發(fā)那科數控加工中心法蘭克慢走絲線切割機

 

東莞匠贏機械科技電火花線切割加工是特種加工技術一個重要的研究方向,主要解決各種難加工材料和復雜形狀零件加工的問題。開發(fā)低速走絲線切割控制系統主要有兩個難點,一是脈沖電源,二是運動控制系統。本文討論了國內外低速走絲線切割機床的發(fā)展現狀,從生產企業(yè)的角度,進行了需求分析,對四軸聯動低速走絲線切割運動控制系統硬件和軟件進行了設計,并在機床工作平臺進行了運行調試,本文主要研究了以下三個方面的內容: 1.根據低速走絲線切割機床的功能需求,確定運動控制系統硬件總體結構,合理選用接口卡,分析各個分系統工作原理。 2.以永磁同步電機工作原理為基礎,對松下交流伺服進給系統進行了分析,并利用松下伺服驅動器控制信號進行外圍電路的擴展,使伺服系統運行更加穩(wěn)定、安全和可靠。   慢走絲線切割機床應用廣泛而又重要，在塑料模、準確多工位級進模的生產加工過程中，能保證得到良好的尺寸精度，直接影響模具的裝配精度、零件的精度以及模具的使用壽命等。由于加工工件精度要求高，因此在加工過程中若有一點疏忽，就會造成工件報廢，同時也會給模具的制造成本和加工周期帶來負面影響。

在從事慢走絲切割機床編程與操作加工過程中，結合多年的生產實踐，針對加工過程中所出現的變形問題及遇到的困難，總結了幾點工藝處理方法和加工操作方案

2 凸模加工工藝    凸模在模具中起著很重要的作用，它的設計形狀、尺寸精度及材料硬度都直接影響模具的沖裁質量、使用壽命及沖壓件的精度。在實際生產加工中，由于工件毛坯內部的殘留應力變形及放電產生的熱應力變形，故應首先加工好穿絲孔進行封閉式切割，盡可能避免公開式切割而發(fā)生變形。如果受限于工件毛坯尺寸而不能進行封閉形式切割，對于方形毛坯件，在編程時應注意選擇好切割路線(或切割方向)。    東莞匠贏機械科技切割路線應有利于保證工件在加工過程中始終與夾具(裝夾支撐架)保持在同一坐標系，避開應力變形的影響。夾具固定在左端，從葫蘆形凸模左側，按逆時針方向進行切割，整個毛坯依據切割路線而被分為左右兩部分。由于連接毛坯左右兩側的材料越割越小，毛坯右側與夾具逐漸脫離，無法抵抗內部殘留應力而發(fā)生變形，工件也隨之變形。若按順時針方向切割，工件留在毛坯的左側，靠近夾持部位，大部分切割過程都使工件與夾具保持在同一坐標系中，剛性較好，避免了應力變形。一般情況下，合理的切割路線應將工件與夾持部位分離的切割段安排在總的切割程序末端，即將暫停點(Bridge)留在靠近毛坯夾持端的部位。

     下面著重分析一下硬質合金齒形凸模的切割工藝處理。一般情況下，凸模外形規(guī)則時，線切割加工常將預留連接部分(暫停點，即為使工件在第1次的粗割后不與毛坯完全分離而預留下的一小段切割軌跡線)留在平面位置上，大部分精割完畢后，對預留連接部分只做一次切割，以后再由鉗工修磨平整，這樣可減少凸模在慢走絲線切割上的加工費用。

     硬質合金凸模由于材料硬度高及形狀狹長等特點，導致加工速度慢且容易變形，特別在其形狀不規(guī)則的情況下，預留連接部分的修磨給鉗工帶來很大的難度。因此在慢走絲線切割加工階段可對工藝進行適當的調整，使外形尺寸精度達到要求，免除鉗工裝配前對暫停點的修磨工序。發(fā)那科數控加工中心法蘭克慢走絲線切割機

     由于硬質合金硬度高，切割厚度大，導致加工速度慢，扭轉變形嚴重，大部分外形加工及預留連接部分(暫停點)的加工均采取4次切割方式且兩部分的切割參數和偏移量(Offset)均一致。第1次切割電較絲偏移量加大至0.5—0.8mm，以使工件充分釋放內應力及完全扭轉變形，在后面3次能夠有足夠余量進行精割加工，這樣可使工件發(fā)那科慢走絲后尺寸得到保證。

