数控线切割实验指示书(新)

1、数控电火花线切割实验一、实验目的 1了解数控电火花线切割机床加工的原理、特点和应用以及编程方法和格式。2了解局域网络条件下计算机辅助制造的概念和加工过程。3熟悉数控电火花线切割机床的操作方法。二、实验内容1简单图形手工编程练习；2设计二维创意图形，利用线切割编程软件在计算机上修改图形并生成线切割加工程序；3切割加工二维创意图形。三、实验设备1硬件设备；数控电火花线切割机床、计算机、扫描仪、超声波清洗机、塑封机等，参看图1-1、图1-2、图1-3、图1-4。2软件：图形矢量化软件，图形修改软件，电火花数控线切割机床控制软件。图1-1数控电火花线切割机床图1-2计算机局域网络 图1-3 塑封机 图

2、1-4 超声波清洗机 四、相关基本知识介绍1数控电火花线切割加工原理、特点和应用数控电火花线切割加工是电火花加工的一个分支，它是用一根移动的导线（电极丝）作为工具电极对工件进行切割，故称线切割加工。其基本原理如图1-5所示。电极丝接脉冲电源的负极，工件接脉冲电源的正极。脉冲电源发出一连串的脉冲电压，加到工件电极和工具电极上。电极丝与工件之间施加足够的具有一定绝缘性能的工作液（图中未画出）。当电极丝与工件的距离小到一定程度时，大约是0.01mm左右，在脉冲电压的作用下，工作液被击穿，在电极丝与工件之间形成瞬间放电通道，产生瞬时高温，其温度可高达8000以上，高温使工件局部熔化甚至汽化而被蚀除下来

3、。若工作台带动工件不断进给，就能切割出所需要的形状。在实际生产中电极丝在正常使用一段时间后，它会不断地变细，说明电极丝在蚀除工件的同时自己也在被蚀除。 数控电火花线切割机床程序输入方法有：磁盘输入、网络传输数据等。数控电火花线切割机床能加工各种高硬度、高强度、高韧性和高脆性的导电材料，如淬火钢、硬质合金等。加工时，电极丝与工件始终不接触，有0.01mm左右的间隙，几乎不存在切削力；能加工各种冲模、凸轮、样板等外形复杂的精密零件及窄缝等；尺寸精度可达0.020.01mm，表面粗糙度Ra值可达1.6m。图1-5 线切割加工原理图2数控电火花线切割机床组成部分 电火花数控线切割机床由机床主体、工作液

4、循环系统、脉冲电源和数控装置四部分组成。（1） 机床主体部分机床主体部分由床身、立柱、运丝机构、工作台等组成。床身-用于支撑和连接工作台、运丝机构。采用T型床身，长轴在下，短轴在上，从而使机床运行更加稳定可靠，承重更大。工作台-用于安装并带动工件在工作台面内做X，Y两个方向的移动。工作台分上下两层，采用伺服电机直接带动精密滚珠丝杆转动，既有益于提高数控系统的响应速度和灵敏度，又能实现高定位精度和重复定位精度，有效保证工件的加工精度。工作台的有效行程为：320mm400mm。运丝机构-由钼丝，丝架、导轮、导电块、过轮、卷丝筒、涨丝机构组成。卷丝筒由三相异步电动机驱动，该电机由变频器直接控制，可实

5、现无极平滑调速，其调速范围在11.7m/s1.7m/s之间。丝筒往复移动完成排丝运动。换向开关通过改变电机相线，实现卷丝筒正反方向运转。U、V工作台-在立柱的升降装置部位安装有一个小十字托板机构，十字托板与上线架紧固连接，使U、V工作台的运动带动上线架沿X轴、Y轴方向移动，以满足切割锥度的要求。（2）工作液循环系统-由管路、水泵、过滤芯、水箱组成。当水泵工作时，工作液通过管路喷至钼丝上，利用钼丝的高速运动，使工作液包住钼丝形成绝缘层，通过回水管路，将工作液流回水箱，经过滤后反复使用。工作液起绝缘、排屑、冷却的作用。（3）脉冲电源脉冲电源又称高频电源，其作用是把普通的50Hz交流电转换成高频率的

6、单向脉冲电压。加工时，电极丝接脉冲电源的负极，工件接正极，脉冲电源的作用是提供切割所需要的能源。（4）控制柜控制柜由计算机数控系统、机床电气部分组成。数控系统可控制机床执行部件实现各种平面图形、上下异形的椎度加工、多次切割加工等操作。数控系统还具备：短路回退、断丝保护、掉电记忆、自动找正等功能。数控系统可接受ISO、3B、4B等格式代码的加工程序。五、数控电火花线切割加工程序的编制方法1程序格式NRBXBYBJGZ程圆间X间Y间计计加序弧隔坐隔坐隔数数工段半符标符标符长方指号径值值度向令其中间隔符B的作用是将X、Y、J数码区分开来。这种程序格式称为“3B格式”。加工直线时，R为零。在一个完整程

