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数控机床主要特点


  数控机床的操作和监控全部在这个数控单元中完成,它是数控机床的大脑。与普通机床相比,数控机床有如下特点:

  1、对加工对象的适应性强,适应模具等产品单件生产的特点,为模具的制造提供了合适的加工方法;

  2、加工精度高,具有稳定的加工质量;

  3、可进行多坐标的联动,能加工形状复杂的零件;

  4、加工零件改变时,一般只需要更改数控程序,可节省生产准备时间;

  5、机床本身的精度高、刚性大,可选择有利的加工用量,生产率高(一般为普通机床的3~5倍);

  6、机床自动化程度高,可以减轻劳动强度;

  7、有利于生产管理的现代化。数控机床使用数字信息与标准代码处理、传递信息,使用了计算机控制方法,为计算机辅助设计、制造及管理一体化奠定了基础;

  8、对操作人员的素质要求较高,对维修人员的技术要求更高;

  9、可靠性高。

  数控机床与传统机床相比,具有以下一些特点。

  1、具有高度柔性

  在数控机床上加工零件,主要取决于加工程序,它与普通机床不同,不必制造,更换许多模具、夹具,不需要经常重新调整机床。因此,数控机床适用于所加工的零件频繁更换的场合,亦即适合单件,小批量产品的生产及新产品的开发,从而缩短了生产准备周期,节省了大量工艺装备的费用。

  2、加工精度高

  数控机床的加工精度一般可达0.05—0.1MM,数控机床是按数字信号形式控制的,数控装置每输出一脉冲信号,则机床移动部件移动一具脉冲当量(一般为0.001MM),而且机床进给传动链的反向间隙与丝杆螺距平均误差可由数控装置进行曲补偿,因此,数控机床定位精度比较高。

  3、加工质量稳定、可靠

  加工同一批零件,在同一机床,在相同加工条件下,使用相同刀具和加工程序,刀具的走刀轨迹完全相同,零件的一致性好,质量稳定。

  4、生产率高

  数控机床可有效地减少零件的加工时间和辅助时间,数控机床的主轴声速

  5、改善劳动条件

  数控机床加工前是经调整好后,输入程序并启动,机床就能有自动连续地进行加工,直至加工结束。操作者要做的只是程序的输入、编辑、零件装卸、刀具准备、加工状态的观测、零件的检验等工作,劳动强度大降低,机床操作者的劳动趋于智力型工作。另外,机床一般是结合起来,既清洁,又安全。

  6、利用生产管理现代化

  数控机床的加工,可预先估计加工时间,对所使用的刀具、夹具可进行规范化,现代化管理,易于实现加工信息的标准化,已与计算机辅助设计与制造(CAD/CAM)有机地结合起来,是现代化集成制造技术的基础。

  基本组成

  数控机床的基本组成包括加工程序载体、数控装置、伺服驱动装置、机床主体和其他辅助装置。下面分别对各组成部分的基本工作原理进行概要说明。

  加工程序载体

  数控机床工作时,不需要工人直接去操作机床,要对数控机床进行控制,必

  高速数控机床

  须编制加工程序。零件加工程序中,包括机床上刀具和工件的相对运动轨迹、工艺参数(进给量主轴转速等)和辅助运动等。将零件加工程序用一定的格式和代码,存储在一种程序载体上,如穿孔纸带、盒式磁带、软磁盘等,通过数控机床的输入装置,将程序信息输入到CNC单元。

  数控装置

  数控装置是数控机床的核心。现代数控装置均采用CNC(Computer Numerical Control)形式,这种CNC装置一般使用多个微处理器,以程序化的软件形式实现数控功能,因此又称软件数控(Software NC)。CNC系统是一种位置控制系统,它是根据输入数据插补出理想的运动轨迹,然后输出到执行部件加工出所需要的零件。因此,数控装置主要由输入、处理和输出三个基本部分构成。而所有这些工作都由计算机的系统程序进行合理地组织,使整个系统协调地进行工作。

  1)输入装置:将数控指令输入给数控装置,根据程序载体的不同,相应有不同的输入装置。主要有键盘输入、磁盘输入、CAD/CAM系统直接通信方式输入和连接上级计算机的DNC(直接数控)输入,现仍有不少系统还保留有光电阅读机的纸带输入形式。

