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產品知識

數控機床主要特點

數控機床的操作和監控全部在這個數控單元中完成,它是數控機床的大腦。與普通機床相比,數控機床有如下特點:

1、對加工對象的適應性強,適應模具等產品單件生產的特點,為模具的制造提供了合適的加工方法;

2、加工精度高,具有穩定的加工質量;

3、可進行多坐標的聯動,能加工形狀復雜的零件;

4、加工零件改變時,一般只需要更改數控程序,可節省生產準備時間;

5、機床本身的精度高、剛性大,可選擇有利的加工用量,生產率高(一般為普通機床的3~5倍);

6、機床自動化程度高,可以減輕勞動強度;

7、有利于生產管理的現代化。數控機床使用數字信息與標準代碼處理、傳遞信息,使用了計算機控制方法,為計算機輔助設計、制造及管理一體化奠定了基礎;

8、對操作人員的素質要求較高,對維修人員的技術要求更高;

9、可靠性高。

數控機床與傳統機床相比,具有以下一些特點。

1、具有高度柔性

在數控機床上加工零件,主要取決于加工程序,它與普通機床不同,不必制造,更換許多模具、夾具,不需要經常重新調整機床。因此,數控機床適用于所加工的零件頻繁更換的場合,亦即適合單件,小批量產品的生產及新產品的開發,從而縮短了生產準備周期,節省了大量工藝裝備的費用。

2、加工精度高

數控機床的加工精度一般可達0.05—0.1MM,數控機床是按數字信號形式控制的,數控裝置每輸出一脈沖信號,則機床移動部件移動一具脈沖當量(一般為0.001MM),而且機床進給傳動鏈的反向間隙與絲桿螺距平均誤差可由數控裝置進行曲補償,因此,數控機床定位精度比較高。

3、加工質量穩定、可靠

加工同一批零件,在同一機床,在相同加工條件下,使用相同刀具和加工程序,刀具的走刀軌跡完全相同,零件的一致性好,質量穩定。

4、生產率高

數控機床可有效地減少零件的加工時間和輔助時間,數控機床的主軸聲速

5、改善勞動條件

數控機床加工前是經調整好后,輸入程序并啟動,機床就能有自動連續地進行加工,直至加工結束。操作者要做的只是程序的輸入、編輯、零件裝卸、刀具準備、加工狀態的觀測、零件的檢驗等工作,勞動強度大降低,機床操作者的勞動趨于智力型工作。另外,機床一般是結合起來,既清潔,又安全。

6、利用生產管理現代化

數控機床的加工,可預先估計加工時間,對所使用的刀具、夾具可進行規范化,現代化管理,易于實現加工信息的標準化,已與計算機輔助設計與制造(CAD/CAM)有機地結合起來,是現代化集成制造技術的基礎。

基本組成

數控機床的基本組成包括加工程序載體、數控裝置、伺服驅動裝置、機床主體和其他輔助裝置。下面分別對各組成部分的基本工作原理進行概要說明。

加工程序載體

數控機床工作時,不需要工人直接去操作機床,要對數控機床進行控制,必

高速數控機床

須編制加工程序。零件加工程序中,包括機床上刀具和工件的相對運動軌跡、工藝參數(進給量主軸轉速等)和輔助運動等。將零件加工程序用的格式和代碼,存儲在一種程序載體上,如穿孔紙帶、盒式磁帶、軟磁盤等,通過數控機床的輸入裝置,將程序信息輸入到CNC單元。

數控裝置

數控裝置是數控機床的核心?,F代數控裝置均采用CNC(Computer Numerical Control)形式,這種CNC裝置一般使用多個微處理器,以程序化的軟件形式實現數控功能,因此又稱軟件數控(Software NC)。CNC系統是一種位置控制系統,它是根據輸入數據插補出理想的運動軌跡,然后輸出到執行部件加工出所需要的零件。因此,數控裝置主要由輸入、處理和輸出三個基本部分構成。而所有這些工作都由計算機的系統程序進行合理地組織,使整個系統協調地進行工作。

1)輸入裝置:將數控指令輸入給數控裝置,根據程序載體的不同,相應有不同的輸入裝置。主要有鍵盤輸入、磁盤輸入、CAD/CAM系統直接通信方式輸入和連接上級計算機的DNC(直接數控)輸入,現仍有不少系統還保留有光電閱讀機的紙帶輸入形式。

(1)紙帶輸入方式??捎眉垘Ч怆婇喿x機讀入零件程序,直接控制機床運動,也可以將紙帶內容讀入存儲器,用存儲器中儲存的零件程序控制機床運動。

(2)MDI手動數據輸入方式。操作者可利用操作面板上的鍵盤輸入加工程序的指令,它適用于比較短的程序。

在控制裝置編輯狀態(EDIT)下,用軟件輸入加工程序,并存入控制裝置的存儲器中,這種輸入方法可重復使用程序。一般手工編程均采用這種方法。

在具有會話編程功能的數控裝置上,可按照顯示器上提示的問題,選擇不同的菜單,用人機對話的方法,輸入有關的尺寸數字,就可自動生成加工程序。

(3)采用DNC直接數控輸入方式。把零件程序保存在上級計算機中,CNC系統一邊加工一邊接收來自計算機的后續程序段。DNC方式多用于采用CAD/CAM軟件設計的復雜工件并直接生成零件程序的情況。

