《模具电火花加工工艺与编程操作》配套教案：项目1数控电火花快走丝线切割加工工艺与编程操作

项目1数控电火花快走丝线切割加工工艺与编程操作教学目标1、了解快走丝线切割部分模具零件的加工工艺。2、熟悉掌握快走丝线切割进行手工与自动编程。3、熟悉掌握快走丝线切割机床对典型模具进行加工的方法。二、课时分配本项目共七个任，安排14课时。教学重点通过本项目的学习，让学生们了解到角度样板冲模凸模和定位卡板凸模的加工，熟悉并掌握其凸模的加工工艺和和编程方法。掌握凹凸模和及进模凹模的加工工艺和编程方法。掌握模具零件的二次装夹修割和凹模落料空的加工方法。教学难点1、熟悉掌握快走丝线切割进行手工与自动编程。2、熟悉掌握快走丝线切割机床对典型模具进行加工的方法。五、教学内容任务一角度样板冲模凸模的加工（一）任务描述该任务为角度样板冲裁模当中的一个凸模零件加工，通过对快走丝线切割3B代码手工编程及部分机床操作的学习，完成下图零件的加工。知识储备1.工艺准备数控电火花线切割加工，一般是作为工件尤其是模具加工中的最后工序。为避免模具零件应力变形，应尽可能采用穿丝孔。为缩短开始切割时的切入长度，穿丝孔也可选在距离型孔边缘2～5mm处，如（a）所示。加工凸模时，为减小变形，电极丝切割时的运动轨迹与边缘的距离应大于5mm，如（b）所示。在选择起切点位置时应注意以下几点：①把起切点尽可能选择在几何图形的拐角点处，有多个拐角点时，优先选择直线与直线相交的拐角点，其次选择直线与圆弧、圆弧与圆弧相交的拐角点。②把起切点尽可能选择在工件表面粗糙度要求不高的一侧。③把起切点尽可能选择在工件切割后容易修磨的表面上。④可在穿丝点与起切点（终止点）间加入一导引入（导引出）切割轨迹，以改善切割痕迹。2.工件材料及毛坯3.工件的装夹4.电极丝的选择5.电极丝位置的调整6.工作液的选配7.程序准备电火花线切割编程格式主要为ISO（也称为G代码编程）、3B、4B、EIA，目前，快走丝主要以3B代码程序的使用为主。下表为直线3B代码编写格式（1）x、y值的确定（2）G的确定（3）J的确定（4）Z的确定任务实施程序编写根据下图及相关条件，3B代码程序如下：2、操作加工（1）如下图所示，转动电源开关，接通电源。如下图所示，按下启动按钮，启动电脑。（3）启动电脑后，进入3B代码输入界面，输入程序。具体过程如下图所示。（4）机床准备装夹好零件后（如下图所示），按照下图所示打开机床主电源开关（位于机床电源控制板下方的红颜色旋钮，顺时针转动后弹出，电源接通，电源指示灯亮）；按下电极丝运丝按钮及工作液启动按钮。（5）调取程序切割加工进入初始界面，将光标移动至加工处回车出现【切割】后，直接回车选取加工程序过程。启动机床运丝与工作液，分别按下【F1开始】【F10自动】【F11高频】【F12进给】后连续回车，加工开始，直至加工结束后自动停止。任务拓展对实际加工零件测量得知，该零件单边比理论尺寸小了0.1mm，这是由于放电间隙和钼丝半径所造成的。钼丝半径是指线切割加工时电极丝中心的运动轨迹与零件的轮廓有一个平行位移量，也就是说电极丝中心相对于理论轨迹要偏向一边，这就是偏移。为了保证理论轨迹的正确，编程时须补偿该偏移，补偿偏移量等于电极丝半径与放电间隙之和。加工凸模时电极丝运动轨迹如下图所示。加工凹模时电极丝运动轨迹如下图所示。切割方向可自行选择。任务二定位卡板凸模的加工任务描述该任务为定位卡板冲裁模当中的一个凸模零件加工，通过对数控电火花快走丝线切割3B代码圆弧手工编程的学习及机床部分操作的学习，完成下图所示零件的加工。知识储备1.绕丝（上丝）（1）关掉“断丝保护”开关和“工作液泵控制”开关。（2）调正运丝筒滑板上行程挡杆，在整个运丝筒旋转移至右端时（从机床身后看），左边行程挡杆盖住左边运丝筒换向接近开关，右边行程挡杆移至最右端。（3）上丝时无论在丝筒哪端，都应使丝筒上钼丝的绕丝端错开上导轮公切线一段距离，一般为3～5mm，把钼丝绕挂在导电块和导轮上，钼丝端头通过储丝筒外圆右端螺丝上固定。