7、序的最后应有停机符“FF”，表示程序结束。（1）坐标系和坐标值X、Y的确定平面坐标系是这样规定的：面对机床操作台，工作台平面为坐标平面，左右方向为X轴，且右方为正；前后方向为Y轴，且前方为正。坐标系的原点随程序段的不同而变化：加工直线时，以该直线的起点为坐标系的原点，X、Y取该直线终点的坐标值；加工圆弧时，以该圆弧的圆心为坐标系的原点X、Y取该圆弧起点的坐标值。坐标值的负号均不写，单位为m。（2）计数方向G的确定不管是加工直线还是圆弧，计数方向均按终点的位置来确定。具体确定的原则如下：加工直线时，计数方向取直线终点靠近的那一坐标轴。例如，在图1-6中，加工直线OA，计数方向取X轴，记作GX；加

8、工OB，计数方向取Y轴，记作GY：加工OC，计数方向取X轴、Y轴均可，记作GX或GY。加工圆弧时，终点靠近何轴，则计数方向取另一轴。例如：在图1-7中，加工圆弧AB，计数方向取X轴，记作GX；加工MN，计数方向取Y轴，记作GY；加工PQ，计数方向取X轴、Y轴均可，记作GX或GY。图1-6 直线计数方向的确定 图1-7 圆弧计数方向的确定（3）计数长度J的确定计数长度是在计数方向的基础上确定的，是被加工的直线或圆弧在计数方向的坐标轴上投影的绝对值总和，单位为m。例如，在图1-8中，加工直线OA，计数方向为X轴，计数长度为OB，数值等于A点的X坐标值。在图1-9中，加工半径为0.5mm的圆弧MN，

9、计数方向为X轴，计数长度为5003=1500m，即MN中三段90o圆弧在X轴在投影的绝对值总和。图1-8 直线计数长度的确定 图1-9 圆弧计数长度的确定（4）加工指令Z的确定加工直线时有四种加工指令：L1、L2、L3、L4。如图1-10所示，当直线处于第I象限（包括X轴而不包括Y轴）时，加工指令记作L1；当处于第II象限（包括Y轴而不包括X轴）时，记作L2，L3，L4依此类推。加工顺圆弧时有四种加工指令：SR1、SR2、SR3、SR4。如图1-11所示，当圆弧的起点在第I象限（包括Y轴而不包括X轴）时，加工指令记作SR1；当起点在第II象限（包括X轴而不包Y轴）时，记作SR2；SR3、SR4

10、依此类推。加工逆圆弧时有四种加工指令：NR1、NR2、NR3、NR4。如图1-12所示，当圆弧的起点在第I象限（包括X轴而不包括Y轴）时，加工指令记作NR1；当起点在第II象限（包括Y轴而不包括X轴）时，记作NR2；NR3、NR4依此类推。图1-10直线指令的确定 图1-11顺圆弧指令的确定 图1-12逆圆弧指令的确定2编程方法以图1-13所示样板零件为例，介绍编程方法。图1-13 样板零件（1）确定加工路起。起始点为A，加工路线按照图中所标的进行，共分六个程序段。（2）计算坐标值。按照坐标系和坐标X、Y的规定，分别计算程序段的坐标值。（3）填写程序单，按程序标准格式逐段填写N、R、B、X、B

11、、Y、B、J、G、Z，见表1-1。表1-1编程举例NRBXBY BJGZ10B0B10000B10000GYL2210000B0B10000B20000GXNR430B0B10000B10000GYL240B30000B8040B30000GXL350B0B23920B23920GYL460B30000B8040B30000GXL4FF六、CAXA软件的使用方法在将图形扫描、矢量化完毕后，需要将矢量图形做进一步的编辑处理，编辑图形的软件为CAXA，下面首先介绍CAXA软件的部分使用方法。1.CAXA电子图版的用户界面图1-14 CAXA工作界面2.工作界面介绍在电脑桌面双击CAXA图标 ，即可