2)信息處理:輸入裝置將加工信息傳給CNC單元,編譯成計算機能識別的由信息處理部分按照控制程序的定,逐步存儲并進行處理后,通過輸出單元發出位置和速度指令給伺服系統和主運動控制部分。CNC系統的輸入數據包括:零件的輪廓信息(起點、終點、直線、圓弧等)、加工速度及其他輔助加工信息(如換刀、變速、冷卻液開關等),數據處理的目的是完成插補運算前的準備工作。數據處理程序還包括刀具半徑補償、速度計算及輔助功能的處理等。

3)輸出裝置:輸出裝置與伺服機構相聯。輸出裝置根據控制器的命令接受運算器的輸出脈沖,并把它送到各坐標的伺服控制系統,經過功率放大,驅動伺服系統,從而控制機床按規定要求運動。

伺服與測量反饋系統

伺服系統是數控機床的重要組成部分,用于實現數控機床的進給伺服控制和主軸伺服控制。伺服系統的作用是把接受來自數控裝置的指令信息,經功率放大、整形處理后,轉換成機床執行部件的直線位移或角位移運動。由于伺服系統是數控機床的后環節,其性能將直接影響數控機床的精度和速度等技術指標,因此,對數控機床的伺服驅動裝置,要求具有良好的快速反應性能,準確而靈敏地跟蹤數控裝置發出的數字指令信號,并能忠實地執行來自數控裝置的指令,提高系統的動態跟隨特性和靜態跟蹤精度。

伺服系統包括驅動裝置和執行機構兩大部分。驅動裝置由主軸驅動單元、進給驅動單元和主軸伺服電動機、進給伺服電動機組成。步進電動機、直流伺服電動機和交流伺服電動機是常用的驅動裝置。

測量元件將數控機床各坐標軸的實際位移值檢測出來并經反饋系統輸入到機床的數控裝置中,數控裝置對反饋回來的實際位移值與指令值進行比較,并向伺服系統輸出達到設定值所需的位移量指令。

機床主體

機床主機是數控機床的主體。它包括床身、底座、立柱、橫梁、滑座、工作臺、主軸箱、進給機構、刀架及自動換刀裝置等機械部件。它是在數控機床上自動地完成各種切削加工的機械部分。與傳統的機床相比,數控機床主體具有如下結構特點:

1)采用具有高剛度、高抗震性及較小熱變形的機床新結構。通常用提高結構系統的靜剛度、增加阻尼、調整結構件質量和固有頻率等方法來提高機床主機的剛度和抗震性,使機床主體能適應數控機床連續自動地進行切削加工的需要。采取改善機床結構布局、減少發熱、控制溫升及采用熱位移補償等措施,可減少熱變形對機床主機的影響。

2)廣泛采用高性能的主軸伺服驅動和進給伺服驅動裝置,使數控機床的傳動鏈縮短,簡化了機床機械傳動系統的結構。

3)采用高傳動效率、高精度、無間隙的傳動裝置和運動部件,如滾珠絲杠螺母副、塑料滑動導軌、直線滾動導軌、靜壓導軌等。

數控機床輔助裝置

輔助裝置是保證充分發揮數控機床功能所必需的配套裝置,常用的輔助裝置包括:氣動、液壓裝置,排屑裝置,冷卻、潤滑裝置,回轉工作臺和數控分度頭,防護,照明等各種輔助裝置。

技術應用

數控機床是一種裝有程序控制系統的自動化機床,能夠根據已編好的程序,使機床動作并加工零件。它綜合了機械、自動化、計算機、測量、微電子等技術,使用了多種傳感器,在數控機床上應用的傳感器主要有光電編碼器、直線光柵、接近開關、溫度傳感器、霍爾傳感器、電流傳感器、電壓傳感器、液位傳感器、旋轉變壓器、感應同步器、速度傳感器等,主要用來檢測位置、直線位移和角位移、速度、壓力、溫度等。

1、數控機床對傳感器的要求

1)可靠性高和抗干擾性強;

2)滿足精度和速度的要求;

3)使用維護方便,適合機床運行環境;

4)成本低。

不同種類數控機床對傳感器的要求也不盡相同,一般來說,大型機床要求速度響應高,中型和高精度數控機床以要求精度為主。

2、感應同步器的應用

感應同步器是利用兩個平面形繞組的互感隨位置不同而變化的原理制成的。其功能是將角度或直線位移轉變成感應電動勢的相位或幅值,可用來測量直線或轉角位移。按其結構可分為直線式和旋轉式兩種。直線式感應同步器由定尺和滑尺兩部分組成,定尺安裝在機床床身上,滑尺安裝于移動部件上,隨工作臺一起移動;旋轉式感應同步器定子為固定的圓盤,轉子為轉動的圓盤。感應同步器具有較高的精度與分辨力、抗干擾能力強、使用壽命長、維護簡單、長距離位移測量、工藝性好、成本較低等優點。旋轉式感應同步器則被廣泛地用于機床和儀器的轉臺以及各種回轉伺服控制系統中。

