【正文】 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。線切割加工過程中， 鉬 絲上下運動，在 X、 Y 方向是靜止不動的，工件在工作臺帶動下，產(chǎn) 生相對 鉬 絲的運動，工作臺的運動由兩絲桿帶動，而每一絲桿由獨立程序控制的步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動。 7． 不論工件硬度如何，幾乎都可加工。 另外修改設(shè)計、變更加工程序比較方便，加工薄件時還可以多片疊在一起加工。 第 28 頁 共 61 頁 圖 25 普通切割走絲控制示意圖 fig． 25 controling schematic diagram of HSWEDM 本章小結(jié) 本章闡述了對高速快走絲電火花線加割的加工原理、加工特點，介紹了快走 絲線切割機(jī)床的基本結(jié)構(gòu)，并對現(xiàn)有快走絲線切割機(jī)床的貯絲筒換向控制方法進(jìn) 行了一定的研究。 2． 相絲損耗不均勻?qū)е麻L度增量 鉬 絲在長時間運轉(zhuǎn)后， 鉬 絲的損耗不均勻性也會產(chǎn)生長度增量，使 鉬 絲松緊出現(xiàn)變化。 2． 工作效率較低 盡管我們可以在貯絲筒繞盡可能多的 鉬 絲長度，但在實際的加工的過程中， 只有中間的部分參與切割工作，加劇了這一部分磨損，在相同電加工參數(shù)的情況 下，會使 鉬 絲由 于耗損而提前發(fā)生斷裂，從而增加停機(jī)、穿絲等一系列加工輔助 第 32 頁 共 61 頁 時間，降低了工作效率。 若在兩行程開關(guān) A、 B 之間，增加一部分內(nèi)循環(huán)，如圖 35（ b） 所示 ： 開機(jī) 后貯絲筒先正轉(zhuǎn)并向前移動，運行一定距離后，貯絲筒反轉(zhuǎn)并向后移動。并用單 片機(jī)實現(xiàn)了相應(yīng)的控制，完成了控制線路電路板 設(shè)計和制作，利用控制線路電路對現(xiàn)有線割機(jī)床進(jìn)行了改造。通過實踐與研究發(fā)現(xiàn)，用單片機(jī)可方便地實現(xiàn)這一控制， 并且在幾乎不增加設(shè)備投資的前提下，只需更新軟件，對接口進(jìn)行微小改動，即 能實現(xiàn)短循環(huán)換向，并做到了既不影響線切割機(jī)床原有的正常加工，又拓展了新 的加工性能。電機(jī)帶動絲桿轉(zhuǎn)動，再由絲桿帶動貯絲筒移動，實現(xiàn)對貯絲筒移動的控制。 縮短行程開關(guān)之間的距離 現(xiàn)有的循環(huán)控制是用行程開關(guān)控制的，貯絲筒在行程開關(guān)控制下，在 A、 B 兩行程開關(guān)之間運轉(zhuǎn)，如果縮短兩個行程開關(guān)的距離，則貯絲筒機(jī)座在一定的小 范圍內(nèi)實現(xiàn)快速的反復(fù)運動，正反轉(zhuǎn)的循環(huán)時間縮短，即在單向一次參與加工的 鉬 絲長度縮短，貯絲筒上所繞的 鉬 絲也只有中間的一部分投入線切割切削加工 。 鉬 絲長度對表面粗糙度影響機(jī)理探討 1． 貯絲筒形狀誤差的影響 高速快走絲電火花線切割機(jī)床中，貯絲筒的形狀精度對加工精度影響較大，現(xiàn)有的線切割機(jī)床貯絲筒形狀誤差己有嚴(yán)格控制，如杭州無線專用設(shè)備廠生產(chǎn) DK7725A 型高速快走絲線電火花線切割機(jī)床的貯絲筒 圓 柱度誤差為 φ 0． 02。 第 26 頁 共 61 頁 圖 27 普通線切割機(jī)床電路圖 fig27． circuit diagram of HSWEDM 這一電路是一個典型的行程控制正反轉(zhuǎn)電路，為了使電動機(jī)的正反轉(zhuǎn)控制與 工作臺的左右運動相配合，在控制線路中設(shè)置了四個位置開關(guān) SQ SQ SQ SQ4，并安裝于工作臺需限位的地方 ． 其中 SQI、 SQ2 用于自動換接電動機(jī)正反轉(zhuǎn) 控制電路，實現(xiàn)工作臺的自動往反行程控制 ； SQ SQ4 用來作終端保護(hù)，以防止 SQ SQ2 失靈，工作臺越過限定位置而造成事故 ． 貯絲筒機(jī)座相對于機(jī)床可沿軸向移動，機(jī)座上設(shè)有 T 型槽，在 T 型槽中裝有兩塊擋鐵，擋鐵 1 與 SQSQ3 相對應(yīng)，擋鐵 2 與 sQZ、 sQ4 相對應(yīng) ． 當(dāng)工作臺運動到所限位置時，擋鐵碰撞位置開關(guān)，使其觸頭動作，自動換接電動機(jī)正反轉(zhuǎn)控制電路， 通過機(jī)械傳動機(jī)構(gòu)使工作臺自動往返運動。調(diào)整不同的間隙補償量，只需一次編程就可以切割 凸模 、凸模固定板、凹模及卸料板等。 3． 輪廓加工所需余量小，利于少無切削，尤其可節(jié)約貴重金屬。氣泡上下、內(nèi)外的瞬時壓力并不相等，壓力高處的熔融金屬液體和蒸汽，就被排擠、拋出而進(jìn)入工作液中。正負(fù)帶電粒子相反方向高速運動相互碰撞，產(chǎn)生大量的熱，使通道溫度升高，通道中心溫度高達(dá) 10000℃ 以上。 