12、进入其工作界面，如图1-14所示。1) 菜单栏-依次包括“文件”“编辑”“显示”“幅面”“绘制”“查询”“设置”“工具”“线切割”“帮助”。单击其中一项，会弹出相应的下拉菜单：（1）若右侧有“ ”的菜单项，表示还有子菜单可以打开。（2）若右侧没有内容的菜单项，单击后执行该命令。2）工作界面包含若干工具栏，如图1-15所示。其中包括“标准”“属性”“绘制工具”“常用”等，打开或者关闭工具栏的方法是：在工具栏空白处点击右键弹出快捷菜单，在想要打开或关闭的工具栏名称处点击左键选中或取消该工具栏。鼠标单击工具栏中的命令，即可使用该命令绘图。图1-15 工具栏3）在图形界面下方有两行特殊工具栏，第一行为

13、立即菜单，第二行为命令栏。如图1-16所示，在没有任何命令被选中时，立即菜单为空白状态，命令栏仅显示“命令：”。图1-16 立即菜单与命令栏（1）立即菜单-当有命令被选中时，立即菜单会显示出该命令的各个具体选项，如图1-17为直线命令被选中时的立即菜单，菜单中有若干子命令，选择之后决定该直线命令的画法，以直线命令为例，除了“两点线”（即选择两点确定一条直线）外，子菜单中还有“平行线”“角度线”“角等分线”等画法；“连续”（表示可连续选择点来画出若干段连续的直线）菜单中还可选择“单个”（画一条直线）；“非正交”处还可以选择“正交”等等。利用这些立即菜单的子命令，可以应对不同的绘图需要做相应的选取

14、。图1-17 直线命令的立即菜单（2）命令栏-当有命令被选中时，命令栏会出现文字提示，表示该命令下一步应寻找的点或将要执行的动作，如图1-18为圆命令被选中时的命令菜单，因为圆命令立即菜单的默认选项是“圆心_半径”，即先确定圆心点，再确定圆半径画圆。所以命令菜单首先显示“圆心点”，提示现在需要选择一个圆心点。注意：命令栏的命令是在不断改变的，如当圆心点选好后，命令栏会提示下一步动作，即“输入半径或圆上一点”，如图1-19所示。 图1-18 第一个圆命令的命令栏 图1-19 第二个圆命令的命令栏3.基本操作介绍1）常用按键功能（1）鼠标左键-通常用于选择命令，选择点，拾取线，框选；鼠标右键等同于

15、键盘的回车键，即确定当前操作命令和重复使用前一个命令；（2）按Esc键-终止或取消当前命令。（3）按空格键-若需要选特殊点，在选点之前按空格键，鼠标光标处出现下拉菜单，选择如“交点”“端点”“切点”“垂足”等特殊点，即可在图形中利用光标捕捉相应点的位置。2）常用命令使用方法在修改图形过程中，可根据修改需要选择相应命令，现介绍其中常用命令的使用方法。（1）直线-在基本曲线工具栏中单击直线命令，首先在屏幕左下角立即菜单处选择直线画法。现以“两点线”“连续”“非正交”为例，立即菜单确定后，左下角命令栏提示“第一点”，则可用鼠标左键选择直线的第一点，也可直接用键盘输入第一点坐标，用“，”隔开X与Y值，

16、（格式为：X，Y）；选择第一点后，命令栏提示选择“第二点”，因为立即菜单中是“连续”选项，所以命令栏会不断提示“第二点”，可连续拾取若干点，从而画出连续线段。想要结束命令时，单击右键确定，命令退出。（2）圆弧-在基本曲线工具栏中单击圆弧命令，首先选择立即菜单选项，现以默认的“三点圆弧”为例，选择第一点确定圆弧起点，第二点确定圆弧中一点，此时在选择第三点之前会出现绿色预览线，可根据需要选择三个点确定一条圆弧。（3）圆-在基本曲线工具栏中单击圆命令，同上所述先选择立即菜单选项，再用鼠标选择相应点或用键盘直接输入相应点坐标，单击右键退出圆命令。（4）裁剪-在曲线编辑工具栏中单击裁剪命令，立即菜单选择

17、“快速裁剪”，若两条线有一个交叉点，则裁剪命令可除去此交叉点周围的相邻的两条线段，如图1-20所示，直线AC与直线BD相交在O点，则裁剪可去除掉交叉点旁相邻的两条线段，如OA和OB，OB和OC，OC和OD，或OD和OA，但不能一次除去同一交叉点旁的三条直线，也不能除去相对的OA和OC或OB和OD。同时，OC和DC仅相交但不存在交叉点，所以尽管OC和DC相邻，裁剪仍不能除去。 图 1-20 裁剪的条件 （5）框选-在绘图过程中，经常会遇到需要多选若干条线段的情况，这里可用框选代替多次点选，即先后点击鼠标左键两次画出绿色方框来选中所有需要拾取的线段，框选有两种，其一为包括选取，在确定框选两点时，从

