數(shù)控線切割實驗

1、實驗三 數(shù)控線切割實驗清華大學金工教研室一、實驗目的 1了解數(shù)控線切割機床加工的原理、特點和應用以及編程方法和格式。2了解計算機輔助加工的概念和加工過程。3熟悉數(shù)控線切割機床的操作方法。二、實驗內容1簡單圖形手工編程練習；2設計創(chuàng)意圖形并用計算機修改及自動編程；3加工創(chuàng)意圖形；三、實驗設備1硬件設備；計算機，掃描儀，線切割機床。2軟件：圖形矢量化軟件，圖形修改軟件，數(shù)控線切割機床控制軟件。 四、線切割加工介紹1線切割加工原理、特點和應用線切割加工是線電極電火花加工的簡稱，是電火花加工的一種，其基本原理如圖3-1所示。被切割的工件作為工件電極，鉬絲作為工具電極，脈沖電源發(fā)出一連串的脈沖電壓，加到

2、工件電極和工具電極上。鉬絲與工件之間施加足夠的具有一定絕緣性能的工作液（圖中未畫出）。當鉬絲與工件的距離小到一定程度時，在脈沖電壓的作用下，工作液被擊穿，在鉬絲與工件之間形成瞬間放電通道，產生瞬時高溫，使金屬局部熔化甚至汽化而被蝕除下來。若工作臺帶動工件不斷進給，就能切割出所需要的形狀。由于貯絲筒帶動鉬絲交替作正、反向的高速移動，所以鉬絲基本上不被蝕除，可使用較長的時間。線切割機床程序輸入方法有三種：鍵盤輸入，穿孔紙帶輸入和磁盤輸入。線切割能加工各種高硬度、高強度、高韌性和高脆性的導電材料，如淬火鋼、硬質合金等。加工時，鉬絲與工件始終不接觸，有0.01mm左右的間隙，幾乎不存在切削力；能加工各

3、種沖模、凸輪、樣板等外形復雜的精密零件及窄縫等；尺寸精度可達0.020.01mm，表面粗糙度Ra值可達1.6m。2數(shù)控線切割機床組成部分數(shù)控線切割機床的外形如圖3-2所示，其組成包括機床主機、脈沖電源和數(shù)控裝置三大部分。（1）機床主機部分機床主機部分由運絲機構、工作臺、床身、工作液系統(tǒng)等組成。運絲機構 電動機通過聯(lián)軸節(jié)帶動貯絲筒交替作正、反向轉動，鉬絲整齊地排列在貯絲筒上，并經過絲架作往復高速移動（線速度為9m/s左右）。工作臺 用于安裝并帶動工件在工作臺平面內作X、Y兩個方向的移動。工作臺分上下兩層，分別與X、Y向絲杠相連，由兩個步進電機分別驅動。步進電機每接收到計算機發(fā)出的一個脈沖信號，其

4、輸出軸就旋轉一個步距角，通過一對齒輪變速帶動絲杠轉動，從而使工作臺在相應的方向上移動0.01mm。工作臺的有效行程為250×320mm。床身 用于支承和連接工作臺、運絲機構、機床電器、及存放工作液系統(tǒng)。工作液系統(tǒng) 由工作液、工作液箱、工作液泵和循環(huán)導管組成。工作液起絕緣、排屑、冷卻的作用。每次脈沖放電后，工件與鉬絲之間必須迅速恢復絕緣狀態(tài)，否則脈沖放電就會轉變?yōu)榉€(wěn)定持續(xù)的電弧放電，影響加工質量。在加工過程中，工作液可把加工過程中產生的金屬顆粒迅速從電極之間沖走，使加工順利進行。工作液還可冷卻受熱的電極和工件，防止工件變形。（2）脈沖電源脈沖電源又稱高頻電源，其作用是把普通的50Hz交

