习题答案-第3章 电火花线切割加工
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《数控机床操作技术》第2版练习与思考题答案第1章练习与思考题1(见书17页)1-1数控加工的特点是什么?答案:1.对加工对象改型的适应性强2.加工精度高3.加工生产率高4.减轻劳动强度,改善劳动条件5.具有良好的经济效益6.有利于生产管理的现代化1-2数控机床有哪些组成部分?各有什么作用?答案:数控机床主要由控制介质、数控装置、伺服系统和机床本体等部分组成。
控制介质就是指将零件加工信息传送到数控装置去的信息载体。
在控制介质上存储着加工零件所需要的全部操作信息和刀具相对工件的位移信息;数控装置是数控机床的中心环节,通常由输入装置、控制器、运算器和输出装置四大部分组成;伺服系统由伺服驱动电动机和伺服驱动装置组成,它是数控系统的执行部分。
伺服系统接受数控系统的指令信息,并按照指令信息的要求带动机床的移动部件运动或使执行部分动作,以加工出符合要求的零件;机床本体是数控机床的主体,由机床的基础大件(如床身、底座)和各运动部件(如工作台、床鞍、主轴等)所组成,它是完成各种切削加工的机械部分。
1-3英文缩写CNC、DNC、FMS、CIMS的含义各是什么?答案:CNC—计算机数字控制,通常即指数控机床DNC—计算机直接数控,在线传输加工FMS—柔性制造系统CIMS—计算机集成制造系统1-4简述数控机床的工作过程。
答案:1.根据零件图形状、尺寸、材料及技术要求等,制定工件加工工艺;2.编写零件加工程序单;3输入加工程序;4.数控装置根据输入的程序进行一系列的运算和控制处理,将结果送往伺服机构;5.伺服机构驱动机床运动部件,使机床按程序预定的轨迹运动,从而加工出合格的零件。
第2章练习与思考题2(见书48页)2-1数控加工中的特征点有哪些?答案:机床零点、机床参考点、工件零点、编程零点、对刀点、换刀点2-2一个完整的加工程序应包括哪些内容?答案:(1)程序开始符(2)程序名(3)程序主体(4)程序结束指令(4)程序结束符2-3数控加工中加工路线的制定有何要求?答案:(1)应保证被加工零件的精度和表面质量,且效率要高;(2)使数值计算简单,以减少编程运算量;(3)应使加工路线最短,这样既可简化程序,又可减少空走刀时间。
第三章电火花线切割加工1.电火花线切割时,粗、中、精加工时的生产率的大小和脉冲电源的功率、输出电流的大小有关。
用什么办法来衡量、判断脉冲电源加工性能的好坏(绝对性能和相对性能)?答:可用单位电流(每安培电流)的生产率来衡量,即可客观地判断脉冲电源加工性能的好坏。
例如某脉冲电源峰值电流25A时的切割速度为100mm 2/min,另一电源峰值电流27A 时切割速度为106mm 2/min,则前者的相对生产率为100/25=4mm 2/min,优于后者106/27=3.9mm 2/min。
又如某线切割脉冲电源3A时切割速度为100mm 2/min,另一电源3.5A时为124mm 2/min,则前者相对切割速度为33.3mm 2/A·min,低于后者35.5mm 2/A·min。
2.电火花加工和线切割加工时,如何计算脉冲电源的电能的利用率?试估计一般线切割方波脉冲电源的电能利用率?答:设脉冲电源的空载电压为100V,加工时火花放电间隙的维持电压为25V,则消耗在晶体管限流电阻上的电压为100-25=75V,由此可以算出电能利用率为:有用能量:输入能量=25:100=1:4=25% 能量的消耗率为:损耗能量:输入能量=75:100=3:4=75% 可见75%的能量损耗在限流电阻的发热上。
3.设计一个测量、绘制数控线切割加工的间隙蚀除特性曲线的方法(提示:使线切割等速进给,由欠跟踪到过跟踪)。
答:这一习题有一定的难度,需对间隙蚀除特性曲线和线切割加工伺服进给系统有一定深度的理解才行。