加工中心

臺加工中心是1958年由美國卡尼-特雷克公司首先研制成功的。它在數控臥式鏜銑床的基礎上增加了自動換刀裝置,從而實現了工件一次裝夾后即可進行銑削、鉆削、鏜削、鉸削和攻絲等多種工序的集中加工。加工中心是帶有刀庫和自動換刀裝置的一種高度自動化的多功能數控機床。工件在加工中心上經一次裝夾后,能對兩個以上的表面完成多種工序的加工,并且有多種換刀或選刀功能,從而使生產效率大大提高。

加工中心按其加工工序分為鏜銑和車削兩大類,按控制軸數可分為三軸、四軸和五軸加工中心。

維護檢修

延長元器件的壽命和零部件的磨損周期,預防各種故障,提高數控機床的平均無故障率和使用壽命。

使用注意

1、數控機床的使用環境:對于數控機床使其置于有恒溫的環境和遠離震動較大的設備(如沖床)和有電磁干擾的設備;

2、電源要求;

3、數控機床應有操作規程:進行定期的維護、保養,出現故障注意記錄保護現場等;

4、數控機床不宜長期封存,長期會導致儲存系統故障,數據的丟失;

5、注意培訓和配備操作人員、維修人員及編程人員

維護章程

數控系統的維護

1、嚴格遵守操作規程和日常維護制度

2、防止灰塵進入數控裝置內:漂浮的灰塵和金屬粉末容易引起元器件間絕緣電阻下降,從而出現故障甚至損壞元器件。

3、定時清掃數控柜的散熱通風系統

4、經常監視數控系統的電網電壓:電網電壓范圍在額定值的85%~110%。

5、定期更換存儲器用電池

6、數控系統長期不用時的維護:經常給數控系統通電或使數控機床運行溫機程序。

7、備用電路板的維護機械部件的維護

機械部件的維護

1、刀庫及換刀機械手的維護

1)用手動方式往刀庫上裝刀時,要保證裝到位,檢查刀座上的鎖緊是否可靠;

2)嚴禁把超重、超長的刀具裝入刀庫,防止機械手換刀時掉刀或刀具與工件、夾具等發生碰撞;

3)采用順序選刀方式須注意刀具放置在刀庫上的順序是否正確。其他選刀方式也要注意所換刀具號是否與所需刀具一致,防止換錯刀具導致事故發生;

4)注意保持刀具刀柄和刀套的清潔;

5)經常檢查刀庫的回零位置是否正確,檢查主軸回換刀點位置是否到位,并及時調整,否則不能完成換刀動作;

6)開機時,應先使刀庫和機械手空運行,檢查各部分工作是否正常,特別是各行程開關和電磁閥能否正常動作。

2、滾珠絲桿副的維護

1)定期檢查、調整絲杠螺母副的軸向間隙,保證反向傳動精度和軸向剛度;

2)定期檢查絲杠支撐與床身的連接是否松動以及支撐軸承是否損壞。如有以上問題要及時緊固松動部位,更換支撐軸承;

3)采用潤滑脂的滾珠絲杠,每半年清洗一次絲杠上的舊油脂,更換新油脂。用潤滑油潤滑的滾珠絲杠,每天機床工作前加油一次;

4)注意避免硬質灰塵或切屑進入絲杠防護裝置和工作過程中碰擊防護罩,防護裝置一有損壞要及時更換。

3、主傳動鏈的維護

1)定期調整主軸驅動帶的松緊程度;

2)防止各種雜質進入油箱。每年更換一次潤滑油;

3)保持主軸與刀柄連接部位的清潔。需及時調整液壓缸和活塞的位移量;

4)要及時調整配重。

4、液壓系統維護

1)定期過濾或更換油液;

2)控制液壓系統中油液的溫度;

3)防止液壓系統泄漏;

4)定期檢查清洗油箱和管路;

5)執行日常點檢查制度。

5、氣動系統維護

1)清除壓縮空氣的雜質和水分;

2)檢查系統中油霧器的供油量;

3)保持系統的密封性;

4)注意調節工作壓力;

5)清洗或更換氣動元件、濾芯;

故障檢修

在數控機床中,大部分的故障都有資料可查,但也有一些故障,提供的報警信息較含糊甚至根本無報警,或者出現的周期較長,無規律,不定期,給查找分析帶來了很多困難。對這類機床故障,需要對具體情況分析,進行耐心的查找,而且檢查時特別需要機械、電氣、液壓等方面的綜合知識,不然就很難快速、正確地找到故障的真正原因。

加工精度異常故障:系統參數發生變化或改動、機械故障、機床電氣參數未優化電機運行異常、機床位置環異?;蚩刂七壿嫴煌?,是生產中數控機床加工精度異常故障的常見原因,找出相關故障點并進行處理,機床均可恢復正常。生產中經常會遇到數控機床加工精度異常的故障。此類故障隱蔽性強、診斷難度大。

導致此類故障的原因主要有5個方面:

1、機床進給單位被改動或變化;