5、流電轉換成高頻率的單向脈沖電壓。加工時，鉬絲接脈沖電源負極，工件接正極。（3）數(shù)控裝置數(shù)控裝置以PC機為核心，配備有其他一些硬件及控制軟件。加工程序可用鍵盤輸入或磁盤輸入。通過它可實現(xiàn)放大、縮小等多種功能的加工，其控制精度為±0.001mm，加工精度為±0.001mm。五、線切割加工程序的編制方法1程序格式NRBXBYBJGZ程圓間X間Y間計計加序弧隔坐隔坐隔數(shù)數(shù)工段半符標符標符長方指號徑值值度向令其中間隔符B的作用是將X、Y、J數(shù)碼區(qū)分開來。這種程序格式稱為“三B格式”。加工直線時，R為零。在一個完整程序的最后應有停機符“FF”，表示程序結束。（1）坐標系和坐標值X、Y的

6、確定平面坐標系是這樣規(guī)定的：面對機床操作臺，工作臺平面為坐標平面，左右方向為X軸，且右方為正；前后方向為Y軸，且前方為正。坐標系的原點隨程序段的不同而變化：加工直線時，以該直線的起點為坐標系的原點，X、Y取該直線終點的坐標值；加工圓弧時，以該圓弧的圓心為坐標系的原點X、Y取該圓弧起點的坐標值。坐標值的負號均不寫，單位為m。（2）計數(shù)方向G的確定不管是加工直線還是圓弧，計數(shù)方向均按終點的位置來確定。具體確定的原則如下：加工直線時，計數(shù)方向取直線終點靠近的那一坐標軸。例如，在圖3-3中，加工直線OA，計數(shù)方向取X軸，記作GX；加工OB，計數(shù)方向取Y軸，記作GY：加工OC，計數(shù)方向取X軸、Y軸均可，

7、記作GX或GY。加工圓弧時，終點靠近何軸，則計數(shù)方向取另一軸。例如：在3-4中，加工圓弧AB，計數(shù)方向取X軸，記作GX；加工MN，計數(shù)方向取Y軸，記作GY；加工PQ，計數(shù)方向取X軸、Y軸均可，記作GX或GY。（3）計數(shù)長度J的確定計數(shù)長度是在計數(shù)方向的基礎上確定的，是被加工的直線或圓弧在計數(shù)方向的坐標軸上投影的絕對值總和，單位為m。例如，在圖3-5中，加工直線OA，計數(shù)方向為X軸，計數(shù)長度為OB，數(shù)值等于A點的X坐標值。在圖3-6中，加工半徑為0.5mm的圓弧MN，計數(shù)方向為X軸，計數(shù)長度為500×3=1500m，即MN中三段90o圓弧在X軸在投影的絕對值總和，而不是500×

8、;2=1000m。（4）加工指令Z的確定加工直線時有四種加工指令：L1、L2、L3、L4。如圖3-7所示，當直線處于第I象限（包括X軸而不包括Y軸）時，加工指令記作L1；當處于第II象限（包括Y軸而不包括X軸）時，記作L2，L3，L4依此類推。加工順圓弧時有四種加工指令：SR1、SR2、SR3、SR4。如圖3-8所示，當圓弧的起點在第I象限（包括Y軸而不包括X軸）時，加工指令記作SR1；當起點在第II象限（包括X軸而不包Y軸）時，記作SR2；SR3、SR4依此類推。加工逆圓弧時有四種加工指令：NR1、NR2、NR3、NR4。如圖3-9所示，當圓弧的起點在第I象限（包括X軸而不包括Y軸）時，加工

9、指令記作NR1；當起點在第II象限（包括Y軸而不包括X軸）時，記作NR2；NR3、NR4依此類推。2編程方法以圖3-10所示樣板零件為例，介紹編程方法。圖3-10樣板零件（1）確定加工路起。起始點為A，加工路線按照圖中所標的進行，共分八個程序段。其中為切入程序段，為切出程序段。（2）計算坐標值。按照坐標系和坐標X、Y的規(guī)定，分別計算程序段的坐標值。（3）填寫程序單，按程序標準格式逐段填寫N、R、B、X、B、Y、B、J、G、Z，見表3-2。注意：表中的G、Z兩項需轉換成計算機能識別的代碼形式，具體轉換見表3-1。例如，GY和L2的代碼為89輸入計算機時，只需輸入89即可。表3-1G、Z代碼 ZG