间隙蚀除特性曲线是蚀除速度和放电间隙(间隙平均电压)的关系曲线(参见第二章电火花加工的伺服进给)。
线切割加工时,调节伺服进给量的大小,可以在一定程度上改变平均放电间隙。
例如把进给速度人为调慢,处于"欠进给"状态,则平均放电间隙偏大,反之,进给速度过高,"过进给"时,则放电间隙偏小。
问答题1、简述电火花线切割的加工原理。
2、数控电火花线切割机床的快走丝与慢走丝方式有什么不同?3、电火花线切割工艺参数有哪些?参数的选取总体原则是什么?4、目前的常用的电极丝有哪些?各自有什么特点?如何选取电极丝的直径?编程题如图一落料零件,用3B格式分别编写该零件的凸模线切割加工程序。
要求:3B 格式不考虑补偿问题答案问答题1.电火花线切割加工也是通过电极和工件之间脉冲放电时的电腐蚀作用,对工件进行加工的一种工艺方法。
在加工中,线电极以一定的速度不断地运动(即走丝运动),工件安装在工作台上,由数控伺服电机驱动,在X、Y坐标方向实现切割进给,使线电极沿着加工轨迹对工件进行切割加工。
电蚀产物则由循环流动的工作液带走。
2.快走丝线切割机床的电极丝运行速度快(300~700m/min),且双向往返循环地运行,加工效率高。
慢走丝线切割机床的运丝速度慢(3~15m/min),电极丝只作单向运行,不重复使用,加工精度高。
3.工艺参数主要包括脉冲宽度、脉冲间隙、峰值电流等电参数和进给速度、走丝速度等机械参数。
在加工中应综合考虑各参数对加工的影响,合理地选择加工参数,在保证加工精度的前提下,提高生产率,降低加工成本。
4.目前快走丝机床常用的电极丝主要有钼丝和钨丝,广泛使用钼丝,线径为0.06~0.25mm。
钨丝耐腐蚀性好,抗拉强度高,但价格昂贵,只用于各种窄缝的细微加工。
慢走丝机床的线电极一般使用黄铜丝,线径为0.1~0.3mm。
电极丝的直径可根据工件加工切缝的宽窄、工件厚度和拐角尺寸来选择。
一般情况下,加工带尖角、窄缝的小型工件选用直径小的电极丝;加工厚大工件则选用直径较大的电极丝,可提高切割速度。
编程题3B指令程序:B0 B10000 B10000 Gy L2B40000 B0 B40000 Gx L1B10000 B90000 B90000 Gy L1B30000 B40000 B60000 Gx NR1B10000 B90000 B90000 Gy L4 B0 B10000 B10000 Gy L4。
第3章模具电火花加工技术作业题一、选择题1.电火花线切割加工的特点有()A.不必考虑电极损耗B.不能加工精密细小、形状复杂的工件C.不能加工盲孔类和阶梯型面类工件D.不需要制造电极2.对于线切割加工,下列说法正确的有()A.线切割加工圆弧时,其运动轨迹是折线B.线切割加工斜线时,其运动轨迹是斜线C.加工斜线时,取加工的终点为切割坐标系的原点D.加工圆弧时,取圆心为切割坐标系的原点3.线切割加工数控程序编制时,下列计数方向的说法正确的是()A.斜线终点坐标(Xe,Y e)当│Y e│>│Xe│时,计数方向取GyB.斜线终点坐标(Xe,Y e)当│Xe│>│Y e│时,计数方向取GyC.圆弧终点坐标(Xe,Y e)当│Xe│>│Y e│时,计数方向取GyD.圆弧终点坐标(Xe,Y e)当│Xe│<│Y e│时,计数方向取Gy4.线切割加工编程时,计数长度应()A.以μm为单位B.以mm为单位C.写足四位数D.写足五位数E.写足六位数5.加工斜线OA,设起点O在切割坐标原点,终点A的坐标为Xe=17mm,Y e=5mm,其加工程序为()A.B17B5B17GxL1B.B17000B5000B017000GxL1C.B17000B5000B017000GyL1D.B17000B5000B005000GxL1E.B17B5B17000GxL16.加工半圆AB,切割方向从A到B,起点坐标A(-5,0),终点坐标B(5,0),其加工程序为()A.B5000BB010000GxSR2B.B5000BB10000GySR2C.B5000BB010000GxSR2D.BB5000B01000GySR2E.B5BB010000GxSR27 .