线切割机床最常见的电火花穿孔、成形加工机床。它包括机床本体、电源和控制箱、伺服进给系统、工作液循环过滤系统四大部分. (1)线切割机床本体 ①床身和立柱 是一个基础结构.由它确保电极与工作台、工件之间的相互位置。其精度的高低对加工有直接的影响,如果机床的精度不高,加工精度也难以保证.因此,不但床身和立柱的结构应该合理,有较高的刚度,能承受主轴负重和运动部件突然加速运动的惯性力,还应该能减小温度变化引起的变形,并经过时效处理消除内应力,使其日久不会变形。 ②线切割工作台 主要用来支承和装夹工作,它分上、下两层(上溜板和下溜板).在实际加工中。通过转动纵横向丝杠来改变电极与工件的相对位置.工作台上面还装有工作液槽.使电极和被加工件浸泡在工作液里,起到冷却、排屑作用.工作台是操作者在装夹找正时经常移动的部件,通过两个手轮来移动上下拖板,改变纵横向位置,达到电极与被加工间所要求的相对位置。工作台可分为普通工作台和情密工作台.目前在国内已应用精密滚珠丝杠、滚动直线导轨和高性能伺服电机等机构,以满足精密模具的加工.全数控型电火花机床的工作台侧面已不再安装手轮。 ③线切割主轴头 是电火花穿孔、成形加工机床的一个关键部件,它的结构由伺服进给机构、导向和防扭机构、辅助机构三部分组成。它控制工件与工具电极之间的放电间隙。 (2)线切割电源和数控系统 ①脉冲电源 作用是把工频交流电转换成一定频率的单向脉冲电源,以供给火花放电间隙所需要的能量来蚀除金属.脉冲电源对电火花加工的生产率、表面质盘、加工速度、加工过程的稳定性和工具电极的损耗等技术经济指标有很大的影响。脉冲电源的工作原理将在相关书籍中详细讲述. ②线切割数控系统 有单轴和多轴两类.
a.电火花加工单轴数控系统 在电火花单轴(往往是Z轴)数控系统出现以前,曾出现过单轴数显。例如,早期有些高档的国外液压进给的电火花机床,在主轴导轨上安装了磁尺或光栅,把主轴、工具电极的位移量数字化显示出来,这种简单的数显装置能随时指示实际的进给深度位置,给机床操作人员带来极大的方便。同样,现在电机驱动的非数控机床,也可以在Z轴(单轴)或调X,Y,Z三轴七都装上数显装置,成为高性能的手工操作机床,其控制定位尺寸精度在士0. 0l mm以内.作为数显装置的位移检测元器件有磁尺、光栅和感应同步器,它们虽各有其优缺点,但都可做成分辨率为1μm, 2μm和5μm的检测器。其中光栅的性能较稳定,但价格也较高。 采用步进电机或带细分功能的步进电机,较易实现电火花加工的数控和数显。因为它本身就是一种数字化控制的电机,只要有两路数字化的信号(无信号为“0",有信号为’'1"),就可以实现步进电机的快、慢和正、反方向的旋转.例如,快慢信号“0", "1”变化的频率高时,它的转速就高,反之就慢,每给一信号脉冲就转动一步,不给脉冲就静止不转;另一路控制方向的信号为“0 ))时,电机就正转,为“1”时,电机就反转.用加、减法计数器就可数字显示进给深度的位置。 步进电机驱动的数控系统线路简单、成本低廉、工作可靠,但力矩较小和调速性能较差,一般只用于中、小型电火花加工机床.近年来随着电子技术、微机技术的发展,各种直流伺服电机和交流伺服电机的性能不断提高,价格不断降低,已广泛用于各种高、中档电火花加工机床的数控系统中。 交、直流伺服电机(调速电机)之所以可用做数字控制.是因为在电机的端部同轴装有一个“码盘”(编码器),电机每转一转,码盘可以发出1000 ~ 1000。个脉冲(一 般为2500脉冲),亦即每一脉冲相当于一转的1/(1000~10000),用这些脉冲即可数字控制电机的转角和转速。通过丝杠螺母机构,通常可达到每脉冲的数控分辨率为1μm,例如,设某码盘为每转输出4000个脉冲,如与码盘、电机直接连接的丝杠螺距为4mm,则每一脉冲的数控位移当量(分辨率)为1 mm÷4000。脉冲=0. 001 mm/脉冲”1μm/脉冲。 b.电火花加工多轴数控系统 电火花机床如果具有X, Y, Z等多轴数控系统·则工具电极和工件之间相对的运动就多种多样.可以满足各种模具加工的要求,而且还可以用国际上通用的ISO代码进行编程.程序控制、数控摇动加工等 ISO代码:ISO代码是国际标准化机构制定的用于数控编程和控制的一种标准代码.代码中分别有G指令(称为布备功能指令)和M指令(称为辅助功能指令)等。 电火花加工中最常用的G指令和M指令代码.它是从切削加工机床的数控系统中套用过来的.不同工厂的代码.可能有多有少,含义上也可能稍有差异.例如,沙迪克公司用C作为加工规范条件的代码.而三菱公司则用E表示.具体应遵照所使用电火花加工机床说明书中的规定。 数控摇动加工:主轴上的平动头使工具电极向外逐步扩张的运动叫平动,工作台使工件向外逐步扩张的运动叫摇动。摇动加工的作用是:可以逐步修光侧面和底面的表面祖褪度Ra到0. 8~0. 2μm级;可以精确控制加工尺寸精度到2~5μm级;可以加工出清棱、清角的侧壁和底边;变全面加工为局部面积加工,有利于排屑和毯定加工. 摇动的轨迹除像平动头那样只能是小圈形轨迹外.数控摇动的轨进还有方形、校形、叉形和十字形,而且摇动半径可大到9. 9mm. (3)线切割伺服进给系统 目前大多数电火花加工机床所用的伺服进给系统与数控机床的伺服进给系统类似.在此不进行详细介绍. (4)线切割工作液循环过滤系统 电火花加工的工作液循环过滤系统包括工作液泵、容器、过滤器及管道等,使工作液强迫循环并过滤.当前我国的电火花加工所用工作液主要是煤油,在加工中由于电蚀产物的颗粒很小,这些小颗粒存在于放电间隙中,使加工处于不稳定状态,直接影响生产率和表面粗糙度。为了解决这些问题,人们采用介质过滤的方法. 介质过滤器曾广泛采用木屑、黄砂或棉纱等作为介质.其优点是材料来源广泛,可以就地取材,缺点是过滩能力有限,不适于大流量、粗加工,且每次更换介质,要消耗大量煤油。目前新式线切割机床中已被纸过滤器所代替。纸过建器的优点是过滤的精度较高,阻力小,更换方便,本身的耗油量比木屑等少得多,特别适合中、大型线切割电火花机床,一般可连续应用250~500h之多,用后经反冲或清洗,仍可继续使用.而且由专业纸过溥器芯生产厂生产,故现已被大量应用。 |