工作液循環(huán)系統(tǒng) 工作液循環(huán)系統(tǒng)的功用是 及時地把清潔的工作液輸送到放電間隙，并從加工 區(qū)域中排除帶有電蝕產(chǎn)物的臟工作液，以保證脈沖放電過程穩(wěn)定進(jìn)行。 切割軌跡控制系統(tǒng)的作用是按加工要求自動控制電極絲相對工件的運動方 向，以便對材料進(jìn)行形狀與尺寸的加工。 2． 線切割脈沖電源的基本組成 線切割脈沖電源是由脈沖發(fā)生器、推動級、功放及直流電源四部分組成，如 圖 24 所示 [27]。為了兼顧這幾項工藝指標(biāo)，應(yīng)盡量 縮短脈沖間隔，提高脈沖頻率，增大單位時間內(nèi)的放電次數(shù) ． 這樣既可獲得較好 的表面粗糙度，又能得到較高的切割速度。當(dāng)根據(jù)加工條件選定脈沖峰值電流后，可盡量減小脈沖寬度。上述部件之間 的傳動結(jié)構(gòu)式如下 [21]： X 向 ： 進(jìn)給脈沖 → 步進(jìn)電機(jī) 1→ 齒輪副 1→ 絲桿副 1→ 導(dǎo)軌 → 拖板 Y 向 ： 進(jìn)給脈沖 → 步進(jìn)電機(jī) 2→ 齒輪副 2→ 絲桿副 2→ 導(dǎo)軌 → 拖板 走絲機(jī)構(gòu)的主要作用是帶動電極絲按一定線速度移動，并將電極絲整齊地排 繞在貯絲筒或繞線盤上。 第 17 頁 共 61 頁 圖 23 拖板結(jié)構(gòu)圖 fig． 23 slructureofslidingplate 導(dǎo)軌是坐標(biāo)工作臺縱、橫 拖板往復(fù)運動的導(dǎo)向件，因此對導(dǎo)軌的精度、剛度 和耐磨性有較高的要求，線切割機(jī)床常用滾動導(dǎo)軌，可以減少導(dǎo)軌間的摩擦阻力， 便于工作臺實現(xiàn)精確和微量移動，而且潤滑方法簡單，缺點是接觸面間不易保持 油膜，抗振能力較差。 高速快走絲電火花線切割機(jī)的組成部分及作用 目前，大部分高速快走絲電火花線切割機(jī)一般由機(jī)械系統(tǒng)、脈沖電源、控制 系統(tǒng)、工作液循環(huán)系統(tǒng)等構(gòu)成 [20]。但相應(yīng) 的增加了不少生產(chǎn)成本或設(shè)備改造成本。 瑞士夏米爾ROBOFIL240CC/440CC 采用 “ Clean Cut” 電源，最高效率可達(dá) 400mm^2/min。生產(chǎn)中有大量異形且高硬度零件需要加工，同 時模具的形狀越來越復(fù)雜，精度要求越來越高，用量越來越大，制造周期要求越 第 13 頁 共 61 頁 來越短，所有這些，均對電火花線切割提出了更高的要求。首 先 鉬 絲價格便宜，并且是循環(huán)往復(fù)使用 ； 乳化液成本也較低。因其價格低于其它同類產(chǎn)品，在當(dāng) 時的線切割市場上獲得了較高的份額。機(jī)床采用可調(diào)升降 第 11 頁 共 61 頁 式線架，并帶有 鉬 絲張緊機(jī)構(gòu)，切割厚度達(dá) 200mm。 對于快走絲時絲的振動可用加裝電極絲定位限幅器的方法來隔離和緩解。 在結(jié)構(gòu)方面，國內(nèi)廠家均已普遍重視機(jī)床的剛性，已開始采用高強(qiáng)度耐磨鑄 鐵，經(jīng)過二次低溫回火，消除內(nèi)應(yīng)力，提高機(jī)床剛度。三菱公司的機(jī)床也有類似的結(jié)構(gòu)。機(jī)床精度的變化對加工精度的影響是不言而喻的， AGIE 公司采取了統(tǒng)一溫度場措施，其機(jī)床裝有兩套冷卻溫控系統(tǒng)，分別控制加工區(qū)與 U、 V軸的溫度，以及電源箱、機(jī)床與室溫的空氣冷卻。認(rèn)清國外電火花線切割機(jī)床近幾年來新技術(shù)的應(yīng)用情況，對國產(chǎn)線切割機(jī)水平上一個檔次是大有裨益的 [10]~[14]。 [3][4][5] 電火花線切割分類 電火花線切割分類見如下所示 [6]。利用該控制系統(tǒng)，作者進(jìn)行了短循環(huán)高速快走絲電火花切割加工實踐。第 1 頁 共 61 頁 基于單片機(jī)控制的高速快走絲電火花線切割機(jī)床短循環(huán)走絲方式研究 第 2 頁 共 61 頁 目 錄 摘 要 .............................................................................................................................. 4 關(guān)鍵詞 ............................................................................................................................ 4 ASTRACT ..................................................................................................................... 