（4）在钼丝盘上把钼丝的一个端头从导向轮引向运丝筒左边，并通过运丝筒外圆左端螺钉紧固钼丝端头。判断好运丝筒正确的旋转方向，使用上丝摇把转动运丝筒，使钼丝均匀地绕满运丝筒的外圆表面。（5）当上丝完毕后，调整右边运丝筒行程挡杆，使之盖住换向接近开关，左右两端留有3～5mm钼丝余量，调整行程开关，两边都须留有一定的换向量。（6）丝的张力靠紧丝轮压紧的程度进行调节，左手握住紧丝轮，紧丝轮勾住钼丝，重新启动钼丝筒旋转，钼丝从左向右排丝，手握紧丝轮（用9.8～19.6N）慢慢向胸前拉动至钼丝排到丝筒右端，按动红色丝筒停止开关，并用手动转到一端，将延伸出来的丝头剪断紧固于运丝筒紧固螺钉上，上丝完毕。2.工件的装夹3.校正电极丝垂直度4.脉冲参数的选择5.程序准备任务实施1、程序编写根据上图及相关条件，定位卡板冲裁凸模3B代码程序如下（该程序无刀具补偿半径，切割零件外轮廓尺寸单边小一个补偿半径，但可在机床控制软件中实现补偿）。N1:B5000B0B5000GXL1N2:B8000B6000B6000GYNR4N3:B4000B0B8000GYSR2N4:B0B15000B15000GYL4N5:B5000B0B10000GYSR4N6:B0B9000B9000GYL2N7:B5000B0B5000GXL3N8:DD2、操作加工（1）接通电源，启动机床系统。（2）按照前面所介绍方法，进入3B代码输入界面输入3B代码并保存。（3）工件采用两端支撑方式装夹，装夹好零件后，使用垂直度校正器来校正电极丝与工件的垂直度。（4）转动工作台刻度手柄，将电极丝移动至切入起点后，将X、Y刻度盘校零。（5）启动机床运丝，打开工作液。（6）进入加工界面，按F3进入参数设定，使用键盘方向键，将光标移动到半径补偿位置后按回车键，再利用键盘输入0.1后回车，按ESC键退出，进入加工界面。其他步骤与前面一样，不做详解。（四）任务拓展由本课题练习得知，数控线切割机床系统可以实现自动半径偏移补偿，但偏移量方向需要正确进行判断，具体判断方法如下图所示。当切割外轮廓（凸模）件时，顺时针方向切割补偿为+0.1，逆时针方向切割补偿为-0.1；切割内轮廓（凹模）件时，顺时针方向切割补偿为-0.1，逆时针方向切割补偿为+0.1。任务三摩托车排气管垫片凸凹模加工任务描述该任务为摩托车排气管垫片当中的一个凸凹模零件加工，通过对快走丝线切割3B代码手工编程及部分机床操作的学习，完成下图所示零件的加工。知识储备1.加工工艺2.工件的装夹3.校正电极丝垂直度4.电极丝定位方法的选择（1）目测法（2）火花法（3）自动找中心任务实施1、程序编写根据图（a）及相关条件，摩托车排气管垫片凸模3B代码程序如下N1:B5000B0B5000GXL1N2:B7000B0B28000GYNR3N3:DD根据图（b）及相关条件，摩托车排气管垫片凹模3B代码程序如下：N1:B5000B0B5000GXL1N2:B7000B0B28000GYNR3N3:DD2、操作加工（1）接通电源，启动机床系统。（2）按照前面所介绍方法，进入3B代码输入界面输入3B代码并保存。（3）工件采用桥式支撑方式装夹，装夹好零件后，使用垂直度校正器来校正电极丝与工件的垂直度。（4）转动工作台刻度手柄，将电极丝移动至切入起点后，将X、Y刻度盘校零。（5）启动机床运丝，打开工作液。（6）进入加工界面，按F3进入参数设定，使用键盘方向键，将光标移动到半径补偿位置后按回车键，再利用键盘输入0.1后回车，按ESC键退出，进入加工界面。其他步骤与前面一样。任务拓展由本课题练习得知，数控线切割机床系统可以实现跳步加工，如下图所示。加工孔的顺序：加工A基准孔—加工完暂停拆丝—跳步—穿丝在B孔中继续加工—加工完暂停拆丝—跳步—穿丝在C孔中继续加工。任务四级进模凹模加工任务描述该任务为级进模当中的整体式凹模加工，通过对快走丝KS软件的自动编程及部分机床操作的学习，完成下图所示零件的加工。知识储备1.穿丝（1）穿丝时无论在丝筒哪端，都应使丝筒上钼丝的绕丝端错开上导轮公切线一段距离，一般为3～5mm，钼丝端头通过储丝筒外圆右端螺丝上固定。