【正文】 ：高速走絲電火花線切割精加工編程設(shè)計 20 第五章 數(shù)控電火花線切割加工編程設(shè)計 Mastercam Wire X2 線切割設(shè)計 Mastercam Wire X2 軟件簡介 Mastercam 是美國 CNC software 公司開發(fā)的 CAD/CAM 一體化軟件，它集二維繪圖、三維實體、曲面設(shè)計、數(shù)控編程、刀具路徑模擬及真實感模擬等功能于一身，對系統(tǒng)環(huán)境要求低，使用戶無論是在造型設(shè)計、 CNC 銑床、 CNC 線切割等加工操作中，都能獲得最佳效果 [12]。 在如圖 51 所示的對話框中輸入多邊形邊數(shù)“ 5”，輸入內(nèi)接圓半徑“ 15”，按“ Enter”鍵確認(rèn)，選擇內(nèi)接圓【 Corner】繪制方式，并在坐標(biāo)輸入欄輸入多邊形中心點 x 為“ 0”，y 為“ 0”， z 為“ 0”按【 Enter】鍵確認(rèn)，結(jié)果產(chǎn)生如圖 52 所示的五邊形。 選擇菜單中的文件保存命令，保存文件。 圖 57 保存菜單 1 選擇外形切割命令，出現(xiàn)如圖 57 對話框，輸入名稱確定。 圖 510 切割軌跡模擬圖 圖 511 實體切割模擬圖 1 對圖形進(jìn)行后處理，便可產(chǎn)生 NC 程序代碼。這項技術(shù)在國內(nèi)機械工業(yè)領(lǐng)域 很廣泛 。 而且 容易結(jié)合軟件和機床進(jìn)行自動編程設(shè)計。 在設(shè)計過程中，調(diào)節(jié)合適的線切割加工參數(shù)，可以提高線切割的加工精度。 隨著絲速的提高，粗糙度、直線度呈下降趨勢，材料蝕除率呈上升趨勢。 高速走絲線切割加工的加工技術(shù)還不是特別成熟 。并應(yīng)用軟件進(jìn)行 了實例線切割編程設(shè)計 ，并借助軟件進(jìn)行切割軌跡模擬和實體切割模擬， 并自動生成數(shù)控代碼。 圖 58 電極絲切割參數(shù)設(shè)置菜單 1 選擇工件設(shè)置命令，出現(xiàn)如圖 59 對話框，設(shè)置工件參數(shù)和原點參數(shù)，產(chǎn)生工件。 選擇移動命令【 Xforms】，圈選圖形， 出現(xiàn)如圖 56 畫面，單擊七點按鈕【 move】選擇起點，設(shè)定圖形起始點。 選擇菜單中的 【 Edit】、【 Delete】、【 Delete entities】命令，選擇要刪除的幾何圖形，選擇要刪除的線段，結(jié)果如圖 54 所示。 Wire X2 線切割編程設(shè)計實 例 五角星線切割編程設(shè)計 操作步驟 打開 Mastercam X2 軟件，選擇 【 File】、【 New】命令創(chuàng)建新文件。對機床解鎖、裝夾工件、對絲、工作液的使用等實驗操作做了說明。配制時先倒一份 DX－ 1 乳化液，再加入三倍左右普通自來水（忌用硬水）進(jìn)行攪拌，待勻均后再加入水沖釋即可。 圖 43 試驗部件尺寸圖 對絲 將電極絲靠在工件的表面，此時如果電極絲與工件表面不平行，則通過斜度裝置的微調(diào)調(diào)整電極絲的垂直度使之與工件表面平行，這主要是為了切割深度均勻，最后將工件夾緊，準(zhǔn)備切割加工。一般切割長度為 3mm，這樣兩側(cè)都切時，中間可留下2mm 的未加工的窄帶 ,便于測量出實際切割深度。其中按 F8 鍵之后再回車，即可退出工作界面，此時線切割機床工作臺被解鎖?？刂葡到y(tǒng)的具體功能包括： 即精確控制電極絲相對工件運動的軌跡，以獲得所需的形狀和尺寸。 