18、左至右选点则为包括选取，只有被绿色框完全包括在内的线段才能被选中；其二为跨越选取，在确定框选两点时，从右至左选点则为跨越选取，凡是被绿色框碰到或者跨过的线段都能被全部选中。（6）平移-在曲线编辑工具栏中单击平移命令，立即菜单中“移动”选项和变为“拷贝”，选择“移动”表示移动原图形到另一位置，选择“拷贝”则表示原图形不动，另外复制此图形移动到另一位置，注意区别。命令栏提示“拾取元素”，可单选，多选或框选要复制的线段，单击鼠标右键表示确定选择完毕，则可将被选线段移动至另一点。（7）比例缩放-在曲线编辑工具栏中单击比例缩放命令，立即菜单只有“移动”“拷贝”两个选择，命令栏则提示“拾取元素”，选择好需

19、要被缩放的线段后点击右键确定选择完毕，命令栏提示输入“基点”，即缩放朝向点，选择基点后命令栏提示“比例系数”，在此可以拖动鼠标观察预览图形位置然后左键选取另一点完成缩放，也可直接输入比例系数，确定后即可缩放完成。（8）删除-在常用工具栏中单击删除命令，无立即菜单项，命令栏提示“拾取元素”，同上所述选择完毕后单击鼠标右键即可将选中线段删除。（9）动态显示平移-在常用工具栏中单击动态显示平移命令，在画图区域按住鼠标左键拖动图形，松开左键即命令结束，鼠标右键可退出命令。（10）显示窗口-在常用工具栏中单击显示窗口命令，在图形某处框选一个区域，则该区域扩大至全屏，可观察细小区域的图形细节。（11）显示

20、全部-在常用工具栏中单击显示全部命令之后，所有生成的图形会被缩放显示在一个绘图区域内，便于对所有图形的整体结构和效果进行概览。4图形编辑要使图形满足切割要求，并生成切割轨迹和编程代码，需要进一步对扫描后的矢量图进行编辑，才能真正的将图形切割出来。现以学生设计的图形实例，介绍其编辑步骤和方法。1）读取图形矢量化过程结束后，在E盘“金工实习”文件夹下应有一个以“.dxf”为后缀的文件。点击菜单“文件”“数据接口”“wmf文件读入”，选择自己的图形打开。2）必要做的修改工作要使图形真正用于实际切割，必须完成如下修改。（1）图形尺寸我们对图形尺寸有严格的规定，要求图形中长与高尺寸最大的数值，不得超过4

21、0mm，如图1-21中， Y轴方向的尺寸大于X轴方向尺寸，所以需将Y轴方向长度控制在40mm以内。具体操作，单击菜单“查询”“两点距离”，在图形最上端和最下端点击一次后，会得出两点距离数值。在绘图工具中点击 “比例缩放”，在立即菜单中选择“移动”，输入相应的比例系数，图形尺寸即可修改，使用“两点距离”命令检查修改后的图形尺寸，若尺寸不满足要求，可重复上述操作，直至达到要求为止。图1-21 图形尺寸的缩放 图1-22 最窄留下的金属宽度（2）最窄留下的金属宽度要求线切割加工过程中钼丝的圆心沿着图形轮廓切割，虽然钼丝半径很小，但在某些线条比较密集的图形中，必须要考虑该因素，否则就会切割出次品或废品

22、。如图1-22中，猫的胡须部分就需要进行测量，满足最窄留下的金属宽度，以保证切割工件的完整。最窄留下的金属宽度数值与钼丝直径和放电间隙密切相关，以我们使用的线切割机床为例，钼丝直径0.18mm，放电间隙取0.01mm，则单边切割后损耗0.1mm，考虑到连接强度的最低要求，我们规定最窄留下的金属宽度数值不得小于0.6mm。（3）符合一笔画要求图形在扫描过程和修图过程中，其轮廓线可能会出现交叉、重叠和断点，这些情况的出现，使图形不满足一笔画要求，而软件要想顺利生成图形的线切割加工程序，图形必须满足无交叉、封闭的一笔画要求，因此对于图形中的交叉线、重叠线，必须予以清除，对于图形中的断点要给予修复。3

