实验五 数控电火花线切割加工实验
一、实验目的
1. 了解数控电火花快走丝线切割机的控制组件及功能。
2. 熟悉数控电火花快走丝线切割机的开关机操作。
3. 熟悉数控电火花快走丝线切割机电极丝的安装及调整。
4. 熟悉YH线切割自动编程控制系统的屏幕控制功能。
5. 能够利用数控电火花快走丝线切割机YH线切割自动编程控制系统软件绘图,并能够操作进行操作加工。
二、实验仪器与设备
数控电火花快走丝线切割机、钼丝、工装夹具、台钻、零件毛坯.
三、相关知识概述
(一) 数控电火花快走丝线切割机的控制组件及功能
数控电火花快走丝线切割机床所提供的各种功能可以通过机床操作面板得以实现，包括控制面板、手控盒面板和储丝筒操作面板。
1. 控制面板是完成机床操作与线切割加工主要的人—机交互界面，其常见功能组件列于表 3-1 中。
表 3-1 控制面板各组件及其功用
2. 储丝筒操作面板
储丝筒操作面板主要用于控制储丝筒电机的正转、反转、制动等。
注：手控盒面板可以选配。
(二) 数控电火花快走丝线切割机的开关机操作
1. 开机步骤如下：
（1）检查外接线路是否接通；
（2）合上电源主开关，接通总电源；
（3）按下启动按钮，进入控制系统。
机床启动后，CRT 显示器上出现人—机交互画面。
2. 关机步骤如下：
（1）将工作台移至各轴中间位置；
（2）按下红色急停按钮；
（3）扳下电源主开关，关闭电源；
（4）断开外接线路。
3. 紧急停机
机床在手动或自动运行中，一旦发现异常情况，应立即停止机床的运动。通过按压手控盒上OFF按钮、红色急停按钮或电源主开关、 储丝筒操作面板上的紧急停止开关等四个中的任意一个均可使机床停止。
(三) 数控电火花快走丝线切割机电极丝的安装及调整
1. 电极丝的选择
电极丝是线切割加工过程中必不可少的重要工具，合理选择电极丝的材料、直径及其均匀性是能否保证加工稳定进行的重要环节。
电极丝材料应具有良好的导电性、较大的抗拉强度和良好的耐电腐蚀性能，且电极丝的质量应该均匀，直线性好，无弯折和打结现象，便于穿丝。快走丝线切割机床上用的电极丝主要是钼丝和钨钼合金丝，尤以钼丝的抗拉强度较高，韧性好，不易断丝，因而应用广泛；钨钼合金丝的加工效果比钼丝好，但抗拉强度较差，价格较贵，仅在特殊情况下使用。
电极丝材料不同，其直径范围也不同，一般钼丝为Φ0.06～0.25mm ，钨钼合金丝为Φ0.03～0.35mm 。电极丝直径小，有利于加工出窄缝和内尖角的工件，但线径太细，能够加工的工件厚度也将受限。因此，电极丝直径的大小应根据切缝宽窄、工件厚度及凹角尺寸大小等要求进行确定，快走丝线切割加工中一般使用Φ0.12～0.20mm。
2. 电极丝的安装
安装电极丝一般分为两步：先绕丝，再穿丝。
（1）绕丝
通过操纵储丝筒操作面板来进行控制，具体步骤如下：
1）使储丝筒移动到其行程的一端，把电极丝通过导丝轮引向储丝筒端部的螺钉处并压紧；
2）旋转储丝筒，使电极丝以一定的张力逐渐均匀地盘绕在储丝筒上；
3）待储丝筒移至其行程的另一端时，停止储丝筒旋转，从丝盘处剪断电极丝并固定好丝头。
（2）穿丝
穿丝路线如图3-1所示。
图3-1 穿丝路线
具体步骤如下：
1）牵引电极丝剪断端依次穿过各个导轮、导电块，用储丝筒的螺钉压紧并剪掉多余丝头；
2）使用储丝筒操作面板上的运丝开关，机动操作储丝筒反向运动，手动操作张紧电极丝，再次用储丝筒的螺钉压紧并剪掉多余丝头；
3）使储丝筒移向中间位置，利用左、右行程撞块调整好其移动行程，至两端仍各余有数圈电极丝为止；
4）使用储丝筒操作面板上的运丝开关，机动操作储丝筒自动地进行正反向往返运动一次，检查电极丝的松紧程度，若电极丝过松或过紧，重复2）、3）和4）步，直到电极丝的松紧程度符合要求。