控制系統(tǒng)的主要作用是在線切割加工過程中，按加工要求自動控制電極絲相對工件的運動軌跡和進(jìn)給速度，來實現(xiàn)對工件形 狀和尺寸加工。走絲速度等于貯絲筒的線速度，通常為 8～ 10m/s。 走絲系統(tǒng)使電極絲以一定速度運動并保持一定張力。 電火花線切割機床最終都是通過坐標(biāo)工作臺與電極絲的相對運動來完成對工件的加工的。本機床的具體參數(shù)如下： 主機 Lbh:13651230169 2. 臺面尺寸 1)橫向?qū)挾?（ X） 400mm 2)縱向長度 （ Y） 670mm 1)橫向移動量 （ X） 250mm 2)縱向移動量 （ Y） 400mm 1)橫向移動量 (u) 8mm 2)縱向移動量 （ v） 8mm 3)可加工工件最大厚度 200mm 1)貯絲筒滑 板最大移動量 140mm 銅陵學(xué)院 畢業(yè) 設(shè)計 17 2)電極絲最大直徑 1)脈沖寬度： 1 3 6 128（ μs） 七檔 2)脈沖間歇比 : 1 1 13 機床結(jié)構(gòu) 機床結(jié)構(gòu)由床身、坐標(biāo)工作臺、運絲機構(gòu)、絲架、工作液箱、和夾具等幾部分組成。 5）工作液的臟污程度對工藝指標(biāo)的影響。 5）依靠數(shù)控系統(tǒng)的間隙補償?shù)钠乒δ?，使電火花成形機的粗、精電極一次編程加工完成，沖模加工的凹凸模間隙可以任意調(diào)節(jié)。電火花線切割機床組成：機床本體、控制系統(tǒng)、脈沖電源、運絲機構(gòu)、工 作液循環(huán)機構(gòu)和輔助裝置（自動編程系統(tǒng)）。 ：高速走絲電火花線切割精加工編程設(shè)計 14 圖 36 二次切割示意圖 本章小結(jié) 本章主要介紹了線切割加工的分類和特點、應(yīng)用。 圖 35 腰鼓型 LSWEDM 各次切割的關(guān)系 如圖 36 所示，二次切割共分成三步完成。 2. 降低工作液電阻率，則可以減少工件的上下兩部位與中間部位的明顯放電差異。實際是切縫在垂直度方面產(chǎn)生了誤差，主要原因在于：電極絲的振動、工作液的電阻率、加工屑引起的二次放電、進(jìn)給速 度、開路電壓等的影響。影響工藝指標(biāo)的因素很多，如機床精度、脈沖電源的性能、工作液臟污程度、電極絲與工件材料及切割工藝路線等等。這兩種情況都大大影響工藝指標(biāo)。 3. 預(yù)置進(jìn)給速度對工藝指標(biāo)的影響 預(yù)置進(jìn)給速度對切割速度，加工精度和表面質(zhì)量的影響很大。切割速度起先隨厚度的增加而增加，達(dá)到某一最大值后開始下降，這是因為厚度過大時，排屑條件變差。由于電極絲張力均勻，振動較小，所以加工穩(wěn)定性，表面粗糙度，精度指標(biāo)等均較好。隨著走絲速度的提高，在一定范圍內(nèi)，加工速度也提高。采用恒張力裝置可以在一定程度上改善絲張力的波動。選取合適的電參數(shù)，既要滿足主要的加工要求，又得注意提高各項加工指標(biāo)。加工間隙隨著開路電壓的提高而增大。因此，變質(zhì)層厚度由從放電加工表面開始的溫度分布所決定的。成型放電加工和線切割放電加工 SKD11 的比較實驗結(jié)果：成型放電加工中，有白層生成并在白層中產(chǎn)生微裂紋，但在線切割放電加工中，則看不到明顯的裂紋，所以就這一點而言，線切割加工面優(yōu)越。為防止裂紋，要選擇脈沖寬度盡量窄的電氣條件。通常，變質(zhì)層薄時，變質(zhì)層的厚度與加工表面的粗糙度大 小相當(dāng)，變質(zhì)層厚時（低電極損耗），其厚度看上去約為表面粗糙度的兩倍。 3. 