2、機床各軸的零點偏置(NULLOFFSET)異常;

3、軸向的反向間隙(BACKLASH)異常;

4、電機運行狀態異常,即電氣及控制部分故障;

5、機械故障,如絲桿、軸承、軸聯器等部件。

此外,加工程序的編制、刀具的選擇及人為因素,也可能導致加工精度異常。

機械故障導致的加工精度異常,主要應對以下幾方面逐一進行檢查。

1、檢查機床精度異常時正運行的加工程序段,特別是刀具長度補償、加工坐標系(G54~G59)的校對及計算。

2、在點動方式下,反復運動Z軸,經過視、觸、聽對其運動狀態診斷,發現Z向運動聲音異常,特別是快速點動,噪聲更加明顯。由此判斷,機械方面可能存在隱患。

故障排除

1、初始化復位法:一般情況下,由于瞬時故障引起的系統報警,可用硬件復位或開關系統電源依次來清除故障,若系統工作存貯區由于掉電,拔插線路板或電池欠壓造成混亂,則必須對系統進行初始化清除,清除前應注意作好數據拷貝記錄,若初始化后故障仍無法排除,則進行硬件診斷。

2、參數更改,程序更正法:系統參數是確定系統功能的依據,參數設定錯誤就可能造成系統的故障或某功能無效。有時由于用戶程序錯誤亦可造成故障停機,對此可以采用系統的塊搜索功能進行檢查,改正所有錯誤,以確保其正常運行。

3、調節,佳化調整法:調節是一種簡單易行的辦法。通過對電位計的調節,修正系統故障。如某廠維修中,其系統顯示器畫面混亂,經調節后正常。如在某廠,其主軸在啟動和制動時發生皮帶打滑,原因是其主軸負載轉矩大,而驅動裝置的斜升時間設定過小,經調節后正常。

佳化調整是系統地對伺服驅動系統與被拖動的機械系統實現佳匹配的綜合調節方法,其辦法很簡單,用一臺多線記錄儀或具有存貯功能的雙蹤示波器,分別觀察指令和速度反饋或電流反饋的響應關系。通過調節速度調節器的比例系數和積分時間,來使伺服系統達到即有較高的動態響應特性,而又不振蕩的佳工作狀態。在現場沒有示波器或記錄儀的情況下,根據經驗,即調節使電機起振,然后向反向慢慢調節,直到消除震蕩即可。

4、備件替換法:用好的備件替換診斷出壞的線路板,并做相應的初始化啟動,使機床迅速投入正常運轉,然后將壞板修理或返修,這是常用的排故辦法。

5、改善電源質量法:一般采用穩壓電源,來改善電源波動。對于高頻干擾可以采用電容濾波法,通過這些預防性措施來減少電源板的故障。

6、維修信息跟蹤法:一些大的制造公司根據實際工作中由于設計缺陷造成的偶然故障,不斷修改和完善系統軟件或硬件。這些修改以維修信息的形式不斷提供給維修人員。以此做為故障排除的依據,可正確徹底地排除故障。

診斷方法

數控機床電氣故障診斷有故障檢測、故障判斷及隔離和故障定位三個階段。第一階段的故障檢測就是對數控機床進行測試,判斷是否存在故障;第二階段是判定故障性質,并分離出故障的部件或模塊;第三階段是將故障定位到可以更換的模塊或印制線路板,以縮短修理時間。為了及時發現系統出現的故障,快速確定故障所在部位并能及時排除,要求故障診斷應盡可能少且簡便,故障診斷所需的時間應盡可能短。為此,可以采用以下的診斷方法:

1、直觀法

利用感覺器官,注意發生故障時的各種現象,如故障時有無火花、亮光產生,有無異常響聲、何處異常發熱及有無焦煳味等。仔細觀察可能發生故障的每塊印制線路板的表面狀況,有無燒毀和損傷痕跡,以進一步縮小檢查范圍,這是一種基本、常用的方法。

2、CNC 系統的自診斷功能

依靠CNC系統快速處理數據的能力,對出錯部位進行多路、快速的信號采集和處理,然后由診斷程序進行邏輯分析判斷,以確定系統是否存在故障,及時對故障進行定位?,F代CNC系統自診斷功能可以分為以下兩類:

1)開機自診斷開機自診斷是指從每次通電開始至進入正常的運行準備狀態為止,系統內部的診斷程序自動執行對CPU、存儲器、總線、I/O單元等模塊、印制線路板、CRT 單元、光電閱讀機及軟盤驅動器等設備運行前的功能測試,確認系統的主要硬件是否可以正常工作。

2)故障信息提示當機床運行中發生故障時,在CRT 顯示器上會顯示編號和內容。根據提示,查閱有關維修手冊,確認引起故障的原因及排除方法。一般來說,數控機床診斷功能提示的故障信息越豐富,越能給故障診斷帶來方便。但要注意的是,有些故障根據故障內容提示和查閱手冊可直接確認故障原因;而有些故障的真正原因與故障內容提示不相符,或一個故障顯示有多個故障原因,這就要求維修人員必須找出它們之間的內在聯系,間接地確認故障原因。