10、 代碼L1L2L3L4SR1SR2SR3SR4NR1NR2NR3NR4GX18091B0A1200110305170614GY98899B8A9280918385978694表3-2編程舉例NRBXBY BJGZG、Z代碼10B0B2000B2000GYL28920B0B10000B10000GYL289310000B0B10000B20000GXNR41440B0B10000B10000GYL28950B30000B8040B30000GXL31B60B0B23920B23920GYL48A70B30000B8040B30000GXL40A80B0B2000B2000GYL48AFF六、圖形

11、矢量化、修改說明書1矢量化轉換圖形掃描后，需進行矢量化轉換，其轉換步驟如下：（1）調出圖形。打開F:UserUIYH>目錄，雙擊Y.exe文件，進入矢量化轉換軟件畫面。矢量化轉換軟件采用全鍵盤操作方式。畫面頂部菜單欄有“文件、顯示、自動、退出”四個選項。用大鍵盤上的“+”、“-”號移動光標可對四個選項進行選擇。首先選中“文件”項，按回車鍵，出現(xiàn)藍色的文件名為“/.TIF”的文件框?？騼蕊@示根目錄下的子目錄名稱。此時用“、”鍵選擇剛掃描的圖形所存的子目錄user，回車確認后，選擇下一級子目錄ul，選中自己的TIF文件后回車，圖形顯示在畫面上。（2）圖形處理。用鍵盤上的“+”、“-”鍵移動光

12、標，選擇菜單欄上的“自動”選項，回車后出現(xiàn)菜單，內有“線圖、塊圖、退出”三選項。用上、下箭頭鍵移動光標至“塊圖”上，按回車鍵，處理后的圖形顯示在畫面中央，然后再按空格鍵。（3）矢量化轉換。用“+”、“-”鍵選擇“退出”選項，回車后圖形轉到矢量化界面。此時，按小鍵盤上的“+”、“-”鍵可對圖形進行放大或縮小。按“L”鍵，用直線對圖形進行矢量化轉換，圖形轉換完成后，按“Y”存盤，計算機自動退出矢量化轉換界面，回到目錄狀態(tài)。2圖形修改矢量化轉換后，可在YH線切割自動編程系統(tǒng)中調出并進行修改，使之符合線切割加工工藝，滿足圖形設計者的要求，以實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳送、機床切割。在F:UserU1YH>目錄下雙

13、擊YH.exe文件，出現(xiàn)“線切割自動編程系統(tǒng)”軟件封面，按空格鍵進入系統(tǒng)，其具體操作畫面如下圖所示：（1）調出圖形第一次調出圖形用鼠標點取畫面右上方內有S的白色方塊，自己設計的圖形就會出現(xiàn)在屏幕中央。用鼠標點選左下方圖號旁邊的方框，出現(xiàn)一小數(shù)字鍵盤，輸入此圖形的文件名，回車后為此圖形附名存盤（切記：第一次調出圖形后一定要先附名存盤）。文件名一般用自己的學號。調出已有文件名的圖形 用鼠標點取菜單欄中的文件選項下的讀盤選項，彈出子菜單，然后選取其中的圖形一項，屏幕的左上方會出現(xiàn)文件框。在文件框中選取自己設計的圖形文件名，此時文件名則變?yōu)辄S色，單擊文件框左上角小方塊，則自己設計的圖形出現(xiàn)在繪圖窗的中