细而长的钼丝以一定张力平整地卷绕在储丝筒上，储丝筒通过弹性联轴器与驱动电机相连，作旋转运动，同时沿轴向移动，走丝速度等于储丝筒周边的线速度。为重复使用该段钼丝，储丝筒下方的走丝溜扳上置有左、右行程撞块，当储丝筒轴向运动到钼丝供丝端终端时，行程撞块碰到行程开关，立即控制储丝筒反转，使供丝端成为收丝端，钼丝反向移动，如此循环交替运转，实现钼丝的往复运动。在运动过程中，钼丝由丝架支撑，并依靠上、下导轮形成锯弓状。
3. Z轴行程的调整
（1）松开Z轴锁紧把手；
（2）根据工件厚度摇动Z轴升降手轮，使工件大致处于上、下主导轮中部；
（3）锁紧把手。
4. 电极丝垂直校正
在具有U、V轴的线切割机床上，电极丝运行一段时间、重新穿丝后或加工新工件之前，需要重新调整电极丝对坐标工作台表面的垂直度。校正时使用—个各平面相互平行或垂直的长方体，称为校正器， 如图3-2所示。
图3-2 校正电极丝的垂直度
具体步骤如下：
（1）擦净工作台面和校正器各表面，选择校正器上的两个垂直于底面的相邻侧面作为基准面， 选定位置将两侧面沿X、Y坐标轴方向平行放好 ；
（2）选择机床的微弱放电功能，使电极丝与校正器间被加上脉冲电压，运行电极丝；
（3）移动X轴使电极丝接近校正器的一个侧面，至有轻微放电火花；
（4）目测电极丝和校正器侧面可接触长度上放电火花的均匀程度，如出现上端或下端中只有一端有火花，说明该端离校正器侧面距离近，而另一端离校正器侧面远，电极丝不平行于该侧面，需要校正；
（5）通过移动U轴，直到上下火花均匀一致，电极丝相对X坐标垂直；
（6）用同样方法调整电极丝相对Y坐标的垂直度。
5. 锥度切割装置
锥度切割装置用于某些有锥度（斜度）的内外表面，在线切割机床上广泛采用，实现的方法也有多种，比较常见的一种结构型式是数控四轴联动锥度切割装置，如图3-3所示。它主要依靠上部导向器作U、V轴驱动，与坐标工作台的X、Y轴驱动构成数控四轴联动，使电极丝倾斜一定的角度，从而切割工件上各个方向的斜面和加工上下截面形状异形的扭转体，最大切割锥度一般为 ±15°～±30°。
图3-3 数控四轴联动锥度切割装置
（四) YH线切割自动编程控制系统的屏幕控制功能
YH线切割自动编程控制系统所有的操作按钮、状态、图形显示全部在屏幕上实现，各种操作命令均可用鼠标或相应的按键完成。鼠标器操作时，可移动鼠标器，使屏幕上显示的箭状光标指向选定的屏幕按钮或位置，然后按一下鼠标器左边的的按钮，下面说明中凡用光标点取均指上述鼠标器操作。现将屏幕控制功能介绍如下：
1.【显示窗口】
该窗口下显示：加工工件的图形轮廓、加工轨迹或相对坐标、加工代码。用鼠标器点取（或按‘F10’键）显示窗口切换标志，红色【YH】，可改变显示窗口的内容。系统进入时，首先显示图形，以后每点取一次该标志，依次为“相对坐标”、“加工代码”、“图形”、……。其中相对坐标方式，以大号字体显示当前加工代码的相对坐标。
2.【间隙电压指示】
显示放电间隙的平均电压波形（也可以设定为指针式电压表方式）。在波形显示方式下，指示器两边各有一条10 等分线段，空载间隙电压定为100%（即满幅值），在等分线段下端的黄色线段指示间隙短路电压的位置。波形显示的上方有两个指示标志：短路回退标志‘BACK’，该标志变红色，表示短路；短路率指示SC，表示间隙电压在设定短路值以下的百分比。
3.【电机开关状态】
在电机标志右边有状态指示标志ON（红色）或OFF（黄色）。ON状态，表示发电机上电锁定（进给）；OFF状态为电机释放。用光标点取该标志可改变电机状态（或用数字小键盘区的‘Home’键）。
4.【高频开关状态】
在脉冲波形图符右侧有高频电压指示标志。ON（红色）表示高频开启，OFF（黄色）表示高频关闭；用光标点取该标志可改变高频状态（或用数字小键盘区的‘PgUp’键）。在高频开启状态下，间隙电压指示显示间隙电压波形。
5.【工作台点动按钮】