要使脉冲放电能够用于尺寸加工,必须满足的条件()A.工具电极和工件表面之间放电间隙尽量小B.脉冲放电具有脉冲性、间歇性C.要持续放电D.脉冲放电在一定绝缘性能的液体介质中进行8.电火花加工的特点有()A.不受材料硬度的限制B.电极和工件之间的作用力大C.要持续放电D.加工部分不易形成残留变质层9.影响极性效应的主要因素有()A.脉冲宽度B.电极材料C.工件材料的硬度D.放电间隙10.要提高加工的工件表面质量,应考虑()A.使脉冲宽度增大B.电流峰值减小C.单个脉冲能量减小D.放电间隙增大11.提高电火花加工的生产率应采取的措施有()A.减小单个脉冲能量B.提高脉冲频率C.增加单个脉冲能量D.合理选择电极材料二、判断题:1.电火花加工必须采用脉冲电源。
第一章绪论1.从特种加工的发生和发展来举例分析科学技术中有哪些事例是"物极必反" 有哪些事例是"坏事有时变为好事"答:这种事例还是很多的.以"物极必反"来说,人们发明了螺旋桨式飞机,并不断加大螺旋桨的转速和功率以提高飞机的飞行速度和飞行高度.但后来人们发现证实螺旋桨原理本身限制了飞机很难达到音速和超音速,随着飞行高度愈高,空气愈稀薄,螺旋桨的效率愈来愈低,更不可能在宇宙空间中飞行.于是人们采用爆竹升空的简单原理研制出喷气式发动机取代了螺旋桨式飞行器,实现了洲际和太空飞行.由轮船发展成气垫船,也有类似规律.以"坏事变好事"来说,火花放电会把接触器、继电器等电器开关的触点烧毛、损蚀,而利用脉冲电源瞬时、局部的火花放电高温可用作难加工材料的尺寸加工.同样,铝饭盒盛放咸菜日久会腐蚀穿孔,钢铁器皿、小刀等在潮湿的环境下会腐蚀.钢铁在风吹雨淋时遭受锈蚀,海洋船舰的钢铁船体为了防止海水的腐蚀,得消耗巨资进行防锈、防蚀.人们研究清楚钢铁电化学锈蚀的原理后,创造了选择性阳极溶解的电解加工方法.这些都是"坏事变好事"的实例.2.试列举几种采用特种加工工艺之后,对材料的可加工性和结构工艺性产生重大影响的实例.答:这类实例是很多的,例如:⑴硬质合金历来被认为是可加工性较差的材料,因为普通刀具和砂轮无法对它进行切削磨削加工,只有碳化硅和金刚石砂轮才能对硬质合金进行磨削.可是用电火花成形加工或电火花线切割加工却可轻而易举地加工出各式内外圆、平面、小孔、深孔、窄槽等复杂表面,其生产效率往往高于普通磨削加工的生产率.更有甚者,金刚石和聚晶金刚石是世界上最硬的材料,过去把它作为刀具和拉丝模具等材料只有用金刚石砂轮或磨料"自己磨自己",磨削时金刚石工具损耗很大,正是硬碰硬两败俱伤,确实是可加工性极差.但特种加工中电火花可成形加工聚晶金刚石刀具,工具,而激光加工则不但"削铁如泥"而且可"削金刚石如泥".在激光加工面前,金刚石的可加工性和钢铁差不多了.对过去传统概念上的可加工性,的确需要重新评价.(2)对结构工艺性,过去认为方孔,小孔,小深孔,深槽,窄缝以及细长杆,薄壁等低刚度零件的结构工艺性很差,在结构设计时应尽量避免.对E字形的硅钢片硬质合金冲模,由于90*内角很难磨削,因此常采用多块硬质合金拼镶结构的冲模.但采用电火花成形加工或线切割数控加工,则很容易加工成整体硬质合金的E形硅钢片冲模,特种加工可使某些结构工艺性由"差"变"好".3.工艺和特种加工工艺之间有何关系(应该说如何正确处理常规工艺和特种加工之间的差别)答:一般而言,常规工艺是在切削,磨削,研磨等技术进步中形成和发展起来的行之有效的实用工艺,而且今后也始终是主流工艺.但是随着难加工的新材料,复杂表面和有特殊要求的零件愈来愈多,常规,传统工艺必然会有所不适应.所以可以认为特种加工工艺是常规加工工艺的补充和发展.特种加工工艺可以在特定的条件下取代一部分常规加工工艺,但不可能取代和排斥主流的常规加工工艺.第二章电火花加工1.