数控电火花线切割加工实验一、实验目的1．了解数控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．了解计算机辅助加工的概念和加工过程。

3．熟悉数控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．设计创意图形并用计算机修改及自动编程；3．加工创意图形；三、实验设备1．硬件设备；计算机，扫描仪，线切割机床。

2．软件：图形矢量化软件，图形修改软件，数控线切割机床控制软件。

四、线切割加工介绍1．线切割加工原理、特点和应用线切割加工是线电极电火花加工的简称，是电火花加工的一种，其基本原理如图所示。

被切割的工件作为工件电极，钼丝作为工具电极，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。

钼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）。

当钼丝与工件的距离小到一定程度时，在脉冲电压的作用下，工作液被击穿，在钼丝与工件之间形成瞬间放电通道，产生瞬时高温，使金属局部熔化甚至汽化而被蚀除下来。

若工作台带动工件不断进给，就能切割出所需要的形状。

因为贮丝筒带动钼丝交替作正、反向的高速移动，所以钼丝基本上不被蚀除，可使用较长的时间。

线切割机床程序输入方法有三种：键盘输入，穿孔纸带输入和磁盘输入。

线切割能加工各种高硬度、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，钼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0.02~0.01mm，表面粗糙度Ra值可达1.6m。

2．数控线切割机床组成部分数控线切割机床的外形如图所示，其组成包括机床主机、脉冲电源和数控装置三大部分。

<1）机床主机部分机床主机部分由运丝机构、工作台、床身、工作液系统等组成。

运丝机构:电动机通过联轴节带动贮丝筒交替作正、反向转动，钼丝整齐地排列在贮丝筒上，并经过丝架作往复高速移动<线速度为9m/s左右）。

工作台:用于安装并带动工件在工作台平面内作X、Y两个方向的移动。

工作台分上下两层，分别与X、Y向丝杠相连，由两个步进电机分别驱动。

步进电机每接收到计算机发出的一个脉冲信号，其输出轴就旋转一个步距角，通过一对齿轮变速带动丝杠转动，从而使工作台在相应的方向上移动0.01mm。

工作台的有效行程为250×320mm。

床身用于支承和连接工作台、运丝机构、机床电器、及存放工作液系统。

工作液系统由工作液、工作液箱、工作液泵和循环导管组成。

工作液起绝缘、排屑、冷却的作用。

每次脉冲放电后，工件与钼丝之间必须迅速恢复绝缘状态，否则脉冲放电就会转变为稳定持续的电弧放电，影响加工质量。

在加工过程中，工作液可把加工过程中产生的金属颗粒迅速从电极之间冲走，使加工顺利进行。

工作液还可冷却受热的电极和工件，防止工件变形。

<2）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单向脉冲电压。

加工时，钼丝接脉冲电源负极，工件接正极。

<3）数控装置数控装置以PC机为核心，配备有其他一些硬件及控制软件。

加项目序可用键盘输入或磁盘输入。

通过它可实现放大、缩小等多种功能的加工，其控制精度为±0.001mm，加工精度为±0.001mm。

五、线切割加项目序的编制方法1．程序格式N R B X B Y B J G Z——————————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“三B格式”。

加工直线时，R为零。

在一个完整程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µm。

<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，在图中，加工直线OA，计数方向取X轴，记作GX；加工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。

<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µm。

例如，在图中，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。

在图中，加工半径为0.5mm的圆弧MN，计数方向为X轴，计数长度为500×3=1500µm，即MN中三段90º圆弧在X轴在投影的绝对值总和，而不是500×2=1000µm。

<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依此类推。

加工逆圆弧时有四种加工指令：NR1、NR2、NR3、NR4。

如图所示，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。

2．编程方法以图所示样板零件为例，介绍编程方法。

<1）确定加工路起。

起始点为A，加工路线按照图中所标的①②……⑧进行，共分八个程序段。

其中①为切入程序段，⑧为切出程序段。

<2）计算坐标值。

按照坐标系和坐标X、Y的规定，分别计算①～⑧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、Y、B、J、G、Z，见表2。

