电火花线切割加工在对一些难切削的材料、特殊及复杂形状的零件的加工上较传统的切削加工方法具有明显的优势,因此被广泛应用于模具、工具、航空航天等制造加工领域。
根据电极丝运动的方式将电火花线切割机床分为快走丝电火花线切割机床和慢走丝电火花线切割机床,二者具有不同的特点和应用场合。慢走丝电火花线切割机床主要应用在精度要求较高的场合,快走丝电火花线切割机床因其操作简单、成本低等优点而被普遍采用。在线切割加工过程中,影响加工质量和效率的因素较多,本文结合本单位在研制、生产中积累的经验和相关资料,对数控快走丝电火花线切割加工的工艺方法进行研究。分述如下:
一、加工准备
由于线切割加工依靠缠绕在储丝筒上、经过导电块和若干导轮穿越工件进行加工,通常要求工件具有良好的定位基准面以及在工件的适当位置预先加工穿丝孔。
线切割加工不同于普通的切削加工,在加工过程中依靠高频脉冲电源在电极丝与工件间形成火花放电,从而去除工件材料,因此没有大的切削抗力,装夹量也可以减小。线切割机床一般具有两个平行、等高的桥板,可以采用悬臂支撑、双端支撑、桥式支撑、板式支撑、复式支撑以及弱磁力夹具等装夹方法。一种较好的装夹方法是直角装夹,即利用两个垂直的表面定位,并采用压板压紧。该方法具有装夹稳定、装夹量小的优点,但是要求基准面平整且相互垂直,以保证工件尺寸要求。
另外,使用线切割加工内腔时,必须在工件的适当位置预先加工穿丝孔,以免切坏工件。穿丝孔最主要的用途是供电极丝通过,有时兼做定位基准使用。由于孔定位不易找正或者需要额外的工装,因此一般情况下不用穿丝孔做定位基准。通常是利用外表面定位,然后移动到穿丝孔位置进行切割。穿丝孔直径不宜太大也不宜太小,通常在φ3mm~10 mm之间,工件尺寸越大,穿丝孔直径也应越大。对于不同的工件,加工穿丝孔的位置不同。在切割中、小孔形凹形类工件时,穿丝孔应位于凹形的中心位置,既便于穿丝孔加工位置准确,又便于控制坐标轨迹的计算;在切割凸形或大孔形凹形类工件时,穿丝孔应设置在加工起点附近,以缩短无用切割行程,同时应便于简化有关轨迹控制的计算。
二、程序编制
数控线切割机床采用交互式图形编程,以CAD技术为前提,具有速度快、精度高、直观性好、使用方便、便于检查和修改等优点。以笔者所在单位购买的苏州沙迪克三光公司的DK77系列机床配置的CAXA软件为例,在编程过程中需要考虑图形画法、走丝路线选择、偏移量确定等问题。
在实际的研制生产中,操作者经常遇到的问题是无法生成加工轨迹或者生成的加工轨迹并不符合预期目标。以下是笔者积累的一些经验。
(1)如果起切线段在圆上,经常出现导入线不符合要求的情形。这是因为软件系统中,对于圆线段存在一个默认点(往往是最右端的1/4点)为圆的起点和终点,而采用直线切入方式时默认的导入线是从入丝点到选中的线段起点。如果导入线不符合要求,可以将圆打断,并定义符合要求的打断点,重新生成加工轨迹即可。如图1所示,图a不符合要求,在特定点将圆打断即可,图b为理想的导入线。 
(2)绘制图形后,生成加工轨迹时选择加工轮廓并指定搜索路径后无法搜索到所有的加工轮廓的情形。造成此问题的原因通常有四种:第一,在某个交点处(交点位于搜索到的加工轮廓与未搜索到的加工轮廓交界处)存在两条以上的线段。解决办法是将图形局部放大,找出这样的点并将多余的线段剪裁或删除掉;第二,存在多余线段,即在同一处(搜索到的加工轮廓与未搜索到的加工轮廓交界处)存在两条或两条以上的线段。
解决办法是删除可能具有多余线段的线段,然后重画图形,看是否存在多余线段,如此检验各处,直到能正常生成加工轨迹为止;第三,存在电极丝会同时接触多处加工轮廓的地方,比如直线段长度小于电极丝直径或者内圆弧半径小于电极丝半径等。解决方法是将这些位置的尺寸增大,利用尖角或圆角过渡避免问题;第四,加工轮廓不封闭,即某两条线没有相交。解决办法是将图形局部放大,找出不相交的线段并将它们连接。
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