《特種加工技術(shù)》課件 項目六 線切割加工同心圓環(huán)

《特種加工技術(shù)》項目六線切割加工同心圓環(huán)項目六線切割加工同心圓環(huán)在實際生產(chǎn)中經(jīng)常碰到需要多次線切割的情況，如連續(xù)加工若干個孔類零件及類似沖壓里面的沖孔落料零件。圖6-1所示為一個同心圓零件，用線切割加工，需要首先切割直徑為15mm的孔，再在毛坯上切割直徑為30mm的圓盤。同一零件需要用線切割加工兩次或兩次以上，最好用跳步加工。跳步加工就是將多個切割加工編成一個程序，省去每次加工電極絲定位的過程，提高加工效率。本項目需要按照排樣圖在毛坯的每個部位切割零件。注意：編程時穿絲孔的位置與在毛坯上打穿絲孔的位置要匹配。圖6-1同心圓零件圖項目六線切割加工同心圓環(huán)學(xué)習(xí)任務(wù)一高速走絲線切割機(jī)床的上絲及穿絲高速走絲線切割加工問題分析學(xué)習(xí)任務(wù)二知識目標(biāo)1.掌握跳步加工方法2.熟練編制ISO程序3.掌握非電參數(shù)對線切割加工的影響能力目標(biāo)素質(zhì)目標(biāo)1.能熟練完成高速走絲線切割機(jī)床上絲、穿絲2.能處理加工中出現(xiàn)的問題3.能完成常見零件的高速線切割加工1.培養(yǎng)安全規(guī)范生產(chǎn)意識2.培養(yǎng)嚴(yán)謹(jǐn)認(rèn)真的工作作風(fēng)項目六線切割加工同心圓環(huán)電火花線切割加工中，電極絲的安裝正確與否，直接關(guān)系到加工后工件質(zhì)量的好壞。只有正確完成上絲、穿絲和電極絲的校正這3個重要環(huán)節(jié)，才能為后續(xù)的工件加工提前做好準(zhǔn)備。任務(wù)導(dǎo)入任務(wù)一高速走絲線切割機(jī)床的上絲及穿絲

知識能力

技能能力

素質(zhì)能力掌握高速走絲線切割機(jī)床的上絲掌握高速走絲線切割機(jī)床的穿絲123培養(yǎng)分析問題解決問題的能力能夠完成高速走絲線切割機(jī)床上絲和穿絲任務(wù)目標(biāo)任務(wù)一高速走絲線切割機(jī)床的上絲及穿絲知識鏈接一、高速走絲線切割機(jī)床上絲操作任務(wù)一高速走絲線切割機(jī)床的上絲及穿絲圖6-2上絲示意圖任務(wù)一高速走絲線切割機(jī)床的上絲及穿絲（a）開始上絲移動絲筒示意圖

（b）機(jī)床上絲機(jī)構(gòu)圖6-3絲筒及機(jī)床上絲機(jī)構(gòu)任務(wù)一高速走絲線切割機(jī)床的上絲及穿絲圖6-4儲絲筒示意圖1-上絲電機(jī)電壓表2-上絲電機(jī)啟停開關(guān)3-絲筒運(yùn)轉(zhuǎn)開關(guān)4-緊急停止開關(guān)5-上絲電機(jī)電壓調(diào)整開關(guān)6-絲筒停止開關(guān)任務(wù)一高速走絲線切割機(jī)床的上絲及穿絲二、高速走絲線切割機(jī)床穿絲操作圖6-5穿絲示意圖1-主導(dǎo)輪2-電極絲3-輔助導(dǎo)輪4-直線導(dǎo)軌5-工作液旋鈕6-上絲盤7-張緊導(dǎo)輪8-移動板9-導(dǎo)軌滑塊10-儲絲筒11-定滑輪12-繩索13-重錘14-導(dǎo)電塊

（1）穿絲前先觀察Z軸的高度是否合適，如不合適首先要調(diào)節(jié)Z軸高度，穿絲后Z軸的高度不能調(diào)節(jié)。通常在不影響加工的前提下，Z軸的高度越小，越有利于減小電極絲的振動。（2）拉動電極絲頭，按照操作說明書依次繞接各導(dǎo)輪、導(dǎo)電塊至儲絲筒，如圖6-5所示。在操作中要注意手的力度，防止電極絲打折。任務(wù)一高速走絲線切割機(jī)床的上絲及穿絲（a）左端上絲位置（b）錯誤上絲位置（c）右端上絲位置圖6-6上絲位置示意圖