具體的工藝分析如下：

      (1)預先在毛坯的適當位置用穿孔機或電火花成形機加工好Φ1.0—Φ1.5mm穿絲孔，穿絲孔中心與凸模輪廓線間的引入切割線段l長度選取5—10mm。

      (2)凸模的輪廓線與毛坯邊緣的寬度應至少保證在毛坯厚度的1/5。

      (3)為后續(xù)切割預留的連接部分(暫停點)應選擇在靠近工件毛坯重心部位，寬度選取3—4mm。

      (4)為補償扭轉變形，將大部分的殘留變形量留在第1次粗割階段，加大偏移量至0.5—0.8mm。后續(xù)的3次采用精割方式，由于切割余量小，變形量也變小了。

      (5)大部分外形4次切割加工完成后，將工件用壓縮空氣吹干，再用酒精溶液將毛坯端面洗凈，涼干，然后用粘結劑或液態(tài)快干膠(通常采用502快干膠水)將經磨床磨平的厚度約1.5mm的金屬薄片粘牢在毛坯上，再按原先4次的偏移量切割工件的預留連接部分(注意：切勿把膠水滴進下水嘴或滴到工件的預留連接部分上，以免造成不導電而不能加工)。

3 凹模板加工中的變形分析

      在東莞匠贏機械科技線切割加工前，模板已進行了冷加工、熱加工，內部已產生了非常大的殘留應力，而殘留應力是一個相對平衡的應力系統，在線切割去除大量廢料時，應力隨著平衡遭到破壞而釋放出來。因此，模板在線切割加工時，隨著原有內應力的作用及火花放電所產生的加工熱應力的影響，將產生不定向、無規(guī)則的變形，使后面的切割吃刀量厚薄不均，影響了加工質量和加工精度。      針對此種情況，對精度要求比較高的模板，通常采用4次切割加工。第1次切割將所有型孔的廢料切掉，取出廢料后，再由機床的自動移位、自動穿絲功能，發(fā)那科數控加工中心法蘭克慢走絲線切割機完成第2次、第3次、第4次切割。a切割第1次，取廢料b切割第1次，取廢料c切割第1次，取廢料n切割第1次，取廢料a切割第2次b切割第2次n切割第2次a切割第3次n切割第3次a切割第4次n切割第4次，加工完畢。

      這種切割方式能使每個型孔加工后有足夠的時間釋放內應力，能將各個型孔因加工順序不同而產生的相互影響、微量變形降低到發(fā)那科慢走絲小程度，較好地保證模板的加工尺寸精度。但是這樣加工時間太長，機床易損件消耗量大，增加了模板的制造成本。另外機床本身隨加工時間的延長及溫度的波動也會產生蠕變。因此，根據實際測量和比較，模板在加工精度允許的情況下，可采用第1次統一加工取廢料不變，而將后面的2、3、4次合在一起進行切割(即a切割第2次后，不移位、不剪絲緊接著割第3、4次，或省去第4次切割而做3次切割。這樣切割完后經測量，形位尺寸基本符合要求。4次及3次切割中各次的加工余量、加工精度、表面粗糙度的參考值見表1及表2。初步估算一下，型孔之間的移位、穿絲、剪絲、上水、下水等均按1min計算。采用這種切割方法，加工1塊有100個型孔的模板，每次將會節(jié)省大約9h的加工時間，切割4次共節(jié)省大約30h，這樣對使用費用昂貴的慢走絲線切割機床來說，既提高了生產效率，又降低費用消耗，因此也降低了模板的制造成本。發(fā)展概況數控線切割機加工是電火花加工的一個重要分支,它是在60年代末,70年代初期在我國興起的一種加工工藝。從71年引入成都地區(qū)至今僅十年左右時間,這項新的工藝在成都地區(qū)發(fā)展很快。據統計目前數控線切割機床數量已增至190臺左右,并成功地用于模具加工、發(fā)那科數控加工中心法蘭克慢走絲線切割機新產品試制、科研加工和樣板加工等。而且使用范圍愈來愈廣,它已經在國3.根據運動控制系統軟件的需求分析,劃分功能模塊,對運動控制系統軟件進行了設計。在設計過程中,按照模塊化的標準,充分利用了Windows 多線程機制,每個線程都擁有一個事件,