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数控线切割锥度加工与编程技术实例应用
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/ p; V0 ~9 l( P- } 数控线切割机床加工解决了很多传统加工难以解决的难题，尤其是在锐角、小R及锥度切割的产品加工过程中更具优势，已广泛应用于机械模具、航空、航天等工业领域。凸凹模拔模面的精度对于模具的开模和使用寿命有着重要的影响，因些，拔模角锥度加工尤为重要。 一、大厚工件及锥度切割的加工要点 _/ y: d. S' a
8 @# C7 N! }1 S0 ]( Q& [. F" n 大厚工件及锥度产品加工一直是线切割的重点加工对象，也是难点之一，提高大厚工件的垂直精度及加工效率，一直是线切割加工追求的目标之一。大厚工件切割常呈现如图1所示的凹模形和拱形。产生拱形或凹模形的原因一般是由于加工液的电阻比过低、切割丝的张力过小、导头间的距离过大等原因综合造成的。对于出现凹形的情况，可以通过降低二次切削时的平均加工电压(伺服基准电压)来解决，而对于出现拱形的情况，则要提高二次切削时的平均加工电压。
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7 Y6 j3 @5 e/ R3 N7 T8 m& L# t4 t 1. 切割大厚工件时的加工要点 ! z c! A+ j1 F( G2 E8 `; U
; F/ k$ U/ J9 ]4 L 在加工大厚工件时，可通过以下手段来提高大厚工件的垂直度和切割精度。
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3 d `' M5 G& K- V$ d a (1)加大切割丝的张力、减小喷头导头间的距离；
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$ [ T4 [- C" H (2)采用直径较粗的切割丝进行加工，并增加加工次数； . q0 p, C# P( L6 z1 s1 F+ |
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(3)采用专用的喷嘴改善切削液的冷却效果。 ; @+ v, Y' y7 S, i) ?" p
7 {2 a9 z) e7 }3 P 2. 锥度切割的加工要点
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对于锥度切割，其尺寸往往难以控制，且切割效率与无锥度切割相比低很多，尤其是在锥度很大的情况下，差别更大。这主要是由于锥度加工时排屑困难、切削液的环境不理想及电参数不合理等多方面的原因造成的。下面是笔者从实践中，针对锥度切割时的具体情形总结出的一些加工要点。 F- y, \3 y. F; \) \! v- n8 |
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(1)由于锥度切割时排屑困难，导丝模导头部的切割丝拖动力较大，容易断丝，因此必须降低加工能量，增大放电间隔时间，增加加工过程中的平均电压； - g( h ^ Q: W9 j; {
0 L" @- r% }' S! t6 {# f (2)改善喷流状况，使用专用喷嘴，采取大开口朝上增加喷流流量，采用闭合加工法，减小Z轴高度，尽量使两喷嘴之间的距离最小； 8 F% \ {4 o2 E
- ^# V1 T: C, D5 K6 F, E! w (3)由于在锥度的加工过程中，各个断面层上的加工周长不同，放电间隙也不同，因此精加工时应采用比无锥度加工更多的切削量；
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; M3 z6 X! u0 G" V1 [* D# T (4)由于切割丝自身的刚性等原因，上下导丝模导头与切割丝的倾斜会产生误差，改硬丝为软丝进行加工可减小因切割丝刚性引起的误差；
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(5)由于线切割加工其数控程序补偿是在xy平面内进行的，对于锥度加工，其补偿量与实际的补偿值会产生误差，如图1c所示。当程序的补偿量是A时，在锥角为α的情况下锥度表面实际的补偿量只有Acosα，由此产生的误差双边为2A(1－cosα)。所以在大锥度切割时，对程序补偿进行修正也是提高其切割精度的有效措施之一。 http://www.icad.com.cn/pic/2004714151819.gifhttp://www.icad.com.cn/pic/2004714151850.gifhttp://www.icad.com.cn/pic/200471415190.gif
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a)凹模型 b)拱形 c)锥度补偿 * M6 K1 B, @9 X1 S9 k
8 p% A6 ]& Q/ ~2 e. k k8 {# u$ c图1 切割大厚度工件时产生的误差形式 ; y# e! z" t- ]; z; o% o. k
, S. Q9 w2 s5 ^, l7 k% M8 c0 G# e 二、锥度数控加工编程实例 $ c- e0 V! f5 V5 Z' [- Z1 a
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锥度切割的数控编程可以根据实际情况采取相对灵活的方式进行。
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9 P0 ?/ @- W- E 1 . 固定锥度加工编程
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$ \( x8 K2 D( x' a 对于上下形状相同的固定锥度，只需按对应的基准参考平面编制二维的轮廓加工程序，然后利用数控线切割系统本身固有的固定锥度切割加工功能即可进行锥度的切割。图2 所示的是某凹模零件的数控加工与程序代码。这种方法直观，程序简洁，容易发现出程序中的错误，是常用的固定锥度切割加工编程手段。
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4 O7 R& {1 y7 U- z- K http://www.icad.com.cn/pic/2004714152050.gif: S3 |! G) z2 L9 E3 O0 W3 C
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图2 固定锥度加工编程0 i. x0 ~3 ~- M2 r
+ P1 ~4 L* M, F2 t9 _ 2. 变锥度切割加工编程 . d, F$ u# A, R7 C: K* s4 ]
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在实际产品的加工中，经常碰到产品的上下形状各异或形状大致相似而锥度不等的变锥度切割加工。针对这类产品常采用上下异形的编程方法，即将工件上下平面的轮廓按实际产品进行三维造型，然后利用CAM软件的四轴联动锥度切割的刀具轨迹进行编程，这种方式产生的程序量较大。图3是某上圆下方的产品及其加工的程序。
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http://www.icad.com.cn/pic/2004714152218.gifhttp://www.icad.com.cn/pic/2004714152251.gifhttp://www.icad.com.cn/pic/2004714152510.gif/ J! U- B. C$ h
9 S5 U4 S! C& `4 s5 O. k 图3 变锥度加工编程# ~; m) n1 }" s2 R5 ^
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3. 固定锥度换向编程 ! Q3 P) D" ]% w. M' ?1 ?
7 q! t- R. G6 ?9 z" J 图4为某薄壁零件产品。该产品的内表面和外表面的锥度方向一致，如采用固定锥度，不能一次将轮廓全部加工出来，若采用上下异形的变锥度法进行编程，产生的程序量很大，为此笔者结合固定锥度的编程方法，将内表面和外表面采用锥度换向的方法在一个程序中同时完成内外表面的加工，在保证了产品质量的同时提高了加工的效率。 ; Q6 Y" b9 Y g3 |
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+ M! F' a6 Y/ ^# A- J) w1 _- E 图4 固定锥度换向编程 0 i1 K! D& v- [* Z0 |+ H& ^6 c
8 Z* q0 C) ]; D4 e+ @ 三、结束语
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数控线切割加工是一件实践性很强的工作，需要在实践中不断探索，才能找到最佳的加工参数。本文只讨论了大厚工件及锥度产品的线切割加工策略，重点阐述了锥度线切割加工的一些加工要点，可能挂一漏万，欢迎广大读者商榷。 * Y; b) N8 |: A& l9 L7 A
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发表于 2007-2-15 20:13:33