14、央，其中心為坐標系的原點。（2）工件縮放點取圖標欄中的輔助線圖標，把光標移到圖形最長方向的最遠點，光標變?yōu)閄形。按住鼠標左鍵移動鼠標畫一水平或垂直直線，其長度與圖形最大長度一致，屏幕上有一對話框，線程欄顯示圖形最大長度。確認后點取編輯選項中工件縮放選項，出現(xiàn)參數(shù)窗?？捎面I盤或鼠標輸入縮放比例。大于1工件放大，小于1則工件縮小。圖形控制在3540毫米之間。回車確認后，圖形即放大或縮小。（3）存盤調整好圖形大小后，應及時存盤。用鼠標點取畫面左下方圖號旁邊的方框，出現(xiàn)小數(shù)字鍵盤，回車（存盤）重寫以前保存的圖形文件，則所做的工作已存盤。（4）檢驗圖形的封閉性 圖形保存后，點選圖標欄中的火花圖標，然后把

15、光標移到畫圖區(qū)。如果圖形有斷點即圖形不封閉，則圖形會全部或部分消失。此時不可存盤。重新讀盤，調出上一次的存盤結果，然后用直線圖標把斷點連接好。直線圖標的使用方法見后面。圖形連接封閉后再次存盤，然后用火花鍵驗證，直到圖形完整性不被破壞為止。（5）調整圖形位置圖形平移圖形位置、方向如果與原圖不符，可點取編輯選項中平移中的坐標軸平移選項，此時光標變?yōu)?形，圖標欄下方有一工具箱。用鼠標左鍵點取坐標系中的任意一點，鼠標所點之外即為新的坐標系原點，圖形移動到Y軸（或X軸）的一側，用鼠標點按工具箱，光標復原。圖形鏡像選取編輯欄中的鏡像項，如果圖形是左右反向，則選取垂直軸，如果圖形是上下反向，則選取水平軸；光

16、標變?yōu)榭跔詈?，用鼠標點按Y軸（或X軸）的另一側，則圖形鏡像完畢。圖形刪除 選取雜項中的有效區(qū)，把光標放在所要保留的圖形的左上方，按住鼠標左鍵不松開并拖動鼠標，則出現(xiàn)一方框，使方框框住所要的圖形，松開左鍵，出現(xiàn)“刪除認可”對話框，選擇“Yes”項，則方框外的圖形被刪除。最后，重新運用編輯中的平移功能，將圖形放回到坐標系的中間位置，整個調整工作完成。（6）修改圖形修改圖形主要運用七種圖標工具，即點、直線、圓、切圓弧、剪刀、火花和毛筆等。其中剪刀、火花和毛筆是清理工具，點、直線、圓和切圓是繪圖工具。剪刀點按圖標框中的剪刀圖標，則圖標框下端出現(xiàn)工具箱，同時繪圖窗中光標變?yōu)樾〖舻?。將剪刀移至要去掉的線段

17、上，當線段變?yōu)榧t色且剪刀變?yōu)槭种笭?，按鼠標左鍵，則該線段去掉。每次運用剪刀功能后，若想使用其它功能，必須把剪刀放回工具箱方可?；鸹ň€切割要求加工的圖形為封閉圖形。當所改的圖形已是封閉的圖形后，每次在修改的過程中只要按一次火花鍵，然后把光標移至繪圖窗中，則圖形中封閉圖形以外的線段自動全部去掉。這在修圖過程中既可檢查圖形的封閉性，又能省去剪線段的時間。建議每次用火花鍵之前先存盤，以免修改過的圖形丟失。毛筆其功能是清潔畫面。它不要求圖形的封閉性，只是去掉圖形上沒用的點、臨時性線段和剪切后殘留的痕跡，使畫面干凈整潔。其使用方法和火花鍵相同。點用鼠標點按點圖標，將光標移至繪圖窗上所要點的位置上，按鼠標左