两金属在(1)在真空中火花放电;(2)在空气中;(3)在纯水(蒸馏水或去离子水)中;(4)在线切割乳化液中;(5)在煤油中火花放电时,在宏观和微观过程以及电蚀产物方面有何相同和相异之处答:(1)两金属在真空中火花放电时,当电压(电位差)超过一定时即产生"击穿",电子由"-"极逸出飞向"+"极,由于真空中没有物质阻挡电子的运动,所以没有正离子形成,没有发热的放电"通道"的概念,示波器,显象管中电子流的运动与此类似.基本上没有"电蚀产物"生成.(2)两金属在空气中放电的例子是电火花表面强化,涂覆.电焊,等离子切割,等离子焊等,也是在空气中放电,利用电子流在空气中撞击气体原子形成放电通道,在通道中和工件表面产生大量的热能用于强化,涂覆,切割和焊接.(3)在纯水,蒸馏水或去离子水中,两金属间电火花放电与在煤油中类似,只是水分子,原子受电子,正离子撞击发热气化,最后分解为氧原子和氢原子(分子),而不像煤油中会分解出碳原子(碳黑微粒)和氢气等.(4),(5)在乳化液中和煤油中放电过程,详见教材中有关章节,不再另行论述.2.有没有可能或在什么情况下可以用工频交流电源作为电火花加工的脉冲直流电源在什么情况下可用直流电源作为电火花加工用的脉冲直流电源(提示:轧辊电火花对磨,齿轮电火花跑合时,不考虑电极相对磨损的情况下,可用工频交流电源;在电火花磨削,切割下料等工具,工件间有高速相对运动时,可用直流电源代替脉冲电源,但为什么)答:如提示所述,在不需要"极性效应",不需要考虑电极损耗率等的情况下,可以直接用220V的50HZ交流电作为脉冲电源进行轧辊电火花对磨和齿轮电火花跑合等.不过回路中应串接限流电阻,限制放电电流不要过大.如需精规准对磨或跑合,则可在交流工频电源上并联RC电路(R=500-1000,C=0.1-0.01),再接到两个工件上.在用高速转动的金属轮或圆片作电火花磨削,电火花切割,下料时,如果可以不计电极损耗率,则就可以用全波整流或整流后并联电解电容滤波的直流电源进行电火花磨削.由于工具电极高速转动,所以一般不会产生稳定电弧烧伤工件.最好是经调压变压器降压到5-100V再整流供磨削之用,一则可以调节电压或电流,二则和220V交流电源隔离,以保障人身避免触电的危险.3.电火花加工时的自动进给系统和车,钻,磨削时的自动进给系统,在原理上,本质上有何不同为什么会引起这种不同答:电火花加工时工具电极和工件间并不接触,火花放电时需通过自动调节系统保持一定的放电间隙,而车,钻,磨削时是接触加工,靠切削力把多余的金属除去,因此进给系统是刚性的,等速的,一般不需要自动调节.4.电火花共轭同步回转加工和电火花磨削在原理上有何不同工具电极和工件上的瞬间放电之间有无相对移动加工内螺纹时为什么不会"乱扣" 用铜螺杆做工具电极,在内孔中用平动法加工内螺纹,在原理上和共轭同步回转法有何异同答:不同之处在于电火花共轭同步回转加工时:(1)工具电极和工件的转动方向相同;(2)转速严格相等(或成倍角,比例关系);(3)工具和工件上瞬时放电点之间有很慢的相对移动.而电火花磨削时工具和工件可以同向或反向转动;工具和工件的转速并不相同,磨削点之间有很大的相对移动.加工内螺纹时,其所以不会"乱扣",是因为加工中工具电极和工件的转向和转速相等,工具和工件圆周表面上有着"各点对应"的关系,所以能把工具表面的螺纹形状复制到工件表面上去而不会"乱扣".在内孔中用平动法加工内螺纹,本质上和共轭同步回转法相同,不同之处在于平动法加工时工件不转动而代之以工具电极在平动头中作"公转"行星式运动,其内外圆上"各点对应"的规则仍然存在.5,电火花加工时,什么叫做间隙蚀除特性曲线粗,中,精加工时,间隙蚀除特性曲线有何不同脉冲电源的空载电压不一样时(例如80V,100V,300V三种不同的空载电压),间隙曲线有何不同试定性,半定量地作图分析之.答:间隙蚀除特性曲线是电火花放电间隙蚀除速度和放电间隙大小(间隙平均电压的大小)之间的关系,此关系可以定量地用作图法画成间隙蚀除特性曲线.