  (1)纸带输入方式。可用纸带光电阅读机读入零件程序,直接控制机床运动,也可以将纸带内容读入存储器,用存储器中储存的零件程序控制机床运动。

  (2)MDI手动数据输入方式。操作者可利用操作面板上的键盘输入加工程序的指令,它适用于比较短的程序。

在控制装置编辑状态(EDIT)下,用软件输入加工程序,并存入控制装置的存储器中,这种输入方法可重复使用程序。一般手工编程均采用这种方法。

在具有会话编程功能的数控装置上,可按照显示器上提示的问题,选择不同的菜单,用人机对话的方法,输入有关的尺寸数字,就可自动生成加工程序。

  (3)采用DNC直接数控输入方式。把零件程序保存在上级计算机中,CNC系统一边加工一边接收来自计算机的后续程序段。DNC方式多用于采用CAD/CAM软件设计的复杂工件并直接生成零件程序的情况。

  2)信息处理:输入装置将加工信息传给CNC单元,编译成计算机能识别的由信息处理部分按照控制程序的定,逐步存储并进行处理后,通过输出单元发出位置和速度指令给伺服系统和主运动控制部分。CNC系统的输入数据包括:零件的轮廓信息(起点、终点、直线、圆弧等)、加工速度及其他辅助加工信息(如换刀、变速、冷却液开关等),数据处理的目的是完成插补运算前的准备工作。数据处理程序还包括刀具半径补偿、速度计算及辅助功能的处理等。

  3)输出装置:输出装置与伺服机构相联。输出装置根据控制器的命令接受运算器的输出脉冲,并把它送到各坐标的伺服控制系统,经过功率放大,驱动伺服系统,从而控制机床按规定要求运动。

  伺服与测量反馈系统

  伺服系统是数控机床的重要组成部分,用于实现数控机床的进给伺服控制和主轴伺服控制。伺服系统的作用是把接受来自数控装置的指令信息,经功率放大、整形处理后,转换成机床执行部件的直线位移或角位移运动。由于伺服系统是数控机床的后环节,其性能将直接影响数控机床的精度和速度等技术指标,因此,对数控机床的伺服驱动装置,要求具有良好的快速反应性能,准确而灵敏地跟踪数控装置发出的数字指令信号,并能忠实地执行来自数控装置的指令,提高系统的动态跟随特性和静态跟踪精度。

  伺服系统包括驱动装置和执行机构两大部分。驱动装置由主轴驱动单元、进给驱动单元和主轴伺服电动机、进给伺服电动机组成。步进电动机、直流伺服电动机和交流伺服电动机是常用的驱动装置。

  测量元件将数控机床各坐标轴的实际位移值检测出来并经反馈系统输入到机床的数控装置中,数控装置对反馈回来的实际位移值与指令值进行比较,并向伺服系统输出达到设定值所需的位移量指令。

  机床主体

  机床主机是数控机床的主体。它包括床身、底座、立柱、横梁、滑座、工作台、主轴箱、进给机构、刀架及自动换刀装置等机械部件。它是在数控机床上自动地完成各种切削加工的机械部分。与传统的机床相比,数控机床主体具有如下结构特点:

  1)采用具有高刚度、高抗震性及较小热变形的机床新结构。通常用提高结构系统的静刚度、增加阻尼、调整结构件质量和固有频率等方法来提高机床主机的刚度和抗震性,使机床主体能适应数控机床连续自动地进行切削加工的需要。采取改善机床结构布局、减少发热、控制温升及采用热位移补偿等措施,可减少热变形对机床主机的影响。

  2)广泛采用高性能的主轴伺服驱动和进给伺服驱动装置,使数控机床的传动链缩短,简化了机床机械传动系统的结构。

  3)采用高传动效率、高精度、无间隙的传动装置和运动部件,如滚珠丝杠螺母副、塑料滑动导轨、直线滚动导轨、静压导轨等。

  数控机床辅助装置

  辅助装置是保证充分发挥数控机床功能所必需的配套装置,常用的辅助装置包括:气动、液压装置,排屑装置,冷却、润滑装置,回转工作台和数控分度头,防护,照明等各种辅助装置。

  技术应用

  数控机床是一种装有程序控制系统的自动化机床,能够根据已编好的程序,使机床动作并加工零件。它综合了机械、自动化、计算机、测量、微电子等技术,使用了多种传感器,在数控机床上应用的传感器主要有光电编码器、直线光栅、接近开关、温度传感器、霍尔传感器、电流传感器、电压传感器、液位传感器、旋转变压器、感应同步器、速度传感器等,主要用来检测位置、直线位移和角位移、速度、压力、温度等。

  1、数控机床对传感器的要求

  1)可靠性高和抗干扰性强;