3、數據和狀態檢查

CNC系統的自診斷不但能在CRT 顯示器上顯示故障報警信息,而且能以多頁的“診斷地址”和“診斷數據”的形式提供機床參數和狀態信息,常見的數據和狀態檢查有參數檢查和接口檢查兩種。

1)參數檢查數控機床的機床數據是經過一系列試驗和調整而獲得的重要參數,是機床正常運行的保證。這些數據包括增益、加速度、輪廓監控允差、反向間隙補償值和絲杠螺距補償值等。當受到外部干擾時,會使數據丟失或發生混亂,機床不能正常工作。

2)接口檢查CNC系統與機床之間的輸入/輸出接口信號包括CNC 系統與PLC、PLC 與機床之間接口輸入/輸出信號。數控系統的輸入/輸出接口診斷能將所有開關量信號的狀態顯示在CRT 顯示器上,用“1”或“0”表示信號的有無,利用狀態顯示可以檢查CNC系統是否已將信號輸出到機床側,機床側的開關量等信號是否已輸入到CNC 系統,從而可將故障定位在機床側或是在CNC 系統。

4、報警指示燈顯示故障

什么是線切割機床

線切割機床(Wire cut Electrical Discharge Machining簡稱WEDM),屬電加工范疇,是由前蘇聯拉扎林科夫婦研究開關觸點受火花放電腐蝕損壞的現象和原因時,發現電火花的瞬時高溫可以使局部的金屬熔化、氧化而被腐蝕掉,從而開創和發明了電火花加工方法。線切割機床也于1960年發明于前蘇聯,我國是個用于工業生產的國家。其基本物理原理是自由正離子和電子在場中積累,很快形成一個被電離的導電通道。在這個階段,兩板間形成電流。導致粒子間發生無數次碰撞,形成一個等離子區,并很快升高到8000到12000度的高溫,在兩導體表面瞬間熔化一些材料,同時,由于電極和電介液的汽化,形成一個氣泡,并且它的壓力規則上升直到非常高。然后電流中斷,溫度突然降低,引起氣泡內向爆炸,產生的動力把熔化的物質拋出彈坑,然后被腐蝕的材料在電介液中重新凝結成小的球體,并被電介液排走。然后通過NC控制的監測和管控,伺服機構執行,使這種放電現象均勻一致,從而達到加工物被加工,使之成為合乎要求之尺寸大小及形狀精度的產品。電火花線切割按走絲速度可分為高速往復走絲電火花線切割機(Reciprocating type High Speed Wire cut Electrical Discharge Machining俗稱“線切割機床”)、低速單向走絲電火花線切割機(Low Speed one-way walk Wire cut Electrical Discharge Machining俗稱“慢走絲”)和立式自旋轉電火花線切割機(Vertical Wire Electrical Discharge Machining machine tool With Rotation Wire)三類。又可按工作臺形式分成單立柱十字工作臺型和雙立柱型(俗稱龍門型)。

線切割機床歷程

控制系統自20世紀60年代后期至70年代中期,我國高速走絲線切割機床的數控系統專用工控機,采用晶體管分立元件組成門電路,再由門電路組成寄存器、輸入控制器、運算器、輸出控制器等,加工程序則通過扳鍵開關手工輸入,或通過光電閱讀機從穿孔紙帶讀入,采用輝光數碼管和氖燈顯示計數長度以及X、Y坐標值(二進制)。進入20世紀70年代后期,數控系統已過渡到以中、大規模集成電路芯片為主的電路?;驹砗徒Y構雖然未改變,但功能得到加強,可靠性也提高了。它的輸入仍然有手工輸入(扳鍵或按鍵)和紙帶輸入(電報機頭)兩種方式,指示有熒光數碼管和發光二極管形式。該類產品一直到80年代末都在使用。隨著單板微型計算機(將CPU、RAM、ROM、輸入輸出接口裝在一塊印制電路板上的計算機,簡稱單板機)的出現,高速走絲線切割機控制器大量使用以Z-80為微機處理器的單板機,真正實現了功能強、價格的目標。對于簡易數控系統來說,這是一個輝煌的時期,在其它相關行業的發展促進下,使數控高速電火花線切割機得到了迅速的普及。

到20世紀90年代,數控系統以8051系列單片機的控制器都具有圖形縮放、齒隙補償、短路回退、斷絲保護、停電記憶、自動對中、加工結束自動停機等功能,并有錐度切割功能。帶顯示器的編程、控制一體機也已開始使用,只是所編制的程序,不能直接傳輸到其它控制臺上,但有配備打印機、紙帶穿孔機等外部設備,而且也只能控制單臺機床。隨著計算機的迅速發展和普及,采用臺式微型計算機(包括工控機),能夠控制分別獨立工作的幾臺機床。在允許數量范圍內,增加機床只需增加控制卡。各機床的工作狀態,可通過切換畫面分別監視。這樣不僅節約了控制系統的成本,又利用了計算機強大的數據存取能力。自動編程系統功能在不斷增強,編程方式也多種多樣,有指令輸入、作圖法、掃描法、CAD文檔轉換等,還可通過U盤、網絡等接口、通信進行數據交換。避免了手工輸入程序、繪圖低效率和帶來的差錯。