粗,中,精加工时,由于脉宽,峰值电流等电规准不同,同样大小间隙的蚀除速度也就不一样,总的来说,粗加工时蚀除速度较大,上凹的间隙蚀除特性曲线就高于中,精加工的曲线.当脉冲电源的空载电压不一样时,例如电压较高为300V时,其击穿间隙,平均放电间隙都大于100V或80V的放电间隙,因此横坐标上的A点(电火花击穿间隙)将大于100V或80V时的间隙.间隙特征曲线原点不动,整个曲线稍向右移.同理,80V空载电压的间隙特征曲线的A点将偏向左边.S/ m/V6,在电火花加工机床上用Ф10mm的纯铜杆加工Ф10mm的铁杆,加工时两杆的中心矩偏距5mm,选用=200 s, i=5.4A,各用正极性和负极性加工10min, 试画出加工后两杆的形状,尺寸,电极侧面间隙大小和表面粗糙度值(提示:利用电火花加工工艺参数曲线图表来测算).答:加工示意图见图2-1a.设先用正极性加工,加工后的图形见图b,负极损耗较大;负极性加工后的图形见图c,正极工具损耗较小.具体数据请自行在图中标明,并与书中工艺曲线图表进行对照比较).图2-17,电火花加工一个纪年章浅型腔花模具,设花纹模电极的面积为10mm×20mm=200,花纹的深度为0.8㎜,要求加工出模具的深度为1㎜,表面粗糙度为=0.63 m,分粗,中,精三次加工,试选择每次的加工极性,电规准脉宽,峰值电流,加工余量及加工时间,并列成一表(提示:用电火花加工工艺参数曲线图表来计算).答:可按书中电火花加工工艺曲线图表选择粗,中,精加工的规准.例如:极性脉宽脉间峰值电流加工余量加工后表面粗糙度时间粗加工(可不加抬刀)负600 s100 s10A0.9㎜3 m约30min中加工(加抬刀)负100 s50 s4A0.08㎜1.25 m30min 精加工(加正20 s50 s2A0.02㎜30min答:不同之处在于电火花共轭同步回转加工时:(1)工具电极和工件的转动方向相同;(2)转速严格相等(或成倍角,比例关系);(3)工具和工件上瞬时放电点之间有很慢的相对移动.而电火花磨削时工具和工件可以同向或反向转动;工具和工件的转速并不相同,磨削点之间有很大的相对移动.加工内螺纹时,其所以不会"乱扣",是因为加工中工具电极和工件的转向和转速相等,工具和工件圆周表面上有着"各点对应"的关系,所以能把工具表面的螺纹形状复制到工件表面上去而不会"乱扣".在内孔中用平动法加工内螺纹,本质上和共轭同步回转法相同,不同之处在于平动法加工时工件不转动而代之以工具电极在平动头中作"公转"行星式运动,其内外圆上"各点对应"的规则仍然存在.第三章电火花线切割加工1.电火花线切割时,粗,种,精加工时生产率的大小和脉冲电源的功率,输出电流的大小有关.用什么方法衡量,判断脉冲电源加工性能的好坏(绝对性能和相对性能)答:可用单位电流(每安培电流)的生产率来衡量,即可客观地判断脉冲电源加工性能的好坏.例如某脉冲电源峰值电流25A时的切割速度为100mm2/min,另一电源峰值电流27A时切割速度为106mm2/min,则前者的相对生产率为100/25=4mm2/min,优于后者106/27=3.9mm2/min .又如某线切割脉冲电源3A s时切割速度为100mm2/min,另一电源3,5A时为124mm2/min,则前者相对切割速度为33.3mm2/min,后者35.5mm2/min.2.电火花加工和线切割加工时,如何计算脉冲电源的电能的利用率试估计一般线切割方波脉冲电源的电能利用率答:设脉冲电源的空载电压为100V ,加工时火花放电间隙的维持电压为25V则消耗在晶体管限流电阻上的电压为100-25=75V,由此可以算出电能利用率:有用能量:输入能量=25:100=1:4=25%能量的消耗率为:损耗能量:输入能量=75:100=3:4=75%可见75%的能量损耗在限流电阻的发热上.3.设计一个测量,绘制数控线切割加工的间隙蚀除特性曲线的方法(提示:使线切割等速进给,由欠跟踪到过跟踪).