屏幕右中部有上下左右向四个箭标按钮可用来控制机床点动运行。每次点动时，机床的运行步数可以预先设定。在电机为ON的状态下，点取以上四个按钮，可控制机床工作台的点动运行；上下左右四个方向分别代表+Y/+V、-Y/-V、-X/-U、+X/+U。X—Y或U—V轴系的选取可以设定。
6.【原点INIT】
用光标点取该按钮（或按‘I’键）进入回原点功能。若电机为ON状态，系统将控制丝架回到最近的加工起点（包括U—V坐标），返回时取最短路径；若电机为OFF状态，光标返回坐标系原点，图形重画。
7.【加工WORK】
用光标点取该按钮（或按‘W’键）进入加工方式（自动）。首先自动打开电机和高频电源，然后进行插补加工。
8.【暂停TSOP】
用光标点取该按钮（或按‘P’键或数字小键盘区的‘Del’键），系统将中止当前的功能（如加工、单段、控制、定位、回退）。
9.【复位RESET】
用光标点取该按钮（或按‘R’键）将中止当前的一切工作，清除数据，关闭高频和电机（注：加工状态下，复位功能无效）。
10.【单段STEP】
用光标点取该按钮（或按‘S’键），系统自动打开电机、高频，进入插补工作状态，加工至当前代码段结束时，自动停止运行，关闭高频。
11.【检查TEST】
用光标点取该按钮（或按‘T’键），系统以插补方式运行第一步，若电机处于ON状态，机床拖板将做相应的一步动作，该功能主要用于专业技术人员检查系统。
12.【模拟DRAW】
用光标点取该按钮（或按‘D’键），系统以插补方式运行当前的有效代码，显示窗口绘出其运行轨迹，若电机为ON状态，机床拖板将随之运动。
13.【定位LOCA】
用光标点取该按钮（或按‘C’键），系统可做对中心、定端面的操作。
14.【读盘LOAD】
用光标点取该按钮（或按‘L’键），可读入数据盘上的ISO或3B代码文件，快速画出图形。
15.【回退BACK】
用光标点取该按钮（或按‘B’键），系统做回退运行，至当前段退完时停止；若再按该键，继续前一段的回退。该功能不能自动开启电机和高频，可根据需要由用户事先设置。
16.【跟踪调节器】
该调节器用来调节跟踪的速度和稳定性，调节器中间红色指针表示调节量的大小，表针向左移动为跟踪加强（加速），向右移动为跟踪减弱（减速）。指针表两侧有两个按钮，‘+’按钮（或‘END’键）加速，‘—’按钮（或‘PgDn’键）减速。调节器上方英文字母JOP SPEED/S后面的数字量加工的瞬时速度，单位为：步数/秒。
17.【段号显示】
此处显示当前加工的代码段号，也可用光标点取该处，在弹出屏幕小键盘后，键入需要起割的段号。（注：锥度切割时，不能任意设置段号）。
18.【局部观察窗】
该按钮（或F1键）可在显示窗口的左上方打开一局部窗口，其中将显示放大十倍的当前插补轨迹，重按该按钮时，局部窗关闭。
19.【图形显示调整按钮】
这六个按钮有双重功能，在图形显示状态时，其功能依次为：
‘+’ 或F2键 图形放大1.2倍
‘-’ 或F3键 图形缩小0.8倍
‘←’或F4键 图形向左移动20单位
‘→’或F5键 图形向右移动20单位
‘↑’或F6键 图形向上移动20单位
‘↓’或F7键 图形向下移动20单位
20.【坐标显示】
屏幕下方‘坐标’部分显示X、Y、U、V的绝对坐标值。
21.【效率】
此处显示加工的效率，单位：毫米/秒，系统每加工完一条代码，即自动统计所用的时间，并求出效率。将该值乘上工件厚度，即为实际加工效率。
22.【窗口切换标志】
光标点取该标志或按“ESC”键，系统转换成YH绘图式编程屏幕。若系统处于加工、单段或模拟状态，则控制与编程的切换，或在DOS环境下（按CTRL+‘Q’可返回DOS状态）的其他操作，均不影响控制系统本身的工作。
（五）数控电火花快走丝线切割机零件加工举例
1. 加工要求