18、鍵，屏幕上出現(xiàn)標有當前位置的參數(shù)窗。此時可對參數(shù)窗進行修改，位置確定后確認，則完成點的繪制。直線鼠標點按直線圖標后將光標移至繪圖窗上要畫直線的一個點的位置，此時如果光標變?yōu)閄狀，則指到了線段的交點（或終點），如果光標變?yōu)槭种笭?，則指到了線段上；按住鼠標左鍵并拖動鼠標至另一點，直至光標恢復為X狀或手指狀，松開鼠標左鍵，確認屏幕上出現(xiàn)的直線對話框的“Yes”按鈕，直線輸入完畢。圓點按圓圖標后將光標移至繪圖窗上，光標指到要畫圓的圓心位置后，按住鼠標左鍵并拖動鼠標向外，屏幕上會出現(xiàn)一黃色（或紅色）圓且圓的半徑隨鼠標的移動而改變，圓的大小合適后，松開鼠標左鍵，確認屏幕上出現(xiàn)的圓對話框的“Yes”按鈕，圓

19、輸入完畢。圓弧 點按圓弧圖標后將光標移至繪圖窗上，光標指到要畫圓弧的一個點上，使光標變?yōu)閄或手指狀，按住鼠標左鍵并拖動鼠標至另一點使光標同樣變?yōu)閄或手指狀，此時這兩點之間畫上一條藍色直線。松開鼠標左鍵并把光標指在藍線上，光標變?yōu)槭种笭詈螅醋∈髽俗箧I并拖動鼠標，則直線變成圓并隨鼠標移動而擴大或縮小。如果此時圓是紅色，松開鼠標后，即已確認，圓變?yōu)辄S色。如果此時圓是藍色，記住屏幕上圓弧對話框中的半徑值，松開鼠標左鍵，如果對話框中半徑值不變，則按“Yes”按扭確認：如果半徑值發(fā)生變化，點按半徑后邊的數(shù)字，出現(xiàn)小鍵盤圖框，輸入記住的半徑值后回車，再按 “Yes”確認，圓弧輸入完畢。每次畫完所需的線段后

20、，用剪刀剪去不要的線段中的一條，破壞它的封閉性，再用火花去掉其它不封閉的線段，可加快修改速度。（7）近鏡和移動在整個修圖過程中，如有圖形看不清的，可利用編輯項中的近鏡功能。點取近鏡后，光標變?yōu)槭?。將光標放在要放大部位的附近，按住鼠標左鍵并拖動鼠標，出現(xiàn)一方框，框住要放大的部位后，松開左鍵，該部位放大，方框越大，則放大比例越小，方框越小，則放大比例越大。在同一放大區(qū)域看圖形的不同位置，可按鼠標右鍵。但光標不可點在圖形的線段上，否則，此線段則按其性質自動延伸。用鼠標點放大窗左上方的方框可取消近鏡功能。（8）模擬切割圖形修改完畢后，需進行模擬切割，點取編程中的切割編程選項，圖標欄的下方出現(xiàn)工具箱，

21、光標變?yōu)榻z架形式，屏幕右上角顯示“絲孔”字樣，提示選擇起切點位置。起切點位置應設在圖形左方最突出點的左方或上方最突出點的上方，距離約為3毫米。光標點在此位置后按住左鍵拉出一條直線至最高點使光標變?yōu)閄形，松開左鍵，該點出現(xiàn)紅色心形標志，屏幕右上方有一參數(shù)窗，按Yes確認，出現(xiàn)圖形窗。圖形窗中紅心的位置是最高點的交點位置。有兩條黃色線向兩側伸開。把光標移到任一條線上，變?yōu)槭种笭詈簏c按，然后按認可鍵，圖形窗消失，圖形上有一火花沿圖形輪廓線走一圈，直至回到起切點并顯示OK。把絲架放回工具箱，屏幕左上角出現(xiàn)“工件厚度”窗口。不輸入數(shù)字直接回車，顯示加工長度并有子菜單出現(xiàn)。選擇退出，系統(tǒng)返回主屏幕，則模擬