  2)满足精度和速度的要求;

  3)使用维护方便,适合机床运行环境;

  4)成本低。

  不同种类数控机床对传感器的要求也不尽相同,一般来说,大型机床要求速度响应高,中型和高精度数控机床以要求精度为主。

  2、感应同步器的应用

  感应同步器是利用两个平面形绕组的互感随位置不同而变化的原理制成的。其功能是将角度或直线位移转变成感应电动势的相位或幅值,可用来测量直线或转角位移。按其结构可分为直线式和旋转式两种。直线式感应同步器由定尺和滑尺两部分组成,定尺安装在机床床身上,滑尺安装于移动部件上,随工作台一起移动;旋转式感应同步器定子为固定的圆盘,转子为转动的圆盘。感应同步器具有较高的精度与分辨力、抗干扰能力强、使用寿命长、维护简单、长距离位移测量、工艺性好、成本较低等优点。旋转式感应同步器则被广泛地用于机床和仪器的转台以及各种回转伺服控制系统中。

  加工中心

  第一台加工中心是1958年由美国卡尼-特雷克公司首先研制成功的。它在数控卧式镗铣床的基础上增加了自动换刀装置,从而实现了工件一次装夹后即可进行铣削、钻削、镗削、铰削和攻丝等多种工序的集中加工。加工中心是带有刀库和自动换刀装置的一种高度自动化的多功能数控机床。工件在加工中心上经一次装夹后,能对两个以上的表面完成多种工序的加工,并且有多种换刀或选刀功能,从而使生产效率大大提高。

  加工中心按其加工工序分为镗铣和车削两大类,按控制轴数可分为三轴、四轴和五轴加工中心。

  维护检修

  延长元器件的寿命和零部件的磨损周期,预防各种故障,提高数控机床的平均无故障率和使用寿命。

  使用注意

  1、数控机床的使用环境:对于数控机床使其置于有恒温的环境和远离震动较大的设备(如冲床)和有电磁干扰的设备;

  2、电源要求;

  3、数控机床应有操作规程:进行定期的维护、保养,出现故障注意记录保护现场等;

  4、数控机床不宜长期封存,长期会导致储存系统故障,数据的丢失;

  5、注意培训和配备操作人员、维修人员及编程人员

  维护章程

  数控系统的维护

  1、严格遵守操作规程和日常维护制度

  2、防止灰尘进入数控装置内:漂浮的灰尘和金属粉末容易引起元器件间绝缘电阻下降,从而出现故障甚至损坏元器件。

  3、定时清扫数控柜的散热通风系统

  4、经常监视数控系统的电网电压:电网电压范围在额定值的85%~110%。

  5、定期更换存储器用电池

  6、数控系统长期不用时的维护:经常给数控系统通电或使数控机床运行温机程序。

  7、备用电路板的维护机械部件的维护

  机械部件的维护

  1、刀库及换刀机械手的维护

  1)用手动方式往刀库上装刀时,要保证装到位,检查刀座上的锁紧是否可靠;

  2)严禁把超重、超长的刀具装入刀库,防止机械手换刀时掉刀或刀具与工件、夹具等发生碰撞;

  3)采用顺序选刀方式须注意刀具放置在刀库上的顺序是否正确。其他选刀方式也要注意所换刀具号是否与所需刀具一致,防止换错刀具导致事故发生;

  4)注意保持刀具刀柄和刀套的清洁;

  5)经常检查刀库的回零位置是否正确,检查主轴回换刀点位置是否到位,并及时调整,否则不能完成换刀动作;

  6)开机时,应先使刀库和机械手空运行,检查各部分工作是否正常,特别是各行程开关和电磁阀能否正常动作。

  2、滚珠丝杆副的维护

  1)定期检查、调整丝杠螺母副的轴向间隙,保证反向传动精度和轴向刚度;

  2)定期检查丝杠支撑与床身的连接是否松动以及支撑轴承是否损坏。如有以上问题要及时紧固松动部位,更换支撑轴承;

  3)采用润滑脂的滚珠丝杠,每半年清洗一次丝杠上的旧油脂,更换新油脂。用润滑油润滑的滚珠丝杠,每天机床工作前加油一次;

  4)注意避免硬质灰尘或切屑进入丝杠防护装置和工作过程中碰击防护罩,防护装置一有损坏要及时更换。

  3、主传动链的维护

  1)定期调整主轴驱动带的松紧程度;

  2)防止各种杂质进入油箱。每年更换一次润滑油;