加工如图3-3所示车工车螺纹用的对刀样板的外轮廓。
加工设备：数控电火花快走丝线切割机床
图3-3 对刀样板
2. 准备工作
加工以前完成相关准备工作，包括准备工件毛坯并加工出准确的基准面、压板、夹具等装夹工具。
3. 操作步骤及内容
（1）开机，检查系统各部分是否正常，包括高频电源、工作液泵、储丝筒等的运行情况；
（2）装夹工件，根据工件厚度调整Z轴至适当位置并锁紧；
（3）进行储丝筒绕丝、穿丝和电极丝位置校正等操作；
（4）移动X、Y轴坐标确立电极丝切割起始坐标位置；
（5）开启工作液泵，调节喷嘴流量；
（6）绘图输入或调用加工程序并存盘后装入内存（或直接用YH线切割自动编程控制系统绘图）；
（7）确认程序（图形）无误后，进行自动加工；
（8）当工件即将切割完毕时，其与母体材料的连接强度势必下降，此时要注意固定好工件，防止因工作液的冲击使得工件发生偏斜，从而改变切割间隙，轻者影响工件表面质量，重者使工件切坏报废；
（9）加工结束，取下工件，将工作台移至各轴中间位置；
（10）清理加工现场；
（11）关机。
四、实验内容
1. 了解数控电火花快走丝线切割机的控制组件及功能。
2. 进行数控电火花快走丝线切割机的开关机操作。
3. 进行数控电火花快走丝线切割机电极丝的安装及调整操作。
4. YH线切割自动编程控制系统的屏幕控制功能操作。
5. 用DK77型数控电火花快走丝线切割机YH线切割自动编程控制系统软件绘零件图(可以是相关知识概述中的例题图，也可以是自己设计的图形),并能够根据相关知识概述中的例题操作步骤及内容进行操作加工。
五、思考与作业题
1. 如果所加工零件含圆柱或圆锥通孔，在用本实验所提供的零件毛坯加工前应作如何处理才能进行穿丝从而能进行加工？
2. 数控电火花快走丝线切割机中的模拟加工有什么用途？
3. 自行设计能用数控电火花快走丝线切割机加工的零件（要求先绘制零件图纸），并能够根据相关知识进行操作加工。
第二篇：线切割实验
实验二 数控线切割机床编程加工及电参数调整实验
一、实验目的
（1）了解数控线切割的加工过程；
（2）熟悉程序的输入，编辑修改及调试方法；
（3）初步了解机床数控面板各操作键的功能；
（4）掌握机床自动找正、置坐标等定位调试方法；
（5）按图纸要求正确加工图示零件。
二、实验仪器与设备
（1）SODICK A500-E型数控线切割机床；
（2）零件毛坯；
（3）零件样板及装夹工具。
三、实验内容与步骤
1. 用手工键盘输入程序
（1）SODICK A500-E型数控线切割机床的各种操作都是在控制软件下利用键盘进行的，程序输入方式为主模式编辑状态下，手动编写新程序，编写完成后，以文件名.iso格式存盘。
（2）用相关CAD/CAM软件编程或用手工编程键入计算机后，通过软盘在主模式编辑状态下传入机床中。
程序调入和程序编写菜单，见表4-1。
表4-1 常用ISO代码
（3）程序编写完成后，调入程序进行校验运行，若发现错误，可再次打开上述菜单进行编辑处理，直至程序完全正确为止。
2. 加工工艺参数确定
（1）要求切割速度高时：当脉冲电源得空载电压较高、短路电流大、脉冲宽度大时，则切割速度高。但切割速度和表面粗糙度的要求是互相矛盾的两个指标。所以，必须在满足表面粗糙度的前提下再追求高的切割速度。
（2）要求表面粗糙度好时：要使单个脉冲能量小。也就是说，脉冲宽度小、脉冲间隔适当、峰值电压低、峰值电流小。
（3）要求切割薄工件时：如厚度在20mm~60mm，表面粗糙度为1.6μm～3.2μm，脉冲电源的电参数可在如下范围内选区：
脉冲宽度：4μm～20μm；
脉冲幅值：60～80μm；
切割速度约为：15mm2/min～40mm2/min；
随着能量的增大，放电间隙加大，加工效率提高，表面粗糙度值增大。