22、切割完畢。（10）圖形修改注意事項在修改圖形前一定要先用直線把圖形連成封閉圖形。修改圖形時，優(yōu)先考慮用直線修改，必要時用切圓修改。改圖過程中一定要注意及時存盤。（11）關機步驟在YH軟件界面選擇，“文件”“退出”選項，退出YH軟件。關閉計算機主機及顯示器開關。七、數(shù)控線切割機床操作方法1機床按鈕面板按鈕面板如下圖所示SB1總停鈕HLI電源燈SB2運絲開HL2運絲機構指示燈SB3水泵開HL3水泵指示燈SA3脈沖電源開關HL4脈沖電源指示燈A電流表 運絲開按鈕SB2按下SB2，運絲機構開始工作，HL2運絲指示燈熄滅。 水泵開按鈕SB3按下SB3，水泵開始工作，HL3水泵指示燈熄滅。 脈沖電源開關按

23、鈕SA3按下SA3，脈沖電源接通。再次按下則關閉脈沖電源。 總停按鈕SBI按下SB1，運絲機構及水泵同時停止。HL1，HL2，HL3指示燈同時亮起。2高頻脈沖電源高頻脈沖電源是線切割加工中提供加工電源的部件。調節(jié)功能如下：（1）功率管個數(shù)選擇開關。共4個開關，全部開通時加工峰值電流最大。全部關閉時峰值電流最小。（2）脈沖寬度開關，共分六檔，可調節(jié)脈沖電流脈寬。脈寬大時，放電能量大，可加工較厚材料。加大脈寬還可加快加工速度，但對表面質量有影響。（3）脈間比例旋鈕，可調節(jié)脈沖脈間和脈沖所占時間的比例。脈間比例的調整，可提高加工的穩(wěn)定性。3控制系統(tǒng)CNC10控制系統(tǒng)置于控制用PC機的電子盤內。每次開

24、機自動啟動?？刂平缑娣譃槿齻€功能區(qū)：（1）狀態(tài)標志位于界面上端。包括計時牌，電機狀態(tài)，高頻狀態(tài)，間隙電壓指示。計時牌：用于記錄加工時間。電機狀態(tài)：用于監(jiān)控驅動工作臺伺服運動的LY方向電機的開關狀態(tài)。為ON時，工作臺電機處于等待控制信號狀態(tài)，無法手動。為OFF時，工作臺脫離控制。高頻狀態(tài)：用于監(jiān)控高頻電源狀態(tài)。為ON時，表示開通高頻電源，可啟動加工功能。關斷時，為OFF，該狀態(tài)不可啟動加工功能，只能進行模擬。間隙電壓：用于監(jiān)控放電間隙的平均電壓波形。（2）圖形跟蹤顯示可顯示加工工件的圖形輪廓，加工軌跡或相對坐標、加工代碼?？捎肍10鍵切換這幾種狀態(tài)的顯示?？勺龅綄崟r監(jiān)控。該窗口下方有局部放大窗按鈕、圖形顯示調整組，可用來調整圖形顯示狀態(tài)。（3）加工控制功能塊加工控制功能塊包括十個功能鍵：加工單擊（或w鍵）進入加工方式。（高頻電源開關SA3處于開啟狀態(tài)）。暫停單擊（或p鍵）中止當前功能。復位單擊（或R鍵）按下暫停鍵后再按復位鍵將中止當前一切工作，消除數(shù)據(jù)，關閉高頻和電機。單段單擊（或S鍵）以插補方式運行當前程序段。檢查單擊（或T鍵）。模擬單擊（或D鍵）以圖形方式模擬加工過程。定位單擊（或C鍵）系統(tǒng)可作對中心、定端面的操作。讀盤單擊（或L鍵）可讀入數(shù)據(jù)盤上的ISO和3B代碼文件?；赝藛螕簦ɑ駼鍵）系統(tǒng)回退?；亓銌螕簦ɑ騃鍵）系統(tǒng)自動回到起切點初始