快走絲線切割技術的發展已走向明朗化,在保持往復走絲線切割優點的基礎上,不斷的探索和研究,把新的理論、新的方法,應用到新的系統中。新一代控制系統將會更穩定、更實用、更簡單、更方便。

線切割機床機床組成

數控線切割機床由機械、電氣和工作液系統三大部分組成。

線切割機床機械

線切割機床機械部分是基礎,其精度直接影響到機床的工作精度,也影響到電氣性能的充分發揮。機械系統由機床床身、坐標工作臺、運絲機構、線架機構、錐度機構、潤滑系統等組成。機床床身通常為箱式結構,是提供各部件的安裝平臺,而且與機床精度密切相關。坐標工作臺通常由十字拖板、滾動導軌、絲桿運動副、齒輪傳動機構等部分組成。主要是與電極絲之間的相對運動,來完成對工件的加工。運絲機構是由儲絲筒、電動機、齒輪副、傳動機構、換向裝置和絕緣件等部分組成,電動機和儲絲筒連軸連接轉動,用來帶動電極絲按線速度移動,并將電極絲整齊地排繞在儲絲筒上。線架分單立柱懸臂式和雙立柱龍門式。單立柱懸臂式分上下臂,一般下臂是固定的,上臂可升降移動,導輪安裝在線架上,用來支撐電機絲。錐度機構可分搖擺式和十字拖板式結構,搖擺式是上下臂通過杠桿轉動來完成,一般用在大錐度機。十字拖板型通過移動使電極絲伸縮來完成,一般適用在小錐度機。潤滑系統用來緩解機件磨損、提高機械效率、減輕功率損耗??善鸬嚼鋮s、緩蝕、吸振、減小噪音之作用。

線切割機床電氣

電氣部分包括機床電路、脈沖電源、驅動電源和控制系統等組成。機床電路主要控制運絲電動機和工作液泵的運行,使電極絲對工件能連續切割。脈沖電源提供電極絲與工件之間的火花放電能量,用以切割工件。驅動電源也叫驅動電路,由脈沖分配器、功率放大電路、電源電路、預放電路和其它控制電路組成。是提供電源給步進電機供電的專用電源,用來實現對步進電機的控制??刂葡到y主要是控制工作臺拖板的運動(軌跡控制)和脈沖電源的放電(加工控制)。

線切割機床工作液系統

工作液系統一般由工作液箱、工作液泵、進液管、回液管、流量控制閥、過濾網罩或過濾芯等組成。主要作用是集中放電能量、帶走放電熱量以冷卻電極絲和工件、排除電蝕產物等。

線切割機床加工原理

(1)線切割——數控電火花線切割加工的簡稱。

(2)工作原理:利用移動的金屬絲作工具電極,并在金屬絲和工件間通以脈沖電流,利用脈沖放電的腐蝕作用對工件進行切割加工的。

(3)由于它利用的是絲電極,因此,只能作輪廓切割加工。

(4)工作原理如圖2所示。

圖2 線切割機床的加工原理

1--數控裝置 2--儲絲簡 3--導輪 4--電極絲 5--工件 6--噴嘴

7--絕緣板 8--脈沖發生器 9--液壓泵 10--水箱 11--控制步進電動機

(5)當工件與線電極間的間隙足以被脈沖電壓擊穿時,兩者之間即產生火花放電而切割工件。

(6)通過數控裝置l發出的指令,控制步進電動機11,驅動X、Y兩托板移動,可加工出任意曲線輪廓的工件。

線切割機床機床分類

線切割機床切割機床

電火花線切割的走絲速度為6~12mm/s,是我國的機種。自1970年9月由第三機械工業部所屬國營長風機械總廠研制成功“數字程序自動控制線切割機床”,為該類機床國內。1972年第三機械工業部對工廠生產的CKX數控線切割機床進行技術鑒定,認為已經達到當時國內先進水平。1973年按照第三機械工業部的決定,編號為CKX — 1的數控線切割機床開始投入批量生產。1981年9月成功研制出具有錐度切割功能的DK3220型的坐標數控機,產品的大特點是具有1.5度錐度切割功能。完成了線切割機床的重大技術改進。隨著大錐度切割技術逐步完善,變錐度、上下異形的切割加工也取得了很大的進步。大厚度切割技術的突破,橫剖面及縱剖面精度有了較大提高,加工厚度可超過1000mm以上。使往復走絲線切割機床更具有的優勢。同時滿足了國內外客戶的需求。這類機床的數量正以較快的速度增長,由原來年產量2~3千臺上升到年產量數萬臺,全國往復走絲線切割機床的存量已達20余萬臺,應用于各類中低檔模具制造和特殊零件加工,成為我國數控機床中應用廣泛的機種之一。但由于往復走絲線切割機床不能對電極絲實施恒張力控制,故電極絲抖動大,在加工過程中易斷絲。由于電級絲是往復使用,所以會造成電極絲損耗,加工精度和表面質量降低。