加工精度 銅陵學(xué)院 畢業(yè) 設(shè)計 11 加工精度是指加工后工件的尺寸、幾何形狀精度（如直線度、平面度等）和相互位置精度（垂直度、平行度等）的總稱。最高切割速度是指在不計切割方向和表面粗糙度等條件下，所達(dá)到的切割速度。同時還可進(jìn)行微細(xì)加工，異形槽和標(biāo)準(zhǔn)缺陷的加工等。 加工電火花成形加工用的電極 一般穿孔加工用的電極以及帶錐度型腔加工用的電極 ，以及銅鎢、銀鎢合金之類電極材料，用線切割加工特別經(jīng)濟(jì)，同時也適用于加工微細(xì)復(fù)雜形狀的電極。 加工模具 適用于各種形狀的沖模。 5. 靠微機控制電極絲軌跡和間隙補償功能，同時加工凹凸兩種模具，間隙可任意調(diào)節(jié)。 2. 加工主要對象是平面，也可加工錐面，但除小拐角必須大于某一 R（為電極絲半徑+放電間隙）的限制外，任何復(fù)雜形狀都可加工。 圖 31 低速走絲線切割原理 圖 32 高速走絲線切割原理 2．按脈沖電源形式分 RC 電源、晶體管電源、分組脈沖電源及自適應(yīng)控制電源等。對電火花的加工規(guī)律，既金屬材料熱物理常數(shù)、能量和脈沖頻率、極性效應(yīng)和脈沖寬度等不同參數(shù)對電蝕量的 影響進(jìn)行了分析。當(dāng)電極絲和工件材料不同時，仍然有極性效應(yīng)現(xiàn)象，不過這時變得復(fù)雜了，：高速走絲電火花線切割精加工編程設(shè)計 8 因為不同金屬材料的熔點、沸點和導(dǎo)熱系數(shù)不一樣，它們的“可加工性”也摻雜在“極性效應(yīng)”中去了。當(dāng)用交變的脈沖電流加工時，單個脈沖的極性效應(yīng)便相互抵消，總的極性效應(yīng)便為零，增加了電極絲的損耗。正是由于正離子的質(zhì)量較大，因此它對陰極的轟擊破壞作用也比電子顯著。而正離子由于質(zhì)量和慣性較大，起動，加速較慢，有一大部分尚未來得及到達(dá)負(fù)極表面，脈沖便以結(jié)束，所以正極的蝕除量大于負(fù)極。產(chǎn)生極性效應(yīng)的基本原因如下：在火花放電過程中，正、負(fù)電極表面分別受到負(fù)電子和正離子的轟擊和瞬時熱源作用，在兩極表面所分配的能量不一樣，因而熔化、氣化和拋出的金屬量也不一樣。提高電蝕量和切割速度的途徑，在于提高脈沖頻率fe 增加單個脈沖能量 We 或提高脈沖利用率λ。脈沖頻率 fp 為 脈沖周期 tp 的倒數(shù)，而脈沖周期又為脈沖寬度 ti與脈沖間隔 to 之和。正、負(fù)電極放電點的熱能中，除一部分由于熱傳導(dǎo)散失到電極、工件和工作液外，另一部分依次消耗在以下幾方面： 1)金屬材料的局部表面溫度升高，直至達(dá)到熔點，每克金屬升高 1℃所需熱量（ cal），稱為該金屬的比熱（熱容）； 2)處于熔點的固體金屬熔化成液體，每熔化一克固體金屬所需的熱量，稱為該金屬的熔化潛熱； 3)熔化的金屬液體繼續(xù)升溫至沸點，每克金屬液體升高 1℃所需熱量，稱為該熔液的銅陵學(xué)院 畢業(yè) 設(shè)計 7 熱容； 4)使處于沸點的熔液蒸發(fā) 成金屬蒸汽，每蒸發(fā)一克液體金屬所需的熱量稱為氣化熱； 5)金屬蒸汽繼續(xù)加熱成過蒸汽，每克金屬蒸汽升高 1℃所需的熱量稱為該蒸汽的熱容。此外還應(yīng)留有余地，使擊穿、放電點分散、轉(zhuǎn)移，否 則若在一點附近放電，易形成電弧。這樣脈沖火花放電將惡性循環(huán)，轉(zhuǎn)變?yōu)橛泻Φ姆€(wěn)定電弧放電。 