（3）穿絲開始時，首先要保證儲絲筒上的電極絲與輔助導(dǎo)輪、張緊導(dǎo)輪、主導(dǎo)輪在同一個平面上，否則在運(yùn)絲過程中，儲絲筒上的電極絲會重疊，從而導(dǎo)致斷絲。如圖6-6（a）、（c）所示操作正確，分別從左端和右端穿絲，如圖6-6（b）所示操作錯誤，穿絲時會疊絲。（4）穿絲中要注意控制左右行程擋桿，使儲絲筒左右往返換向時，儲絲筒左右二端留有3～5mm的余量。（5）穿絲后調(diào)節(jié)左右行程開關(guān)，運(yùn)轉(zhuǎn)電極絲。試運(yùn)行時手要放在圖6-7所示的絲筒停止開關(guān)6上方，如有異常，立即停止絲筒運(yùn)轉(zhuǎn)。注意要保證電極絲在導(dǎo)絲槽里，并且在導(dǎo)電塊上面。任務(wù)一高速走絲線切割機(jī)床的上絲及穿絲任務(wù)實施一、加工準(zhǔn)備1工藝分析（1）加工輪廓確定

為了提高零件精度，在工件上鉆穿絲孔。分析確定線切割加工輪廓同心圓在毛坯上的位置，如圖6-7虛線所示。穿絲孔分別為A、D，起割點(diǎn)分別為B、C。為了減少空切割行程，穿絲孔中心到起割點(diǎn)的距離為4mm。任務(wù)一高速走絲線切割機(jī)床的上絲及穿絲（2）畫圖及編程

根據(jù)上面設(shè)計的加工輪廓在工件上的位置及穿絲孔的位置，畫圖并選定穿絲孔、起割點(diǎn)。圓心坐標(biāo)為（0，0），直徑分別為15mm、30mm。編程時，首先切割直徑為15mm的孔，輸入穿絲孔A的坐標(biāo)（0，3.5），起割點(diǎn)B的坐標(biāo)為（0，7.5），切割方向可以任意選，如果順時針加工，則為右刀補(bǔ)。采用半徑為0.09mm的電極絲，通常單邊放電間隙為0.01mm，因此補(bǔ)償量為0.1mm。再選擇加工直徑為30mm的圓盤，輸入穿絲孔D的坐標(biāo)（0，19），輸入起割點(diǎn)C的坐標(biāo)（0，15）。在編程時，同一個程序只能有一種刀補(bǔ)（G41、G42只能選一個），由于前面直徑15mm的圓孔（凹形）選擇右刀補(bǔ)，因此加工直徑30mm圓盤（凸形）時應(yīng)選擇逆時針加工方向（右刀補(bǔ)）。（3）裝夾方法確定本項目采用懸臂支撐裝夾的方式來裝夾。任務(wù)一高速走絲線切割機(jī)床的上絲及穿絲2工件準(zhǔn)備

（1）按照圖6-7穿絲孔的位置設(shè)計圖在坯料上劃線，確定穿絲孔A、D位置。然后，用鉆床或電火花打孔機(jī)打孔。打孔后，清理干凈孔內(nèi)的毛刺。（2）本項目用高速走絲機(jī)床在毛坯上切割同心圓，裝夾時采用懸臂支撐即可，可用角尺放在工作臺橫梁邊簡單校正工件，也可以用電極絲沿著工件邊緣移動，觀察電極絲與工件的縫隙大小的變化來校正。裝夾時應(yīng)根據(jù)設(shè)計圖來進(jìn)行裝夾，不要使毛坯長為35mm的邊與機(jī)床Y軸平行（如果35mm的邊與機(jī)床Y軸平行，編程時穿絲孔及起割點(diǎn)的X、Y坐標(biāo)值應(yīng)該互換）。圖6-7軌跡位置設(shè)計圖