答:这一习题有一定的难度,需对间隙蚀除特性曲线和线切割加工伺服进给系统有一定深度的理解才行.间隙蚀除特性曲线是蚀除速度和放电间隙(间隙平均电压)的关系曲线(参见第二章电火花加工的伺服进给).线切割加工时,调节伺服进给量的大小,可以在一定程度上改变平均放电间隙.例如把进给速度人为放慢,处于"欠进给"状态,则平均放电间隙偏大,反之,进给速度过高,"过进给"时,则放电间隙偏小.测绘间隙蚀除特性曲线时,利用"改变预置进给速度"来改变放电间隙的大小.实际上放电间隙的大小(绝对值)很难测量,但可以用加工时的平均间隙电压大小来相对测量间隙值的大小.为此,要在工件和钼丝(导电块)或直接在电源输出端并一个满刻度100V(用于测空载,偏空载时的开路间隙电压),20V(用于测偏短路时的间隙电压)的直流电压表.实际测绘时,先不用线切割机床的"自动档"(伺服)进给,而采用"人工档"(等速进给)进给功能.最初用较慢的等速进给速度进行切割,此时处于"欠跟踪"的进给状态,待切割稳定后就记下进给速度和此时的间隙平均电压,在坐标上作出曲线上的某一点.以后稍微调快进给速度(仍为等速进给),同样测得第二,三```点的数据.当调节到进给速度约等于蚀除速度时,此时即为最佳状态 B 点放电间隙为最佳放电间隙SB 此时的切割速度为最大.当以更大的进给速度(等速)切割时,由于没有伺服功能,进给速度大于可能的蚀除速度,放电间隙逐步减小,最后即将形成短路,放电间隙为零.此时应尽快停止进给,并事先作好记录.在曲线最高点B只右,用上述方法比较容易做出间隙蚀除特性曲线的右半部分.但B点左边的曲线,因放电间隙逐步减小并趋于短路,易把钼丝顶弯,因此应多加小心.4.一般线切割加工机床的进给调解特性曲线和电火花加工机床的进给特性曲线有何不同与有短路回退功能的线切割加工机床的进给调解特性曲线又有什么不同答:一般线切割机床的进给的进给系统,往往没有短路回退功能,或短路后经一定时间例如30s后仍不能自动消除短路状态,则回退256步(相当于0.256 mm),如仍不能消除短路,则自动停止进给或同时报警,这与电火花成型加工机床遇短路即退回不一样.上述无短路回退功能的线切割机床的进给特性曲线就不会有横坐标左下部分的曲线,亦即工具电极(钼丝)的进给速度vd没有负值.即使有短路回退功能的线切割机床,短路后的回退速度是固定的(不象电火花成型加工机床那样短路后将以较高的速度vd0回退),所以进给调节特性曲线的左下部为窄小矩形,即放电间隙较小时,进给速度vd《0,一旦完全短路后,钼丝才低速(恒速)回退.5.设计一个测量,绘制数控线切割加工机床的进给调解特性曲线的方法(提示:在线切割机床上做空载模拟实验.用可调的的直流电源模拟火花间隙的平均电压).答:这一习题也有一定难度,需对线切割机床的变频进给系统有一定的了解.线切割机床的进给速度vd是由火花放电间隙的平均电压ue来决定的.ue越大,vd亦大,ue小vd也小,ue=0,vd=0或等速回退.为此可以用"模拟法"来测绘线切割加工机床的进给调解特性曲线.具体的的方法是:使线切割机床处于加工状态,可不开丝筒,不开高频电源,但应使工作台处于"人工"等速进给状态.此时工作台进给的"取样电压",并不是来自火花放电间隙的平均电压ue(ue再经电阻分压成10~12v的电压,经"变频调节"电位器送至"压—频"(u-f)转换器,将此低电压u转换成进给脉冲,频率为f,另工作台进给),而是由+12V的外加电压,经"变频调节"电位器调压输入至"压—频"(u-f)转换器.低电压0V相当于间隙短路,最高10~12V相当于间隙开路状态.可以将此电压由低向高调节,例如0V,2V,4V,6V,8V,10V……直至12V,模拟不同的ue.记录下每种不同电压时的工作台进给速度(可以从控制器面板数显表上测得),然后即可绘制出进给调节特性曲线.6.今拟用数控线切割加工有8个齿的爪牙离合器,试画出其工艺示意图并编制出相应的线切割3B相应程序.