線切割機床低速走絲線切割機

電極絲以銅線作為工具電極,一般以低于0.2mm/s的速度作單向運動,在銅線與銅、鋼或超硬合金等被加工物材料之間施加60~300V的脈沖電壓,并保持5~50um間隙,間隙中充滿脫離子水(接近蒸餾水)等絕緣介質,使電極與被加工物之間發生火花放電,并彼此被消耗、腐蝕,在工件表面上電蝕出無數的小坑,通過NC控制的監測和管控。精度可達0.001mm級,表面質量也接近磨削水平。電極絲放電后不再使用,而且采用無電阻防電解電源,一般均帶有自動穿絲和恒張力裝置。工作平穩、均勻、抖動小、加工精度高、表面質量好,但不宜加工大厚度工件。由于機床結構精密,技術含量高,機床價格高,因此使用成本也高。

線切割機床單向走絲電火花

線切割機床早期只有國外公司的獨有機種。臺灣的低速走絲電火花線切割機起步雖然較晚,但這幾年來發展迅速。其關鍵的一個舉措就是由若干家電加工機床制造企業共同出資,在有關部門限度的支持下,由臺灣工業技術研究院投入大量的人力、物力做關鍵技術的開發。經過10多年的攻關,在控制系統及電源等關鍵技術上取得了突破。臺灣各企業制造的低速走絲電火花線切割機應屬中檔機的范圍,近3年每年達到20%~30%的增長率,估計未來5年,臺灣低速走絲電火花線切割機的年產量能達2000臺,可占世界市場的25%以上。低速走絲電火花線切割機的技術含量高、市場前景好,可以獲得較高的回報,是電加工行業各個廠家的“必爭之地”、“戰略高地”。也可以說,誰掌握了低速走絲電火花線切割機的技術,誰就獲得了下一步企業發展壯大的機遇。為了搶占中國市場,日本、瑞士、臺灣的電加工機床制造企業在中國大陸設廠生產這類機床。我國的科技工作者在科技部專項基金的支持下,投入了較大的研發力量,已完成新一代低速走絲電火花線切割機的研發,取得了重大突破,已擁有了具有自主知識產權的產品,并占領了的市場份額,其性能指標可達中檔機水平。還有一些國內企業則希望通過與臺灣相關企業的合作,來發展低速走絲電火花線切割機床加工技術。

線切割機床線切割機

(臥式自旋轉電火花線切割機)。立式回轉電火花線切割機的特點與傳統的高速走絲和低速走絲電火花線切割加工均有不同,首先是電極絲的運動方式比傳統兩種的電火花線切割加工多了一個電極絲的回轉運動;其次,電極絲走絲速度介于高速走絲和低速走絲直接,速度為1~2m/s。由于加工過程中電極絲增加了旋轉運動,所以立式回旋電火花線切割機與其他類型線切割機相比,大的區別在于走絲系統。立式回轉電火花線切割機的走絲系統由走絲端和放絲端兩套結構完全相同的兩端做為走絲結構,實現了電極絲的高速旋轉運動和低速走絲的復合運動。兩套主軸頭之間的區域為有效加工區域。除走絲系統外,機床其他組成部分與高速走絲線切割機相同。

與單向低速走絲電火花線切割機床相比

往復高速走絲電火花線切割機床在平均生產率、切割精度及表面粗糙度等關鍵技術指標上還存在較大差距。針對這些差距,本世紀初,國內有數家高速往復走絲電火花線切割機生產企業實現了在高速走絲機上的多次切割加工(該類機床被俗稱為“中走絲” Medium Speed Wire cut Electrical Discharge Machining)。所謂“中走絲”并非指走絲速度介于高速與低速之間,而是復合走絲線切割機床,其走絲原理是在粗加工時采用8-12m/s高速走絲,精加工時采用1-3m/s低速走絲,這樣工作相對平穩、抖動小,并通過多次切割減少材料變形及鉬絲損耗帶來的誤差,使加工質量也相對提高,加工質量可介于高速走絲機與低速走絲機之間。因而可以說,用戶所說的“中走絲”,實際上是往復走絲電火花線切割機借鑒了一些低速走絲機的加工工藝技術,并實現了無條紋切割和多次切割。經過幾年的發展,國內幾乎所有生產高速走絲電火花線切割機床的廠家都在生產及銷售中走絲,但終表明不是所有的往復走絲電火花線切割機都能進行多次切割,或者說不是所有的往復走絲電火花線切割機采用多次切割技術后都能獲得好的工藝效果。多次切割是一項綜合性的技術,它涉及到機床的數控精度、脈沖電源、工藝數據庫、走絲系統、工作液及大量的工藝問題,并不是簡單地在高速走絲機上加上一套運絲變頻調速系統即可實現的,只有那些制造精度高,并在諸方面創造了多次切割條件的往復走絲電火花線切割機才能進行多次切割和無條紋切割,并獲得顯著的工藝效果。因此我們的生產企業必須充分注意到這個問題,要按系統工程來做,真正把這一技術用好,把這一產品做好。如已有一些企業為進一步提高機床本體精度,X、Y坐標工作臺采用了直流或交流伺服電機作驅動單元直接驅動滾珠絲杠,同時采用了帶螺距補償功能的全閉環控制,可以利用數控系統對機床的定位精度誤差進行補償和修正。在保證精度的前提下,減小因長期使用而導致的加工精度下降,延長機床的使用壽命。運絲系統方面采用特殊(大多數采用金剛石)電極絲保持器,保持電極絲的相對穩定,減小加工過程中電極絲的張力變化。冷卻系統方面改變常用的粗放冷卻方式,采取多級過濾并對介電常數等關鍵參數加以控制,確保精加工的順利進行??刂栖浖矫嫣峁╅_放的加工參數數據庫,可以根據材料的質地、厚度、粗糙度等條件選擇對應的加工參數。相信經過我們的努力,多次切割技術將會更加完善,往復走絲電火花線切割加工技術也將得到的應用和發展。