任務(wù)一高速走絲線切割機(jī)床的上絲及穿絲3程序編制（1）畫圖圖6-8軌跡編程坐標(biāo)任務(wù)一高速走絲線切割機(jī)床的上絲及穿絲（2）編程

010H000=+00000000H001=+00000100；020H005=+0000000；T84T86G54G90G92X+0Y+3500；//定義穿絲孔的坐標(biāo)，建立工件坐標(biāo)系030C007；040G01X+0Y+6500；G04X0.0+H005；050G42H000；060C001；070G42H000；080G01X+0Y+7500；G04X0.0+H005；090G42H001；100G02X+0Y-7500I+0J-7500；G04X0.0+H005；110X+0Y+7500I+0J+7500；G04X0.0+H005；120G40H000G01X+0Y+6500；130M00；/①140C007；150G01Х+0Y+З500；G04X0.0+Н005；//從哪里開始加工，就從哪里結(jié)束加工160T85T87；170M00；/②180M05G00X0；190M05G00Y19000；//電極絲移到下一個穿絲孔D200M00；③210H000=+00000000H001=+00000100；220H005=+00000000；T84T86G54G90G92X+0Y+19000；230C007；240G01X+0Y+16000；G04X0.0+H005；250G42H000；260C001；270G42H000；280G01X+0Y+15000；G04X0.0+H005；290G42H001；300G03X+0Y-15000I+0J-15000；G04X0.0+H005；310X+0Y+15000I+0J+15000；G04X0.0+H005；320G40H000G01X+0Y+16000；330M00；④340C007;350G01X+0Y+19000；G04X0.0+H005；//從哪里開始加工，就從哪里結(jié)束加工360T85T87M02；任務(wù)一高速走絲線切割機(jī)床的上絲及穿絲4電極絲準(zhǔn)備圖6-9

上絲示意圖

（1）電極絲上絲。選擇北京阿奇FW型機(jī)床，將裝有電極絲的絲盤固定在上絲裝置的轉(zhuǎn)軸上，把電極絲通過導(dǎo)絲輪引向儲絲筒上方，如圖6-9，用螺釘緊固。打開張絲電機(jī)電源開關(guān)，通過張絲調(diào)節(jié)旋鈕調(diào)節(jié)電極絲的張力后，搖動手動搖把使儲絲筒旋轉(zhuǎn)，同時向右移動，電極絲以一定的張力均勻地盤繞在儲絲筒上。繞完絲后，關(guān)掉上絲電機(jī)啟停開關(guān)，剪斷電極絲，即可開始穿絲。北京阿奇FW型機(jī)床電極絲的速度大于8m/s，不可調(diào)節(jié)，因此要手動上絲。對于部分機(jī)床，電極絲速度可調(diào)，如深圳福斯特機(jī)床速度有3m/s、6m/s、9m/s、12m/s等，上絲時可以用3m/s的轉(zhuǎn)速將電極絲從絲盤繞到儲絲筒上。任務(wù)一高速走絲線切割機(jī)床的上絲及穿絲（2）穿絲。按本任務(wù)穿絲方法完成穿絲。（3）電極絲校正。按照電極絲的校正方法，用校正塊法校正電極絲。（4）電極絲的定位。松開電極絲，移動工作臺，通過目測將工件穿絲孔A移到電極絲穿絲位置穿絲，再目測將電極絲移到穿絲孔中心。二、加工啟動機(jī)床加工。加工時，機(jī)床有4個地方暫停（見程序M00代碼）。加工中暫停的作用如下：M00①的含義為：暫停，直徑為15mm的孔里的廢料可能掉下，提示拿走。M002②的含義為：暫停，直徑為15mm的孔已經(jīng)加工完，提示解開電極絲，準(zhǔn)備將機(jī)床移到另一個穿絲孔。M00③的含義為：暫停，準(zhǔn)備在當(dāng)前的穿絲孔位置穿絲。M00④的含義為：暫停，同心圓零件可能掉下，提示拿走。任務(wù)拓展