23、）图形美观的修改在完成必要修改后，图形已经满足加工要求，若对图形美观上有进一步的要求，可根据需要进行相应的修改，例如边缘部分的锯齿状修复，两线末尾用直线命令修出尖角，圆弧部分用圆命令或圆弧命令逼近等等，使图形更美观。4）生成切割轨迹点击菜单“线切割”“轨迹生成”，参数表内两个标签的参数可进行修改见图1-23。编程界面左下角提示拾取轮廓，用鼠标单击图形轮廓线任意位置，编程界面左下角提示输入穿丝点位置，在轮廓线上任意寻找一点单击，编程界面左下角提示，输入退出点，此时单击鼠标右键或回车键让退出点与点重合，编程界面左下角提示，输入切入点，选择切入点后，则轨迹生成结束，点击常用工具栏中的重画命令，图形显

24、示出一条绿色轨迹线，轨迹生成完毕。图1-23 切割参数的设定 5）生成G代码点击菜单“线切割”“G代码/PHGL”“生成G代码”，此时弹出保存框，在E盘“金工实习”文件夹下，键入学号的后6位做为文件名，保存类型为G代码文件（*iso），点击保存，左下角提示拾取加工轨迹，我们单击刚刚生成好的绿色轨迹线，点击鼠标右键或回车键确定，弹出记事本文件，内容即为图形的G代码程序。七数控线切割机床的操作方法1、控制柜面板，见图1-24。图1-24 控制柜面板电源总开关：顺时针旋转，总电源进电，此时计算机、高频电源等还未启动，还需等待面板上的“电源启动”按钮按下后，整个系统才被启动起来。电源启动：绿色带灯按钮

25、，用于控制系统电源的启动。按下此按钮控制系统的计算机、高频电源等才被启动，此时才能进行各种操作。电源关闭（急停按钮）：红色的蘑菇头急停按钮，用于总电源的关闭。电源关闭后，控制柜内仍有部分器件带电。显示器：通过显示器，显示电源、机械系统的各种情况和机械操作的提示。电压表：指示放电加工的间隙电压值电流表：指示放电加工的平均电流值进给调节电位器：用于调节伺服进给速度。根据加工工件的薄厚，且薄板时，进给调节调的大一些。切割厚板时，电位器调节的小一些。变频按键：按下此键，压频转换电路产生的脉冲序列（变频信号）才能读入计算机。计算机每读入一个变频信号，才能控制电机移动一步，但是此键需要配合“进给”键使用。

26、加工时必须按下此键。进给按键：按下此键，XYUV轴电机才能工作，驱动机床拖板的步进电机处于工作状态。加工按键：按下此键，压频转换电路以高频采样信号作为输入信号，跟踪频率受放电间隙影响。高频按键:按下此键，高频脉冲电源工作。2、手控盒介绍手控盒集中了机床进行加工准备时的必要开关，见图1-25。图1-25 手控盒面板Sp速度调节此键用于调节控制盒移动机床时的速度，分别有高、中、低三个速度可选择，开机为中速，每按一次sp，进给速度变一次。速度值显示在显示屏上。Wire on-开丝此键用于开动丝筒电机。按下此键，丝筒开始转动。Wire off-关丝此键用于关闭丝筒电机。按下此键，丝筒停止转动。Pump

27、 on-开水此键用于开启水泵。按下此键，水泵工作，上下出水板流出工作液。Pump off-关水此键用于关闭水泵。手控移动键手控移动键包含了【-X】【+X】【-Y】【+Y】【-U】【+U】【-V】【+V】【-Z】【+Z】键选择移动轴及其方向。3、用户界面系统正常启动后，即进入如图1-26所示的画面，系统共有5个主功能菜单，分别是：加工准备、文件及编辑、加工、编程和设置。每个主菜单有对应的功能子菜单，用F功能键进行选择。F功能键显示为黄色，表示正在执行该项功能模块功能。如果在某操作方式下无操作，按ESC键退出，即返回至该菜单主画面。图1-26 系统面板移动4、一笔画图形加工选中“文件编辑”如图1-

28、27。图1-27 系统面板文件编辑在左侧文件列表找到图形文件名，例如8250120.ISO，鼠标左键选中，见图1-28。图1-28 选择文件图形的G代码和轮廓就会出现在显示屏上，然后选择“加工”，见图1-29。图1-29 系统面板加工进入加工界面，此时装卡工件，用遥控盒移动X、Y轴，定好穿丝点位置，点击“开始加工”见图1-30。图1-30 开始加工状态系统自动开丝开水泵，开始切割。屏幕上会显示移动轨迹（图形变红的部分表示已经加工完成）。八、学生二维创意作品制作流程及部分学生设计的图形学生二维创意作品制作流程图2学生设计的图形线切割实验报告姓名 日期 一、 编制线切割加工程序 单位：m NRBXBYBJGZ思考题：判断题（在题末括号内划记号：正确的划，错误的划）（1）在电火花数控线切割机床上