答:由于爪牙离合器工件是圆筒形的,端面上需切割出8个爪牙方齿,故切割时必须有一个数控回转工作台附件.办法为先在圆套筒上钻一个∮1~2mm 的穿丝孔,装夹好工件后,调整到穿丝孔为最高点时穿丝,回转台转动切除爪牙的端面,见示意图.(俯视图)切割的程序(一次切出凹,凸两个爪牙离合器)为:BBBJ=穿丝孔距离GXL3(x向移动)BBBJ=1/2齿宽GYL4(y向转动)BBBJ=齿深GXL3(x向移动)BBBJ=齿宽GYL4(y向转动)BBBJ=齿深GXL1(x向移动) BBBJ=齿宽GYL4(y向转动)第四章电化学加工1.从原理和机理上来分析,电化学加工有无可能发展成为"纳米级加工"或"原子级加工"技术?原则上要采用哪些措施才能实现?答:由于电化学加工从机理上看,是通过电极表面逐层地原子或分子的电子交换,使之在电解液中"阳极溶解"而被去除来实现加工的,可以控制微量、极薄层"切削"去除。
电火花线切割试题一、填空题1、是直接利用电能、光能、声能、热能、化学能、电化学能及特殊机械能等多种形式的能量实现的工艺方法来完成对零件的加工成型。
2、电火花线切割加工的基本原理是用移动的作电极,对工件进行,切割成形。
3、数控电火花线切割机床能加工各种高硬度﹑高强度﹑高韧度和高熔点的。
4、第一台实用的电火花加工装置的是1960年,的拉扎林科夫妇发明的。
5、电火花线切割加工中被切割的工件作为,电极丝作为。
6、根据走丝速度,电火花线切割机通常分为两大类:一类是另一类是。
7、高速走丝线切割机主要由、、三大部分组成。
8、高速走丝电火花线切割机的导电器有两种:一种是的,电极丝与导电器的圆柱面接触导电,可以轴向移动和圆周转动以满足多次使用的要求;另一种是的薄片,电极丝与导电器的大面积接触导电,方形薄片的移动和圆形薄片的转动可满足多次使用的要求。
9、线切割加工中常用的电极丝有、、和。
10、线切割加工时,工件的装夹方式一般采用。
11、电火花线切割加工常用的夹具主要有和。
12、导电器的材料都采用硬质合金,即。
13、脉冲电源波形及三个重要参数、、。
14、电加工的工作液循环系统由循环导管、工作液箱和等组成。
15、张力调节器的作用就是也称恒张力机构。
16、数控电火花线切割机床的编程,主要采用ISO编程、、自动编程三种格式编写。
17、数控线切割机床U、V移动工作台,是具有加工功能的电火花线切割机床的一个组成部分。
18、电火花线切割3B编程格式中,B表示。
19、线切割3B格式编程中计数长度是在计数方向的基础上确定的, 是被加工的直线或圆弧在计数方向的坐标轴上投影的,单位为μm。
20、线切割3B格式编程中加工直线时有四种加工指令:。
21、线切割3B格式编程中加工顺圆弧时由四种加工指令: 。
22、线切割3B格式编程中加工逆圆弧时也有四种加工指令:NR1,NR2, ,NR4 。
23、线切割的加工工艺主要是和机械参数的合理选择。
24、电火花线切割加工工艺指标、和表面粗糙度。
第三章电火花线切割加工
1.电火花线切割时,粗、中、精加工时的生产率的大小和脉冲电源的功率、输出电流的大小有关。
用什么办法来衡量、判断脉冲电源加工性能的好坏(绝对性能和相对性能)?
答:可用单位电流(每安培电流)的生产率来衡量,即可客观地判断脉冲电源加工性能的好坏。
例如某脉冲电源峰值电流25A时的切割速度为100mm2/min,另一电源峰值电流27A时切割速度为106mm2/min,则前者的相对生产率为100/25=4mm2/min,优于后者106/27=3.9mm2/min。
又如某线切割脉冲电源3A时切割速度为100mm2/min,另一电源3.5A 时为124mm2/min,则前者相对切割速度为33.3mm2/A·min,低于后者35.5mm2/A·min。
2.电火花加工和线切割加工时,如何计算脉冲电源的电能的利用率?试估计一般线切割方波脉冲电源的电能利用率?