（2）取下丝筒右端的丝头，依次经过下挡丝棒、下导电块、下主导轮、工件穿丝孔、上主导轮、上导电块、上挡丝棒、辅导轮，把丝头压紧在丝筒右端。（3）判断好运丝筒正确的旋转方向，使用上丝摇把转动运丝筒，及时调整左右限位行程挡杆，保证丝筒左右换向时，电极丝留有3~5mm的余量。2、工件的装夹本次加工工件的装夹采用桥式支撑方式装夹，这种方式是在通用夹具上放置垫铁后再装夹工件。3.校正电极丝垂直度加工工件前，必须校正电极丝垂直度以保证钼丝与工作台垂直，可利用找正块进行火花法找正。找正块是一个六方体或类似六方体，如（a）所示。当电极丝快碰到找正块时，电极丝与找正块之间产生火花放电，肉眼观察产生的火花。若火花上下均匀，如（b）所示，则表示该方向上的电极丝垂直度良好；若下面火花多，如图（c）所示，则说明电极丝右倾，故将U轴的值调小，直至火花上下均匀；若上面火花多，如图（d）所示，则说明电极丝左倾，故将U轴的值调大，直至火花上下均匀。同理，调节V轴的值，使电极丝在V轴垂直度良好。4.加工调整方法的选择该凹模零件的加工调整方法采用自动找中心法，即让电极丝在工件孔的中心自动定位。任务实施1、程序编写根据下图所示及其他相关条件，用KS线切割软件对该级进模其中一刃口进行自动编程。自动编程过程如下：（1）用KS线切割软件（下图）绘出级进模刃口，绘图完成后生成3B加工代码。（2）为缩短开始切割时的切入长度，加工起始点选在距离型孔边缘2～5mm处（图中选3mm）。（3）切割方向如下图所示为逆时针方向。（4）电极丝的补偿方向（该凹模的补偿方向应朝内）。（5）新生成的轨迹线就是加工的实际轨迹，与原轮廓线之间的距离就是电极丝的补偿值。其程序如下：N1:B5000B0B5000GXL1N2:B7000B0B28000GYNR3N3:DDN3:DD上图为级进模刃口图如下图所示。加工孔的顺序：加工A基准孔—加工完暂停拆丝—跳步—穿丝在B孔中继续加工—加工完暂停拆丝—跳步—穿丝在C孔中继续加工—加工完暂停拆丝—跳步—穿丝在D孔中继续加工—加工完暂停拆丝—跳步—穿丝在E孔中继续加工—加工完暂停拆丝—跳步—穿丝在F孔中继续加工。2、操作加工（1）接通电源，启动机床系统。（2）工件采用桥式支撑方式装夹，装夹好零件后，使用找正块校正电极丝与工件的垂直度。（3）按穿丝要求把电极丝穿过穿丝孔，通过自动找中心让电极丝在穿丝孔的中心自动定位。（4）将X、Y刻度盘校零。（5）按照前面所介绍的方法，进入绘图编程界面绘图，绘图完成后按下键盘上F2键进入主界面，点击数控程序—加工路线—选择加工起始点—切割方向选择—电极丝补偿方向选择—保存代码—文件保存。（6）启动机床运丝，打开工作液。（7）进入加工界面，按F3进入参数设定，使用键盘上的方向键，将光标移动到半径补偿位置后按回车键，利用键盘输入0.1后再回车，按ESC键退出，进入加工界面。其他步骤与前面所述一样。任务五齿轮齿条的加工任务描述该任务为齿轮齿条的加工，通过对快走丝KS线切割软件的自动编程及部分机床操作的学习，完成下图所示零件的加工。知识储备1.线切割机床Z轴行程的调整线切割加工时，高速走丝机床的上导轮与下导轮的距离由加工工件的厚度决定。上导轮与下导轮的距离越小，电极丝运行时振动的振幅越小，加工粗糙度越低。高速走丝线切割机床是靠手摇手轮调整Z轴行程。2.工件的装夹本零件加工采用悬臂式装夹，这种方式装夹方便，通用性强，但由于工件一端悬伸，易出现切割表面与工件上、下平面间的垂直度误差。3.校正电极丝垂直度工件装夹后，必须校正电极丝垂直度以保证钼丝与工作台的垂直，可借助下图所示校正器调节上、下导轮螺钉来校核电极丝垂直度。步骤与前面所述一样。4.电极丝定位方法的选择切割齿条、齿轮外轮廓选用的调整方法为自动找端面，切割齿轮键轴选用的调整方法为自动找中心法。（1）自动找端面（2）自动找中心任务实施1．自动编程根据下图所示及其他相关条件，用KS软件对该齿轮键轴进行自动编程，操作如下：（1）用KS线切割软件（下图）绘制齿轮键轴，绘图完成后生成3B加工代码。