一、電火花線切割加工的主要工藝指標(biāo)在保持一定的表面粗糙度的切割過程中，單位時間電極絲中心線在工件上切出面積總和稱為切割速度，單位為mm2/min。最高切割速度是指在不計切割方向和表面粗糙度等的條件下，所能達(dá)到的切割速度。為了比較輸出電流不同的脈沖電源的切割效果，將每安培電流的切割速度稱為切割效率。1切割速度和切割效率任務(wù)一高速走絲線切割機(jī)床的上絲及穿絲任務(wù)一高速走絲線切割機(jī)床的上絲及穿絲2表面粗糙度（a）電極絲往復(fù)運(yùn)動產(chǎn)生的黑白條紋

（b）電極絲入口和出口處的寬度

（c）電極絲不同走向處的斷面圖圖6-10線切割表面的黑白條紋及其切縫形狀1-電極絲運(yùn)動方向2-微凹的黑色部分3-微凸的白色部分任務(wù)一高速走絲線切割機(jī)床的上絲及穿絲二、電參數(shù)的影響電參數(shù)15432脈沖寬度

通常脈沖寬度加大時加工速度提高而表面粗糙度變差。一般=2~60μs，在分組脈沖及光整加工時，可小至0.5μs以下。脈沖間隔

脈沖間隔減小時平均電流增大，切割速度加快，但不能過小，以免引起電弧和斷絲。一般取=（4~8）。在剛切入或進(jìn)行大厚度加工時，應(yīng)取較大的值。開路電壓該值會引起脈沖峰值電流和放電加工間隙的改變。提高，加工間隙增大，排屑變易，能提高切割速度和加工穩(wěn)定性，但易造成電極絲振動。通常的提高還會使電極絲損耗加大。脈沖峰值電流這是決定單個脈沖能量的主要因素之一。增大時，切割速度提高，表面粗糙度值增大，電極絲相對損耗加大甚至斷絲。放電波形在相同的工藝條件下，高頻分組脈沖常常能獲得較好的加工效果。電流波形的前沿上升比較緩慢時，電極絲損耗較少。不過當(dāng)脈沖寬度很窄時，必須要有陡的前沿才能進(jìn)行有效的加工。任務(wù)一高速走絲線切割機(jī)床的上絲及穿絲提高電極絲的張力可減輕電極絲振動的影響，從而提高精度和切割速度。電極絲的直徑?jīng)Q定了切縫寬度和允許的峰值電流。隨著走絲速度的提高，在一定的范圍內(nèi)，加工速度也提高。1.電極絲及其移動速度對工藝指標(biāo)的影響工件薄，工作液容易進(jìn)入并充滿放電間隙，對排屑和消電離有利，加工穩(wěn)定性好。但工件太薄，電極絲易產(chǎn)生抖動，對加工精度和表面粗糙度不利。工件厚，工作液難于進(jìn)入和充滿放電間隙，加工穩(wěn)定性差，但電極絲不易抖動，因此精度較高，表面粗糙度較小。2.工件厚度及材料對工藝指標(biāo)的影響預(yù)置進(jìn)給速度（指進(jìn)給速度的調(diào)節(jié)設(shè)定量，俗稱變頻調(diào)節(jié)）對切割速度、加工精度和表面質(zhì)量的影響很大。如果預(yù)置進(jìn)給速度調(diào)節(jié)得太快，超過工件可能的蝕除速度，會出現(xiàn)頻繁的短路現(xiàn)象，切割速度反而降低，表面粗糙度值增大，上、下端面切縫呈焦黃色，甚至可能斷絲；反之，預(yù)置進(jìn)給速度調(diào)得太慢，大大落后于工件可能的蝕除速度，極間將偏于形成開路，有時會時而開路時而短路，上、下端面切縫也呈焦黃色。3.預(yù)置進(jìn)給速度對工藝指標(biāo)的影響三、非電參數(shù)的影響任務(wù)一高速走絲線切割機(jī)床的上絲及穿絲四、合理選擇電參數(shù)02040301要求切割速度高時當(dāng)脈沖電源的空載電壓高、短路電流和脈沖寬度大時，則切割速度高。脈沖間隔也要適宜，不能太小。要求電極絲損耗小時應(yīng)選用前階梯脈沖波形或脈沖前沿上升緩慢的波形，由于這種波形電流的上升率低（即/?。?，故可以減小電極絲損耗，但切割速度也會降低。要求切割厚工件時選用矩形波、高電壓、大電流、大脈沖寬度和大脈沖間隔，并加大沖液流量和流速，可充分消電離，從而保證加工的穩(wěn)定性。要求表面粗糙度值低時若切割的工件厚度在80mm以內(nèi)，則選用分組波脈沖電源為好。它與同樣能量的矩形波脈沖電源相比，在相同的切割速度條件下，可以獲得較低的表面粗糙度值。。任務(wù)一高速走絲線切割機(jī)床的上絲及穿絲五、合理調(diào)整變頻進(jìn)給的方法1用示波器觀察和分析加工狀態(tài)（a）