答:设脉冲电源的空载电压为100V,加工时火花放电间隙的维持电压为25V,则消耗在晶体管限流电阻上的电压为100-25=75V,由此可以算出电能利用率为:
有用能量:输入能量=25:100=1:4=25%
能量的消耗率为:
损耗能量:输入能量=75:100=3:4=75%
可见75%的能量损耗在限流电阻的发热上。
3.设计一个测量、绘制数控线切割加工的间隙蚀除特性曲线的方法(提示:使线切割等速进给,由欠跟踪到过跟踪)。
答:这一习题有一定的难度,需对间隙蚀除特性曲线和线切割加工伺服进给系统有一定深度的理解才行。
间隙蚀除特性曲线是蚀除速度和放电间隙(间隙平均电压)的关系曲线(参见第二章电火花加工的伺服进给)。
线切割加工时,调节伺服进给量的大小,可以在一定程度上改变平均放电间隙。
例如把进给速度人为调慢,处于“欠进给”状态,则平均放电间隙偏大,反之,进给速度过高,“过进给”时,则放电间隙偏小。
测绘间隙蚀除特性曲线时,利用“改变预置进给速度”来改变放电间隙的大小。
实际上放电间隙的大小(绝对值)很难测量,但可以用加工时的平均间隙电压大小来相对测量间隙值的大小。
为此,要在工件和钼丝(导电块)或直接在电源输出端并一个满刻度100V(用于测空载、偏空载时的开路间隙电压)、20V(用于测偏短路时的间隙电压)的直流电压表。
实际测绘时,先不用线切割机床的“自动档”(伺服)进给,而采用“人工档”(等速进给)进给功能。
最初用较慢的等速进给速度进行切割,此时处于“欠跟踪”的进给状态,待切割稳定后就记下进给速度和此时的间隙平均电压,在坐标上作出曲线上的某一点。
以后稍微调快进给速度(仍为等速进给),同样测得第二、三…点的数据。
当调节到进给速度约等于蚀除速度时,此时即为最佳状态B点,放电间隙为最佳放电间隙S B,此时的切割速度为最大。
当以更大的进给速度(等速)切割时,由于没有伺服功能,进给速度大于可能的蚀除速度,放电间隙逐步减小,最后即将形成短路,放电间隙为零。
此时应尽快停止进给,并事先做好记录。
在曲线最高点B之右,用上述方法比较容易做出间隙蚀除特性曲线的右半部分。
但B 点左边的曲线,因放电间隙逐步减小并趋于短路,易把钼丝顶弯,因此应多加小心。
4.一般线切割加工机床的进给调解特性曲线和电火花加工机床的进给特性
曲线有何不同?与有短路回退功能的线切割加工机床的进给调解特性曲线又有什么不同?
答:一般线切割机床的进给系统,往往没有短路回退功能,或短路后经一定时间例如30s后仍不能自动消除短路状态,则回退256步(相当于0.256mm),如仍不能消除短路,则自动停止进给或同时报警,这与电火花成形加工机床遇短路即退回不一样。
上述无短路回退功能的线切割机床的进给调解特性曲线就不会有横坐标左下部分的曲线,亦即工具电极(钼丝)的进给速度υd没有负值。
即使有短路回退功能的线切割机床,短路后的回退速度是固定的(不像电火花成形加工机床那样短路后将以较高的速度υd0回退),所以进给调节曲线特征曲线的左下部为窄小矩形,即放电间隙较小时,进给速度υd≈0,一旦完全短路后,钼丝才低速(恒速)回退。
5.设计一个测量、绘制数控线切割加工机床的进给调解特性曲线的方法(提示:在线切割机床上作空载模拟试验。
用可调的直流电源模拟火花间隙的平均电压)。
答:这一习题也有一定难度,需对线切割机床的变频进给系统有一定的了解。
线切割机床的进给速度υd是由火花放电间隙的平均电压u e来决定的。
u e越大,υd亦大,u e小υd也小,u e =0,υd =0或等速回退。
为此可以用“模拟法”来测绘线切割加工机床的进给调解特性曲线。
具体的方法是:使线切割机床处于加工状态,可不开丝筒、不开高频电源,但应使工作台处于“人工”等速进给状态。
此时工作台进给的“取样电压”,并不是来自火花放电间隙的平均电压u e(u e再经电阻分压成10~12V的电压,经“变频调节”电位器送至“压—频”(u-f)转换器,将此低电压u转换成进给脉冲,频率为f,令工作台进给),而是由+12V的外加电压,经“变频调节”电位器调压输入至“压—频”(u-f)转换器。
低电压0V相当于间隙短路,最高10~12V相当于间隙开路状态。
可以将此电压由低向高调节,例如0V、2V、4V、6V、8V、10V…直至12V,模拟不同的u e。
记录下每种不同电压时的工作台进给速度(可以从控制器面板数显表上测得),然后即可绘制出进给调节特性曲线。
6.今拟用数控线切割加工有8个齿的爪牙离合器,试画出其工艺示意图并编制出相应的线切割3B程序。
答:由于爪牙离合器工件是圆筒形的,端面上需切割出8个爪牙方齿,故切割时必须有一个数控回转工作台附件。
办法为先在圆套筒上钻一个φ1~2mm的穿丝孔,装夹好工件后,调整到穿丝孔为最高点时穿丝,回转台转动切除爪牙的端面,见示意图。
数控回转台
爪牙侧面
(俯视图)
切割的程序(一次切出凸、凹两个爪牙离合器)为:
1) BBBJ=穿丝孔距离G x L 3(x 向移动)
2) BBBJ=1/2齿宽G y L 4(y 向转动)
3) BBBJ=齿深G x L 3(x 向移动)
4) BBBJ=齿宽G y L 4(y 向转动)
5) BBBJ=齿深G x L 1(x 向移动)
6) BBBJ=齿宽G y L 4(y 向转动)
7) ……。