3.5 线切割加工工艺应用
电火花线切割加工已广泛用于国防和民用的生产和科研工作中,用于各种难以加工材料、复杂表面和有特殊要求的零件、刀具和模具。
3.5.1 电火花线切割加工工艺
(1)具有切割直壁二维型面的线切割加工工艺
机床只有工作台X,Y两个数控轴,电极丝在切割时始终处于垂直于工作台台面状态,因此只能切割直上直下的直壁二维图形曲面,常用以切割直壁没有落料角(无锥度)的冲模、工具电极和零件。其结构简单、价格便宜、可控精度较高。
(2)具有斜度切割功能,可实现等锥角三维曲面切割工艺
机床除工作台有X,Y两个数控轴外,在上丝架上还安装有小型工作台U,V两个数控轴,使电极丝上端可做倾斜移动,从而切割出倾斜有锥度的表面。由于X,Y和U,V 4个数控轴是同步、成比例的,因此切割出的斜度(锥角)是相等的,可用于切割有落料角的冲模。可调的锥角最早只有3°~10° ,随着技术的改进增加到30°甚至60°以上。现代大多数快走丝线切割机床都属于此类机床。
(3)可实现变锥度、上下异形面切割工艺
机床在X,Y和U,V工作台等机械结构与上述机床类似,所不同的是在编程和控制软件上有所区别。为了能切割出上下不同的截面,如上圆下方的多维曲面,在软件上需按上截面和下截面分别编程,然后在切割时加以“合成”(如指定上下异形面上的对应点等)。电极丝在切割时可随时改变斜度。
3.5.2 电火花线切割加工扩展应用
X,Y和U,V四轴联动能切割上下异形截面的线切割机床,但仍无法加工出螺旋表面、双曲线表面和正弦曲面等复杂表面。
如果增加一个数控回转工作台附件,工件装在用步进电动机回转的工作台上,采用数控移动和数控转动相结合的方式编程,用θ角方向的单步转动来代替Y轴方向的单步移动,即可加工出螺旋表面、双曲线表面和正弦曲面等复杂表面。
如图3.29所示,在X轴或Y轴方向切入后,工件仅按θ轴单轴伺服转动,可切割出图示的双曲面体。
图3.29 工件倾斜,数控回转线切割加工双曲面工件
如图3.30所示为X轴与θ轴联动插补(按极坐标ρ,θ数控插补),可切割出阿基米德螺线的平面凸轮。
如图3.31(a)所示为钼丝工件中心平面沿X轴切入,与θ轴转动两轴数控联动,可“一分为二”地将圆柱体切成两个“麻花”瓣螺旋面零件。如图3.31(b)所示为切割出来的一个螺旋面零件。
图3.31 数控移动加转动加工螺旋曲面
如图3.32所示为钼丝自穿丝孔或中心平面切入后与θ轴联动,钼丝在X轴向反复移动数次,θ轴转动一圈,即可切割出两个端面为正弦曲面的零件。
如图3.33所示为切割带有窄螺旋槽的套管,可用作机器人等精密传动部件中的挠性接头。钼丝沿Y轴侧向切入至中心平面后,钼丝一边沿X轴移动,与工件按θ轴转动相配合。切割出的套管扭转刚度很高,弯曲刚度稍低。
图3.32 数控往复移动加转动线切割加工正弦曲面
图3.33 数控移动加转动线切割加工窄螺旋槽
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