线切割机床(Wire cut Electrical Discharge Machining简称WEDM),属电加工范畴,线年发明于前苏联,其基本物理原理是自由正离子和电子在场中积累,很快形成一个被电离的导电通道。1972年第三机械工业部对工生产的CKX数控线切割机床进行技术鉴定,认为已经达到当时国内先进水平。到20世纪90年代,数控系统以8051系列单片机的控制器都具有图形缩放、齿隙补偿、短路回退、断丝保护、停电记忆、自动对中、加工结束自动停机等功能,并有锥度切割功能。在被切割部分与母体材料之间填充导电铜片。把经折叠、剪齐、锤平和修锉的薄铜片填充在线电极加工形成的缝隙里,并使铜片和缝隙壁紧密贴合。填充此铜片的目的是为了导电,因为前面粘贴连接铜片时用了502胶水,而502胶水是不导电的。为了实现导电要求,故采用填充导电铜片的方法,填充导电铜片时同样应注意铜片的对称布置以及铜片应同时加紧,并且不能塞得过紧以免划伤工件的表面。
往复走丝电火花线切割机床是我国***的机种,具有结构简单、操作方便、使用成本低的特点,适用于中低档模具和零件的加工,在大厚度、变厚度加工中具有独特优势,满足了国内外客户的需求。这类机床的数量正以较快的速度增长,由原来年产量2~3千台上升到年产量数万台,目前全国往复走丝线余万台,应用于各类中低档模具制造和特殊零件加工,成为我国数控机床中应用***广泛的机种之一。步进电机:定子有多相磁极,励磁绕组,转子无绕组,由被励磁的定子绕组产生反应力矩实现步进运行。混合电机:它的转子用***磁钢,有励磁及用词产生的磁力实现步进运行。过去很长一段时间里,步进电机占有大部分市场,步进电机具有步距精度,没有误差累计,但是步进电机的效率很低,拖动的负载能力、脉冲当量、调速范围都不能太大。
线切割机是一种对钢管端部结合处作自动计算和切断的设。该机器能广泛应用于建筑、化工、机械、冶金等行业的管道结构件的切割加工。这些行业中有大量的管道结和相贯线孔、相贯线端头,还有俗称“虾米节”的弯头,此类加工大多采用制作样板、划线、人工放样、手工切割、人工打磨等落后又繁复的方法来进行。而本机能十分方便的切割此类工件,并且操作人员不需计算与手工编程、只需输入相互配合的管子的半径、相交角度等参数,机器就能自动切割出管子的相贯线。十字拖板型通过移动使电极丝伸缩来完成,一般适用在小锥度机。润滑系统用来缓解机件磨损、提高机械效率、减轻功率损耗。在数控机床中由伺服电动机、比较线路、伺服放大线路、速度检测器和安装在工作台上的位置检测器组成。
在这个阶段,两板间形成电流。导致粒子间发生无数次碰撞,形成一个等离子区,并很快升高到8000到12000度的高温,在两导体表面瞬间熔化一些材料,同时,由于电极和电介液的汽化,形成一个气泡,并且它的压力规则上升直到非常高。然后电流中断,温度突然降低,引起气泡内向***,产生的动力把熔化的物质抛出弹坑,然后被腐蚀的材料在电介液中重新凝结成小的球体,并被电介液排走。然后通过NC控制的监测和管控,伺服机构执行,使这种放电现象均匀一致,从而使工件被加工,使之成为合乎要求尺寸精度及形状精度的产品。电火花线切割机按走丝速度可分为高速往复走丝电火花线切割机(Reciprocating type High Speed Wire cut Electrical Discharge Machining俗称“线切割机床”)、低速单向走丝电火花线切割机(Low Speed one-way walk Wire cut Electrical Discharge Machining俗称“慢走丝”)和立式自旋转电火花线切割机(V***ical Wire Electrical Discharge Machining machine tool With Rotation Wire)三类。又可按工作台形式分成单立柱十字工作台型和双立柱型(俗称龙门型)。因而可以说,用户所说的“中走丝”,实际上是往复走丝电火花线切割机借鉴了一些低速走丝机的加工工艺技术,并实现了无条纹切割和多次切割。驱动电源也叫驱动电路,由脉冲分配器、功率放大电路、电源电路、预放电路和其它控制电路组成。