（2）生成的3B代码如下：N1：B0B0B2900GYL2N2：B1B2901B7804GYNR1N3：B0B0B1143GXL1N4：B0B0B1800GYL2N5：B0B0B1143GXL3N6：B2756B899B2757GXNR1N7：B0B0B2900GYL42、程序编写根据以上自动编程的方法对齿轮外轮廓进行编程，齿轮参数的设定如下：齿轮键轴如下图所示。齿数，20；模数，1；压力角，20°；变位系数，0；齿顶高系数，1；齿顶隙系数，0.25；齿根圆弧半径，0.33；有效齿数，20；起始角度，0。得到如下图所示的零件图。由于齿轮加工的是外轮廓件，因此自动编程时新生成的偏移量线应比实际轮廓线大一个补偿值。3、操作加工（1）接通电源，启动机床系统。（2）工件采用悬臂式装夹，装夹好零件后，使用校正器校正电极丝与工件的垂直度。（3）通过自动找中心让电极丝在穿丝孔的中心自动定位。（4）将X、Y刻度盘校零。（5）按照前面所介绍的方法进入绘图编程界面，绘图完成后按下键盘上的F2键进入主界面，点击数控程序—加工路线—选择加工起始点—切割方向选择—电极丝补偿方向选择—保存代码—文件保存。（6）启动机床运丝，打开工作液。（7）进入加工界面，按F3键进入参数设定，使用键盘上的方向键将光标移动到半径补偿位置后按回车键，利用键盘输入0.1后再回车，按ESC键退出，进入加工界面。其他步骤与前面所述一样。（四）任务拓展电火花加工的物理本质电火花加工基于电火花腐蚀原理，是在工具电极与工件电极相互靠近时，极间形成脉冲性火花放电，在电火花通道中产生瞬时高温使金属局部熔化甚至气化，从而将金属蚀除下来。这一过程大致分为以下几个阶段：①极间介质的电离、击穿形成放电通道，如（a）所示。②电极材料的熔化、气化热膨胀，如（b）、（c）所示。③电极材料的抛出如（d）所示。④极间介质的消电离如（e）所示。上述步骤①～④在1s内数千次甚至数万次地往复进行，即单个脉冲放电结束，经过一段时间间隔（即脉冲间隔）使工作液恢复绝缘后，第二个脉冲又作用到工具电极和工件上，又会在当时极间距离相对最近或绝缘强度最弱处击穿放电，蚀出另一个小凹坑。任务六模具零件二次装夹修割任务描述该任务为托架弯曲凹模的二次装夹修割，通过对线切割实际加工中装夹方法的掌握及部分机床操作的学习，完成下图所示零件的加工。知识储备1.穿丝2.工件的装夹3.校正电极丝垂直度4.加工调整方法的选择任务实施1、凹模零件的找正切割如上图所示工件部位时要求的加工精度较高，工件装夹后必须通过千分表来校正工件，使工件平行于机床坐标轴、垂直于工作台。2、程序编写根据上托架弯曲凹模装夹示意图所示及其他相关条件，用KS线切割软件绘出切割图形并对其进行自动编程。切割图形及自动编程见下图。新生成的红色线就是加工的实际轨迹，与白色轮廓线之间的距离就是电极丝的补偿值。3、操作加工（1）接通电源，启动机床系统。（2）按照上述要求，采用悬臂式装夹如图158所示工件，装夹好零件后，使用找正块校正电极丝与工件的垂直度。（3）转动工作台刻度手柄，将电极丝移动至切入起点后，将X、Y刻度盘校零。（4）按照前面所介绍方法进入绘图编程界面，绘图完成后按下键盘上的F2键进入主界面，点击数控程序—加工路线—选择加工起始点—切割方向选择—电极丝补偿方向选择—保存代码—文件保存。（5）启动机床运丝，打开工作液。（6）进入加工界面，按F3键进入参数设定，使用键盘上的方向键将光标移动到半径补偿位置后按回车键，利用键盘输入0.1后再回车，按ESC键退出，进入加工界面。其他步骤与前面所述一样，不做详解。（7）上托架弯曲凹模装夹示意图（a）所示托架凸缘切割完成后，按照上述要求采用桥式支撑方式装夹上托架弯曲凹模装夹示意图（b）所示工件，切割方形孔，按穿丝要求把电极丝穿过穿丝孔，通过自动找中心让电极丝在穿丝孔的中心自动定位。（8）加工步骤如前面所述。（四）任务拓展电极丝电极丝应具有良好的导电性和抗电蚀性，抗拉强度高，材质均匀。常用电极丝有钼丝、