（b）

（c）

圖6-11加工時的幾種波形

（a）過跟蹤

（b）欠跟蹤

（c）正常跟蹤任務(wù)一高速走絲線切割機(jī)床的上絲及穿絲任務(wù)一高速走絲線切割機(jī)床的上絲及穿絲2用電壓表和電流表觀察分析加工狀態(tài)

利用電壓表和電流表來觀察加工狀態(tài)，調(diào)節(jié)變頻進(jìn)給旋鈕，使電壓表和電流表的指針擺動最小（最好不動），使之處于較好的加工狀態(tài)，實質(zhì)也是一種合理地調(diào)節(jié)變頻進(jìn)給速度的方法。以下介紹用電流表根據(jù)加工電流和短路電流的比值來更快速、有效地調(diào)節(jié)最佳變頻進(jìn)給速度的方法——按加工電流和短路電流的比值β調(diào)節(jié)。任務(wù)一高速走絲線切割機(jī)床的上絲及穿絲3計算出不同空載電壓時的β值

加工電流與短路電流的最佳比值β與脈沖電源的空載電壓（峰值電壓）和火花放電的維持電壓的比值有關(guān)，其關(guān)系為在電火花線切割生產(chǎn)實踐中，會出現(xiàn)各種各樣的加工問題，需要操作者根據(jù)具體情況去解決。任務(wù)導(dǎo)入任務(wù)二高速走絲線切割加工問題分析

