 强的专业技术。有了好的设备和好的控制系统,还 必须重视工艺技术和加工技巧,否则难以加工出符 合技术要求的工件。只有工艺合理,才能保证加工 质量,提高生产效率。 2零件简介 图1所示的折边浮块是折边模的核心零件,其 精度较高,与其他零件的配合及相对位置要求较严 格,同时要求折边浮块(材质为Cr12钢)有一定的 耐磨性和硬度(45~50HRC),以及良好的形状保持 性。工作时,其他零件与之配合并在滑槽中上下快 速移动,以精确送纸折边,完成自动折边包装
3工艺分析 由于线切割切除工件材料时,材料内部应力的 平衡状态被破坏,使工件产生一定的变形。针对折 边浮块外形为U型,整体结构较薄的特点,在热处 理淬火前,应预加工出U型方槽(如图2、图3所 示),并留出单边1~2mm的加工余量。这样,在 处理淬火后及线切割加工中,会减小一定程度的变 形。当然,也可以在毛坯整体热处理淬火后,磨平毛 坯上下两大平面,然后采用线切割粗加工,先割出 U型方槽(如图2所示),并留出单边0.5~1mm 的加工余量。割除废料后,毛坯材料内部应力得到 释放,使毛坯在精加工之前充分变形,减少内应力, 为线切割精加工打下基础。
图1中的尺寸150+0.02mm宽的凹槽,是1个台 阶凹槽,需要2个相互垂直方向的线切割加工,才 能完成。如果加工工艺不合理,在加工好浮块U型 凹槽外形后(如图2所示),再加工另1个垂直方向、 要求两边相切的150+0.02mm凹槽时(如图3所示), 就很容易产生两边错位不相切的现象。加工这样的 凹槽,常采用碰火花法或讯响器报鸣法来找基准进 行加工,但对一般加工者来说,不论采用手动单边 或双边碰火花法,还是采用讯响器报鸣法,都会因 为手动的力度大小、钼丝移动的快慢、火花的大小, 影响加工者对钼丝与工件接触间隙大小的准确判 断。有的时候,钼丝接触表面不干净有微量铁屑的 工件时,有0.05mm的接触间隙都会产生火花,在 工作中,相对于经验丰富的加工者来说判断会准确 一些,但要精确地找到凹槽的对称中心点,保证尺 寸150+0.02mm宽的凹槽的精度、不错位,是有一定的 难度的。为了有把握、更加精确地找到凹槽的对称 中心点(如图3所示),可以利用机床自身的控制系 统中“自动找中”功能来实现,在自动找中过程中,丝 筒关闭,钼丝静止不动,避免了抖丝现象,同时,工作 台移动速度平稳,碰丝力度均匀,可以多次重复对中 找正、检查。因此,相对“手动找中”来说,“自动找 中”找出的对称中心点会更加精确些。由于“自动找 中”功能主要是用于孔、槽对称中心点和对称中心面 的找正,在图3中, 50+0.02mm深的凹槽的周边是有 1~2mm加工余量的粗加工表面,不能作为凹槽自 动找中的基准面,不适合采用“自动找中”功能来找 中。为此,可以利用工件结构上有2个对称6mm 孔的特点,插入2个6mm标准圆柱定位销来解决 “自动找中”的实际问题。在图1中,尽管2个6mm 孔精度要求不高,但在加工中,为了达到精确的找中 的目的,必须控制好2个6mm孔的尺寸精度,保 证与2个6mm(m7)标准圆柱定位销的过渡配 合。另外,该折边浮块在完成图2、图3、图4三个相 垂直方向的加工后,留下2块加工盲区(如图5阴影 部分所示)。这是浮块表面4个小凸台的干涉造成 的,由于存在加工盲区,还必须采用特殊的加工工艺 和技巧来完成盲区部分的加工,即分几次以一定的 角度手动旋转,逐步旋转切割掉阴影部分(如图5所 示)。 图4零件的磁吸装夹装置 在设置电参数和刀具补偿量时,要考虑钼丝的 磨损量,要充分考虑到零件的技术要求和几何形 状。对要求精度高、表面粗糙度好的工件,电参数宜 采用小的峰值电流和小的脉宽。同时,进给跟踪必 须稳定,加工过程中,中途最好不要停车。正常的加 工电流I=1~1.5A,脉冲宽度t=8~16μs,脉冲间 隙/脉冲宽度=2~5,进给速度=15~40mm2/ min。一般来说,当系统的加工电流达到加工电源短 路电流的75%~80%时,加工进给速度比较合适。 电参数的设置因机床电器情况和操作者工作经验的