要求切割厚工件时，脉宽（ON）和停歇（OFF）的选择：一般在1：10以上，例如ON=25，OFF=250；
峰值电流（IP）的选择：高速粗加工时，IP为16-17 修整精加工时，IP为15。
主电源电压（V）、伺服电压（SV）、进给速度（SF）的选择：一般情况下，主电源电压（V）为0～3，伺服电压（SV）为0～2，进给速度（SF）为6～7开始加工，若跟踪不稳定，可将SF为8～9，能量增加时，可将SF适当增加，以提高加工效率。
3. 基本操作练习与指令比较
（1）调出上次输入的程序或手工输入一简单程序。
（2）将模式代码DRY改为“1”，进行空运行操作，比较执行结果。
（3）进行空运行操作时，改变控制面板的速度调节按钮，比较执行过程的异同。
（4）修改程序尾部的 M02 为 “M30”，或 M30 为“M02”，分别进行空运行操作，比较执行结果。
（5）按暂停及复位按钮，观察其执行情况。
（6）放电加工过程中调整电参数ON、OFF、IP、V、SV、SF各值以比较对加工效率的影响。
4. 穿丝、找正、置坐标操作
（1）装夹好工件样板。
（2）先粗略地移动工作台到某一圆孔内（穿丝孔），再穿好丝，运用G80、M05、G00、G82等指令编制自动找中心程序，在主模式执行下执行该程序。
（3）电极丝移动到孔的中心后，确定工件的工作坐标系。
5. 调试加工
（1）用压板螺钉装固好工件毛坯，若由于毛坯形或加工范围等的需要，可架搭桥板后进行装夹。
（2）挂好电极丝，进行走丝，加载张力，供水等调试操作，检查确保各部件的运转灵活可靠。
（3）进行回机床原点操作，确保准确的相对位置，然后选定一基准点，进行G80定位操作，并确立一合适的加工起点，调入存储好的零件图形的加工程序，调整上导丝器至合适的位置，进行空运行操作，检查确保运行区间内无任何干涉现象。
（4）开始时可通过调整进给速度以较快的速度接近工件，快靠上时则应减慢速度，并调整电压、电流、脉宽等控制放电能量的参数，以防断丝，待切入工件 2～3 mm至水柱基本渗入缝隙内裹住丝后，方可逐渐提高进给速度及加大放电能量至加工效率满足要求。
（5）调入加工程序,进行切割加工。
（6）加工中若出现断丝现象，亦会自动切断加工电源，待结好丝则又可继续加工。若在断丝处无法进行穿丝操作，可先回加工起点，待穿好丝并加电后，按下空行再开按钮，则机床将自动按原路线以较快的速度移至断丝点，到达后再按循环启动即可继续加工。
（7）可在意外断电的情况下试用锁住再开按钮的功能。
6. 编程加工零件
编制如图4-2所示凸凹模的线切割加工程序。使用电极丝直径为φ0.25mm，图中双点划线为坯料外轮廓。
图4-2 凸凹模零件图
（1）工艺处理及计算。
① 工件装夹 采用两端支撑方式装夹工件。
② 选择穿丝孔及电极丝切入的位置。切割型孔时，在型孔中心处钻中心孔；切割外轮廓，电极丝由坯件外部切入。
③ 确定切割线路，切割线路参见箭线所示为切割线路。先切割型孔，后切割外轮廓。
④ 选择电参数，确定偏移量。
⑤ 确定计算坐标系，为简单起见，直接选型孔的圆心作为坐标系原点，建立坐标系，如图4-3所示。
图4-3 建立坐标系
（2）编制加工程序
编写程序单 切割凸凹模时，先切割型孔，然后按：从g下面距g为9.94mm的点切入→g→a→b→c→d→e→f→g→g下面距g为9.94mm的点切出的顺序切割，采用绝对坐标编程。
（3）采用自动编程生成以上零件的加工程序比较两程序的异同点。
四、思考题
（1）简要说明用磁盘输入程序至机床数控装置的操作步骤；
（2）本次实验中，在什么情况下用到过哪些操作键？
（3）说说线切割机床的对刀是怎么一回事？
（4）写出加工零件iso格式加工程序
七、实验报告
班级 姓名 学号 实验日期
（1）实验名称。
（2）实验目的。
（3）实验内容。
（4）电火花找正的步骤。
（5）调试加工的主要步骤。
（6）思考题。