圖 24電極料拋出 ：高速走絲電火花線切割精加工編程設(shè)計 6 極間介質(zhì)的消電離 隨著脈沖電壓的結(jié)束，脈沖電流迅速降為零，但此后仍應(yīng)有一段間隔時間，使間隙介質(zhì)消電離，即放電通道中的帶電粒子復(fù)合為中性粒 子，恢復(fù)本次放電通道處間隙介質(zhì)的絕緣強度，以及降低電極表面溫度等，以免下次總是重復(fù)在同一處發(fā)生放電而導(dǎo)致電弧放電，如圖 25 所示。這種互相飛濺、鍍覆、吸附的現(xiàn)象，在某種條件下可用來減少或補償工具電極在加工過程中的損耗。通道中心壓力最高，使氣化 了的氣體體積不斷向外膨脹，形成一個擴張的“氣泡”。就象火藥、爆竹點燃后具有爆炸性，如圖 23 所示。于是在通道內(nèi)正極和負(fù)極表面分別為瞬時熱源，達(dá)到很高的溫度。產(chǎn)生大量的熱，使通道溫度相當(dāng)高。間隙電壓則由擊穿電壓迅速下降到火花維持電壓 (一般約為 20～ 30V)，電流則由零上升到某一峰值電流。另有一種由于陰極表面溫度高，局部過熱而引起大量電子發(fā)射形成的間隙擊穿稱為熱擊穿 [2]。任何原 子 都是由帶正電荷的原子核和圍繞原子核高速運動著的帶負(fù)電荷的電子所組成，不同元素的原子有不同的電子數(shù)，但整個原子的正負(fù)電荷都相 等．因而是中性的 )，產(chǎn)生碰撞電離。由于工具電極和工件的微觀表面是凸凹不平的，極間距離又很小，因而極間電場強度是很不均勻的，兩極間離得最近的突出點或尖端處的電場強度一般為最大。從大量實驗資料來看，每次電火花腐蝕的微觀過程是電場力、磁力、熱力、流體動力、電化學(xué)和膠體化學(xué)等綜合作用的過程 [1]。這種放電在時間上斷續(xù)、在空間上分散，是電火花加工所采用的放電形式。若繼續(xù)提高電壓，帶電粒子的速度增加，能事被碰撞的分子、原子電離，造成帶電粒子不斷增殖，向全路絕緣破壞轉(zhuǎn)移， 電流急劇增大，成為不穩(wěn)定的放電，電弧放電，即 de 段，這種放電在時間上連續(xù)在空間上集中，放電加工中如出現(xiàn)這一種情況常引起電極和工件的燒傷。 。其中首先介紹了微細(xì) 電火花加工的進(jìn)展：日本東京大學(xué)增澤隆久等 1984 年開發(fā)出線電極電火花磨削技術(shù)，解決了微細(xì)電極的制作與安裝問題，并加工出微米極微細(xì)軸與孔； 1997 年該大學(xué)的余祖元博士等提出了電極等損耗概念，在其加工中由于電極的損耗只發(fā)生電極底面，通過加工路徑合理規(guī)劃，電極端部處于等損耗狀態(tài)，因此損耗補償策略變得極為簡單，使微三維輪廓的精密電火花加工成為可能。從此，一種新的加工方法即電蝕加工 就 逐步發(fā)展起來了。 G Steiner）和英國人魯?shù)婪蛳群笕〉媒涣鞣烹娗懈詈椭绷鞣烹娗懈畹膶＠麢?quán)。關(guān)于電蝕現(xiàn)象的最早報道是十七世紀(jì)六十年代開始的。finishing。另外，因 在一定條 件下 放電間隙 也可以比 傳統(tǒng)電火花線切割窄，所以試件腐蝕 也可以較小 。 本文介紹電火花線切割加工的加工原理以及 工作 介質(zhì)的應(yīng)用。這就要求電火花線切割要提高加工面的機械性能，降低表面粗糙度，從而達(dá)到提高模具使用壽命的目的。在 高速走絲 電火花線切割中由于加工反作用力是微小的，線電極振動 也 小。 關(guān)鍵詞 電火花線切割；精加工； Mastercam X2 軟件 Programming design of Mechanism of HighSpeed Wire Electrical Discharge Finishing Abstract In recent years, with the rapid development of the mold, the WEDM surfa