知識能力

技能能力

素質(zhì)能力掌握常見的加工質(zhì)量問題及解決方法掌握斷絲原因及處理方法123培養(yǎng)分析問題解決問題的能力能夠處理電火花加工中的問題任務(wù)目標(biāo)任務(wù)二高速走絲線切割加工問題分析出現(xiàn)工件嚴(yán)重變形及尺寸超差問題時，操作者應(yīng)認(rèn)真檢查，在加工過程中是否正確考慮和處理了如下問題：（1）工件材料熱處理形成的內(nèi)應(yīng)力及其對線切割加工精度影響。（2）工件裝夾方法、切割方向及路徑等怎樣才有助于避開材料內(nèi)應(yīng)力影響。（3）設(shè)置補(bǔ)償量時，是否注意電極絲損耗影響，即編程中計算補(bǔ)償量時，其絲徑大小是否是加工時的實測值。（4）所補(bǔ)償?shù)姆烹婇g隙大小是否與實際一致，因為放電間隙大小與選用的加工參數(shù)有關(guān)。（5）校對程序和設(shè)計圖，重新編程，或者修改程序，檢查編程時，穿絲孔坐標(biāo)是否正確，是否考慮了公差帶對加工尺寸影響。知識鏈接一、常見的加工質(zhì)量問題及解決工件變形，尺寸超差1任務(wù)二高速走絲線切割加工問題分析任務(wù)二高速走絲線切割加工問題分析為了獲得較好的加工表面質(zhì)量，操作者應(yīng)認(rèn)真考慮：（1）采用一次切割時，不宜為了追求切割速度而采用太大的脈沖規(guī)準(zhǔn)（大脈寬、高峰值電流）進(jìn)行加工，而應(yīng)根據(jù)加工表面粗糙度要求不同，合理選用較小的脈沖規(guī)準(zhǔn)（窄脈寬、小峰值電流）進(jìn)行加工，并確保伺服進(jìn)給的平穩(wěn)性。（2）采用多次切割工藝，即第一次切割不考慮表面質(zhì)量而保證切割速度，第二、第三次切割逐步修光。注意，不是所有高速走絲電火花線切割機(jī)都可以有效地進(jìn)行多次切割，獲得較好的加工質(zhì)量。（3）采取有效措施，改善高速走絲線切割加工所出現(xiàn)的表面條紋。工件加工表面粗糙度不夠好，且不均勻2任務(wù)二高速走絲線切割加工問題分析二、電火花線切割加工故障與處理任務(wù)二高速走絲線切割加工問題分析任務(wù)二高速走絲線切割加工問題分析任務(wù)二高速走絲線切割加工問題分析任務(wù)實施一、加工問題分析—問題1圖6-12穿絲孔坐標(biāo)不同輪廓實際位置對比圖任務(wù)二高速走絲線切割加工問題分析如果按照圖6-7設(shè)計，并打好穿絲孔，但在編程時將第一個穿絲孔A點(diǎn)坐標(biāo)輸入為圓心（0，0）。請問后果如何?應(yīng)如何處理?【解決問題】（1）根據(jù)以上分析可知，所述問題可能會破壞同心圓輪廓。因此需在加工前仔細(xì)校對程序和設(shè)計圖，及時發(fā)現(xiàn)問題。發(fā)現(xiàn)問題后重新編程，或者修改程序。（2）對于第二個穿絲孔與EF距離太小從而可能導(dǎo)致電極絲與工件短路的問題，可以通過修改程序解決。具體做法如下：①將電極絲再向Y方向移動2mm左右，保證電極絲與工件不接觸，這時坐標(biāo)為(0，21)。②修改程序。將第二輪廓加工程序的220號語句中的T84T86G54G90G92X+0Y+19000；改為T84T86G54G90G92X+0Y+21000。任務(wù)二高速走絲線切割加工問題分析如果加工第二個輪廓時在300號語句地方斷絲，如何處理?【分析問題】第一個輪廓加工已經(jīng)加工好，因此不需要再加工第一個輪廓?！窘鉀Q問題】根據(jù)分析，解決問題如下：（1）用MDI方式執(zhí)行指令G00X+0Y+19000，即將電極絲移到第二個輪廓穿絲孔位置，穿絲。（2）刪除200號以前的程序，從第二個輪廓的程序開始加工。二、加工問題分析—問題2任務(wù)拓展電火花切割加工的常見工藝問題和解決方法斷絲與頻繁短路1任務(wù)二高速走絲線切割加工問題分析（1）電極絲質(zhì)量差：粗細(xì)不均、強(qiáng)度差、打彎易折、過了有效期等。解決方法：選購質(zhì)量好的電極絲。（2）導(dǎo)輪磨損：導(dǎo)輪V形槽的圓角半徑超過電極絲半徑，造成電極絲抖動，易造成頻繁短路，儲絲筒換向瞬間更易造成斷絲。解決方法：更換導(dǎo)輪、新軸承。（3）電參數(shù)過大：應(yīng)根據(jù)加工對象選擇合理的電參數(shù)，如脈沖間隔過小，脈沖寬度又過大，就易造成斷絲和頻繁短路。解決方法：合理選擇電參數(shù)。任務(wù)二高速走絲線切割加工問題分析（4）工件變形：因工件變形造成夾絲、短路，引起斷絲。解決方法：工件盡量使用熱處理淬透性好、變形小的合金鋼，毛坯件需要鍛造，避免使用夾層和含有雜質(zhì)的工件。（5）進(jìn)給速度選擇不合理：過跟蹤時，短路電壓波形密集，工件蝕除速度低于進(jìn)給速度，間隙接近于短路，易造成斷絲和頻繁短路；欠跟蹤時，工件蝕除速度大于進(jìn)給速度，間隙近于開路，造成電極抖動，也易造成斷絲和頻繁短路。解決方法：選擇最佳跟蹤速度，調(diào)節(jié)合理的變頻進(jìn)給速度。（6）工作介質(zhì)臟：工作介質(zhì)太臟，懸浮的加工屑太多，間隙消電離變差，洗滌性也變差，不利于排屑，間隙狀態(tài)也變差，對放電加工不利，也易造成斷絲和頻繁短路。解決方法：更換新的工作介質(zhì)，按操作工藝合理配制。（7）進(jìn)電不良：往往指的是導(dǎo)電塊接觸不良或?qū)щ妷K本身磨出深溝