線切割機床節能改造

SAJ線切割機床專用變頻器特點:

■低頻轉矩輸出180% ,低頻運行特性良好

■輸出頻率大600Hz,可控制高速電機

■的偵測保護功能(過壓、欠壓、過載)瞬間停電再起動

■加速、減速、動轉中失速防止等保護功能

■電機動態參數自動識別功能,保證系統的穩定性和性

■高速停機時響應快

■豐富靈活的輸入、輸出接口和控制方式,通用性強

■采用SMT全貼裝生產及三防漆處理工藝,產品穩定度高

■全系列采用西門子IGBT功率器件,確保品質的高質量

線切割機床操作規程

1.檢查電路系統的開關旋鈕,開啟交交流電源,先開電源開關,后開高壓開關,5分鐘后,方可與負線連接。

2.控制臺在開啟電源開關后,應先檢查穩壓電源的輸出數據及氖燈數碼管是否正常,輸入信息約5分鐘,進行試運算,正常后,方可加工。

3.線切割高頻電源開關加工前應放在關斷位置,在鉬絲運轉情況下,方可開啟高頻電源,并應保持在60~80伏為宜。停車前應先關閉高頻電源。

4.切割加工時,應加冷卻液。鉬絲接觸工件時,應檢查高頻電源的電壓與電液值是否正常,切不可在拉弧情況下加工。

5.發生故障,應立即關閉高頻電源,分析原因,電箱內不準放入其它物品,尤其金屬器材。

6.禁止用手或導體接觸電極絲或工件。也不準用濕手接觸開關或其它電器部分。

線切割機床安全指導

1、操作者必須熟悉機床的性能與結構,掌握操作程序,嚴格遵守安全守則和操作維護規程。

2、非指定人員不得隨便動用設備,室內有安全防火措施。

3、開動機床前應先做好下列工作:

1)檢查機床各部是否完好,定期調整水平。按潤滑規定加足潤滑油和在工作液箱盛滿皂化油水液,并保持清潔,檢查各管道接頭是否牢。

2)檢查機床與控制箱的連線是否接好,輸入信號是否與拖板移動方向一致,并將高頻脈沖電源調好。

3)檢查工作臺縱橫向行程是否靈活,滾珠筒拖板往復移動是否靈活,并將滾絲筒拖板移至行程開關在兩檔板的中間位置。行程開關擋塊要調在需要的范圍內,以免開機時滾絲筒拖板沖出造成脫絲,關滾絲筒電機必須在滾絲筒移動到中間位置時,才能關閉電源,切勿將要換向時關閉。以免慣性作用使滾絲筒拖板移動而沖斷鉬絲,甚至絲桿螺母脫絲。上述檢查無誤后,方可開機。

4)安裝工件,將需切割的工件置于安裝臺用壓板螺絲固定,在切割整個型腔時,工件和安裝臺不能碰著線架,如切割凹模,則應在安裝鉬絲穿過工件上的預留孔,經找正后才能切割。

5)切割工件時,先啟動滾絲筒,撳走絲按鈕,待導輪轉動后再啟動工作液電機,打開工作液閥。如在切割途中停車或加工完畢停機時,必須先關變頻,切斷高頻電源,再關工作液泵,待導輪上工作液甩掉后,后關斷滾絲筒電機。

6)工作液應保持清潔,管道暢通,為減少工作液中的電蝕物,可在工作臺及回水槽和工作液箱內放置泡沫塑料進行過濾,并定期洗清工作液箱、過濾器,更換工作液。

7)經常保持工作臺拖板、滾珠絲桿及滾動導軌的清潔,切勿使灰塵等進入,以免影響運動精度。

8)如滾絲筒在換向時有抖絲或振動情況,應立即停止使用,檢查有關零件是否松動,并及時調整

9)每周應有1-2次用煤油射入導輪軸承內,以保持清潔和使用壽命。

10)要特別注意對控制臺裝置的精心維護,保持清潔。

11)操作者不得亂動電氣元件及控制臺裝置,發現問題應立即停機,通知維修人員檢修。

12)工作結束或下班時要切斷電源,擦拭機床及控制的全部裝置,保持整潔,用罩將計算機全部蓋好,清掃工作場地(要避免灰塵飛揚)特別是機床的導軌滑動面擦干凈,并加好油認真做好交接班及運行記錄。


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