注意：表中的G、Z两项需转换成计算机能识别的代码形式，具体转换见表1。

例如，GY和L2的代码为89输入计算机时，只需输入89即可。

六、图形矢量化、修改说明书1．矢量化转换图形扫描后，需进行矢量化转换，其转换步骤如下：<1）调出图形。

打开F:\User\UI\YH\>目录，双击Y.exe文件，进入矢量化转换软件画面。

矢量化转换软件采用全键盘操作方式。

画面顶部菜单栏有“文件、显示、自动、退出”四个选项。

用大键盘上的“+”、“-”号移动光标可对四个选项进行选择。

首先选中“文件”项，按回车键，出现蓝色的文件名为“/※.TIF”的文件框。

框内显示根目录下的子目录名称。

此时用“、←、↓、↑”键选择刚扫描的图形所存的子目录[user]，回车确认后，选择下一级子目录[ul]，选中自己的TIF文件后回车，图形显示在画面上。

<2）图形处理。

用键盘上的“+”、“-”键移动光标，选择菜单栏上的“自动”选项，回车后出现菜单，内有“线图、块图、退出”三选项。

用上、下箭头键移动光标至“块图”上，按回车键，处理后的图形显示在画面中央，然后再按空格键。

<3）矢量化转换。

用“+”、“-”键选择“退出”选项，回车后图形转到矢量化界面。

此时，按小键盘上的“+”、“-”键可对图形进行放大或缩小。

按“L”键，用直线对图形进行矢量化转换，图形转换完成后，按“Y”存盘，计算机自动退出矢量化转换界面，回到目录状态。

2．图形修改矢量化转换后，可在YH线切割自动编程系统中调出并进行修改，使之符合线切割加工工艺，满足图形设计者的要求，以实现数据传送、机床切割。

在F:\User\U1\YH\>目录下双击YH.exe文件，出现“线切割自动编程系统”软件封面，按空格键进入系统，其具体操作画面如下图所示：<1）调出图形①第一次调出图形用鼠标点取画面右上方内有S的白色方块，自己设计的图形就会出现在屏幕中央。

用鼠标点选左下方图号旁边的方框，出现一小数字键盘，输入此图形的文件名，回车后为此图形附名存盘<切记：第一次调出图形后一定要先附名存盘）。

文件名一般用自己的学号。

②调出已有文件名的图形用鼠标点取菜单栏中的文件选项下的读盘选项，弹出子菜单，然后选取其中的图形一项，屏幕的左上方会出现文件框。

在文件框中选取自己设计的图形文件名，此时文件名则变为黄色，单击文件框左上角小方块，则自己设计的图形出现在绘图窗的中央，其中心为坐标系的原点。

<2）工件缩放点取图标栏中的辅助线图标，把光标移到图形最长方向的最远点，光标变为X形。

按住鼠标左键移动鼠标画一水平或垂直直线，其长度与图形最大长度一致，屏幕上有一对话框，线程栏显示图形最大长度。

确认后点取编辑选项中工件缩放选项，出现参数窗。

可用键盘或鼠标输入缩放比例。

大于1工件放大，小于1则工件缩小。

图形控制在35~40毫M之间。

回车确认后，图形即放大或缩小。

<3）存盘调整好图形大小后，应及时存盘。

用鼠标点取画面左下方图号旁边的方框，出现小数字键盘，回车<存盘）重写以前保存的图形文件，则所做的工作已存盘。

<4）检验图形的封闭性图形保存后，点选图标栏中的火花图标，然后把光标移到画图区。

如果图形有断点即图形不封闭，则图形会全部或部分消失。

此时不可存盘。

重新读盘，调出上一次的存盘结果，然后用直线图标把断点连接好。

直线图标的使用方法见后面。

图形连接封闭后再次存盘，然后用火花键验证，直到图形完整性不被破坏为止。

<5）调整图形位置①图形平移图形位置、方向如果与原图不符，可点取编辑选项中平移中的坐标轴平移选项，此时光标变为+形，图标栏下方有一工具箱。

用鼠标左键点取坐标系中的任意一点，鼠标所点之外即为新的坐标系原点，图形移动到Y轴<或X 轴）的一侧，用鼠标点按工具箱，光标复原。

②图形镜像选取编辑栏中的镜像项，如果图形是左右反向，则选取垂直轴，如果图形是上下反向，则选取水平轴；光标变为口状后，用鼠标点按Y轴<或X 轴）的另一侧，则图形镜像完毕。

③图形删除选取杂项中的有效区，把光标放在所要保留的图形的左上方，按住鼠标左键不松开并拖动鼠标，则出现一方框，使方框框住所要的图形，松开左键，出现“删除认可”对话框，选择“Yes”项，则方框外的图形被删除。