不同会有一定的细微差异。此外,在加工前,应清理 好基准面上的毛刺和孔内的热处理残物及氧化皮, 热处理残物及氧化皮不导电,会导致断丝、烧丝或 使工件表面出现深痕,严重时会使钼丝离开加工轨 迹,造成工件报废。 4线切割加工路线的编制及技术要点 随着计算机技术的广泛应用,线切割加工编程 普遍采用电脑绘图式自动编程,编程难度不是很 大,故这里重点介绍工艺思路及技术要点。 4.1预切割加工路线及技术要点 预切割加工路线(见图2):从O1孔穿丝找中切 割6.021mm→跳步→O2孔穿丝切割 6.021mm→跳步→O3切割至A点→按图中箭头 方向逆时针切割至回A点结束。 技术要点:工件外形的起割点A应尽量选取在 图形的拐角处,靠近装夹这一边,以防止在切割中 余料变形影响工件尺寸精度。图中的2个6mm孔 的孔径虽然技术要求不高,但在加工中应按H7公 差等级来加工,以便为下一道工序做好准备,即用2 个6mm标准圆柱销插孔定位,找出尺寸 150+0.02mm长方槽对称中心。加工电流I=1.5A,脉 冲宽度t=12μs,脉冲间隙/脉冲宽度=4。 4.2方槽加工路线及技术要点 方槽加工路线(见图3):从长方槽对称中心位 置上O1点→跳步→O2点→按图中箭头方向逆时 针切割至结束。 技术要点:加工前,插入6mm定位销(过渡配 合较为理想),如图3所示。吸磁固定工件,打表校 正位置,固定磁铁位置不动。采用机床“自动找中” 功能找出两定位销间的对称中心,即Y轴方向的 “原点”,并锁好Y轴零位,然后再碰火花找正工件 S表面位置,退出5mm,即X轴方向的“原点”,并 锁好X轴零位,最后定好钼丝原点,按所编的程序 加工。为了防止磁吸装夹部分的变形,磁吸装夹部 分的材料厚度至少应有5mm以上,以避免在加工 过程中由于材料过薄变形影响加工质量。加工电流 I=1.5A,脉冲宽度t=12μs,脉冲间隙/脉冲宽度 =5。 4.3图4加工路线及技术要点 加工路线:从O1点按图中箭头方向逆时针切 割至O2点结束,如图4所示。 技术要点:磁吸工件打表校正位置。编程时考虑 到工件外形表面已经加工好了,编MN、PQ段程序 时,切割路线应让出工件表面1mm,以免钼丝的电 火花烧伤已加工表面。加工电流I=1.5A,脉冲宽度 t=12μs,脉冲间隙/脉冲宽度=4。 4.4图5加工路线及技术要点 加工路线:从A处按图中箭头方向切割至B处 →割完工件阴影部分结束,如图5所示。 技术要点:浮块经过3次相互垂直方向的切割 后,仍然有部分加工盲区如图5阴影部分所示。因 此,在切割完图4的外形后,磁铁位置固定不动,编 一段程序使钼丝退回到V平面上,然后停机、松丝、 去磁,用手转动工件形成一定的角度,使钼丝能处在 浮块上的小凸台和未加工的阴影部分之间(工件和 钼丝的位置如图5所示),吸磁固定工件、紧丝,开机 切割从A处至B处。重复上述操作,分几次切割掉 阴影部分如图5b、图5c所示。同时,注意钼丝起割 和结束时不能碰到工件左右两边的小凸台,编程时 要留意切割长度,电参数的取值要小,尤其是加工电 流应控制在I=0.5~1A,脉冲宽度t=4~6μs,脉 冲间隙/脉冲宽度=4,否则,钼丝与加工表面接触 的烧痕较重,影响表面加工质量。 5结束语 合理的加工工艺是减少线切割加工变形的重 要技术手段。实践证明,上述工艺路线和技术措施 较合理,加工效果好,能保证浮块的技术要求。对类 似的零件线切割加工提供了一定的借鉴。 参考文献: [1]孙彦君.线切割加工变形的控制[J].航空制造技术, 1996,(5):43~44.
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