还应该提示一下,不要指望断丝保护后就地穿丝继续加工,这种可能性是很小的,一是不容易穿上,二是穿上再切而不留下断丝痕迹的可能性极小,这个断丝痕迹在多数工件上是不能允许的,模具行业的多数人都具有这种经验;不用导电块取样尚无断丝判定的好方法,光电、红外、磁感应都难适应丝架上的环境,微动开关虽迟缓些,仍是方案之一。精修,保证加工尺寸精度:脉冲参数选用中等规准,使第二次切割后的粗糙度Ra在1.4~1.7μm之间。补偿量f,由于第二次切割是精修,此时放电间隙较小,δ不到0.01mm,而第三次切割所需的加工质量甚微,只有几微米,二者加起来约为0.01mm。所以,第二次切割的补偿量f约为1/2d+0.01mm即可。走丝方式,为了达到精修的目的,通常采用低速走丝方式,走丝速度为1~3m/s,并对跟踪进给速度限止在一定范围内,以***往返切割条纹,并获得所需的加工尺寸精度。
线切割机床机械部分是基础,其精度直接影响到机床的工作精度,也影响到电气性能的充分发挥。机械系统由机床床身、坐标工作台、运丝机构、线架机构、锥度机构、润滑系统等组成。机床床身通常为箱式结构,是提供各部件的安装平台,而且与机床精度密切相关。坐标工作台通常由十字拖板、滚动导轨、丝杆运动副、齿轮传动机构等部分组成。主要是与电极丝之间的相对运动,来完成对工件的加工。运丝机构是由储丝筒、电动机、齿轮副、传动机构、换向装置和绝缘件等部分组成,电动机和储丝筒连轴连接转动,用来带动电极丝按一定线速度移动,并将电极丝整齐地排绕在储丝筒上。线架分单立柱悬臂式和双立柱龙门式。单立柱悬臂式分上下臂,一般下臂是固定的,上臂可升降移动,导轮安装在线架上,用来支撑电机丝。锥度机构可分摇摆式和十字拖板式结构,摇摆式是上下臂通过杠杆转动来完成,一般用在大锥度机。十字拖板型通过移动使电极丝伸缩来完成,一般适用在小锥度机。润滑系统用来缓解机件磨损、提高机械效率、减轻功率损耗。可起到冷却、缓蚀、吸振、减小噪音之作用。与单向走丝电火花线切割机床相比,往复走丝电火花线切割机床在平均生产率、切割精度及表面粗糙度等关键技术指标上还存在较大差距。随着计算机的迅速发展和普及,采用台式微型计算机(包括工控机),能够控制分别独立工作的几台机床。
电火花线切割加工是通过电极丝接脉冲电源的负极,工件接脉冲电源的正极,高频脉冲电源通电后,当工件与电极丝之间的距离小于放电距离时,脉冲电能使介质(工作液)电离击穿,形成放电通道,在电场力的作用下,大量的带负电荷的电子高速奔向正极,带正电荷的离子奔向负极,由于电离而产生的高温使工件表面熔化,甚至汽化,使金属随着电极丝的移动及工作液的冲击而被抛出,从而在工件表面形成凹坑。
中走丝线切割机的运丝机构主要是由贮丝筒、线架和导轮组成。当运丝机构的精度下降时 (主要是传动轴承),会引起贮丝筒的径向跳动和轴向窜动。贮丝筒的径向跳动会使电 极丝的张力减小,造成丝松,严重时会使钼丝从导轮槽中脱出拉断。贮丝筒的轴向窜动 会使排丝不匀,产生叠丝现象。贮丝筒的轴和轴承等零件常因磨损而产生间隙,也容易 引起丝抖动而断丝,因此必须及时更换磨损的轴和轴承等零件。
电气部分包括机床电路、脉冲电源、驱动电源和控制系统等组成。机床电路主要控制运丝电动机和工作液泵的运行,使电极丝对工件能连续切割。脉冲电源提供电极丝与工件之间的火花放电能量,用以切割工件。驱动电源也叫驱动电路,由脉冲分配器、功率放大电路、电源电路、预放电路和其它控制电路组成。是提供电源给步进电机供电的专用电源,用来实现对步进电机的控制。控制系统主要是控制工作台拖板的运动(轨迹控制)和脉冲电源的放电(加工控制)。
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