5 Keyword ......................................................................................................................... 5 第一章 緒論 .................................................................................................................. 6 高速快走絲電火花線切割機(jī)床在制造業(yè)中的地位 ...................................... 6 電火花線切割分類 .......................................................................................... 6 國內(nèi)外電火花線切割機(jī)床發(fā)展的現(xiàn)狀 .......................................................... 7 國外電火花線切割機(jī)床發(fā)展?fàn)顩r ........................................................ 8 國內(nèi)電火花線切割機(jī)床發(fā)展?fàn)顩r ........................................................ 9 本課題研究的內(nèi)容和意義 ............................................................................ 12 高速快走絲線切割機(jī)床的概況 .......................................................... 12 高速快走絲線切割機(jī)床面臨的壓力 .................................................. 12 課題的任務(wù)與研究內(nèi)容 ....................................................................... 14 第二章 高速快走絲電火花線切割概述 .................................................................... 15 高速快走絲電火花線切割機(jī)的組成部分及作用 ........................................ 15 機(jī)械系統(tǒng) .............................................................................................. 15 脈沖電源 .............................................................................................. 18 控制系統(tǒng) .............................................................................................. 19 高速快走絲電火花線切割加工的原理 ......................................................... 21 電蝕原理 .............................................................................................. 21 輪廓的實現(xiàn) .......................................................................................... 23 高速快走絲電火花線切割加工基本概況 ..................................................... 24 高速快走絲線切割加工特點 ............................................................... 24 電火花線切割加工的應(yīng)用范圍 .......................................................... 24 高速快走絲電火花線切割機(jī)床走絲方式控制 ............................................ 25 本章小結(jié) ............................