  3)保持主轴与刀柄连接部位的清洁。需及时调整液压缸和活塞的位移量;

  4)要及时调整配重。

  4、液压系统维护

  1)定期过滤或更换油液;

  2)控制液压系统中油液的温度;

  3)防止液压系统泄漏;

  4)定期检查清洗油箱和管路;

  5)执行日常点检查制度。

  5、气动系统维护

  1)清除压缩空气的杂质和水分;

  2)检查系统中油雾器的供油量;

  3)保持系统的密封性;

  4)注意调节工作压力;

  5)清洗或更换气动元件、滤芯;

  故障检修

  在数控机床中,大部分的故障都有资料可查,但也有一些故障,提供的报警信息较含糊甚至根本无报警,或者出现的周期较长,无规律,不定期,给查找分析带来了很多困难。对这类机床故障,需要对具体情况分析,进行耐心的查找,而且检查时特别需要机械、电气、液压等方面的综合知识,不然就很难快速、正确地找到故障的真正原因。

  加工精度异常故障:系统参数发生变化或改动、机械故障、机床电气参数未优化电机运行异常、机床位置环异常或控制逻辑不妥,是生产中数控机床加工精度异常故障的常见原因,找出相关故障点并进行处理,机床均可恢复正常。生产中经常会遇到数控机床加工精度异常的故障。此类故障隐蔽性强、诊断难度大。

  导致此类故障的原因主要有5个方面:

  1、机床进给单位被改动或变化;

  2、机床各轴的零点偏置(NULLOFFSET)异常;

  3、轴向的反向间隙(BACKLASH)异常;

  4、电机运行状态异常,即电气及控制部分故障;

  5、机械故障,如丝杆、轴承、轴联器等部件。

  此外,加工程序的编制、刀具的选择及人为因素,也可能导致加工精度异常。

  机械故障导致的加工精度异常,主要应对以下几方面逐一进行检查。

  1、检查机床精度异常时正运行的加工程序段,特别是刀具长度补偿、加工坐标系(G54~G59)的校对及计算。

  2、在点动方式下,反复运动Z轴,经过视、触、听对其运动状态诊断,发现Z向运动声音异常,特别是快速点动,噪声更加明显。由此判断,机械方面可能存在隐患。

  故障排除

  1、初始化复位法:一般情况下,由于瞬时故障引起的系统报警,可用硬件复位或开关系统电源依次来清除故障,若系统工作存贮区由于掉电,拔插线路板或电池欠压造成混乱,则必须对系统进行初始化清除,清除前应注意作好数据拷贝记录,若初始化后故障仍无法排除,则进行硬件诊断。

  2、参数更改,程序更正法:系统参数是确定系统功能的依据,参数设定错误就可能造成系统的故障或某功能无效。有时由于用户程序错误亦可造成故障停机,对此可以采用系统的块搜索功能进行检查,改正所有错误,以确保其正常运行。

  3、调节,佳化调整法:调节是一种简单易行的办法。通过对电位计的调节,修正系统故障。如某厂维修中,其系统显示器画面混乱,经调节后正常。如在某厂,其主轴在启动和制动时发生皮带打滑,原因是其主轴负载转矩大,而驱动装置的斜升时间设定过小,经调节后正常。

  佳化调整是系统地对伺服驱动系统与被拖动的机械系统实现佳匹配的综合调节方法,其办法很简单,用一台多线记录仪或具有存贮功能的双踪示波器,分别观察指令和速度反馈或电流反馈的响应关系。通过调节速度调节器的比例系数和积分时间,来使伺服系统达到即有较高的动态响应特性,而又不振荡的佳工作状态。在现场没有示波器或记录仪的情况下,根据经验,即调节使电机起振,然后向反向慢慢调节,直到消除震荡即可。

  4、备件替换法:用好的备件替换诊断出坏的线路板,并做相应的初始化启动,使机床迅速投入正常运转,然后将坏板修理或返修,这是常用的排故办法。

  5、改善电源质量法:一般采用稳压电源,来改善电源波动。对于高频干扰可以采用电容滤波法,通过这些预防性措施来减少电源板的故障。

  6、维修信息跟踪法:一些大的制造公司根据实际工作中由于设计缺陷造成的偶然故障,不断修改和完善系统软件或硬件。这些修改以维修信息的形式不断提供给维修人员。以此做为故障排除的依据,可正确彻底地排除故障。

  诊断方法

  数控机床电气故障诊断有故障检测、故障判断及隔离和故障定位三个阶段。第一阶段的故障检测就是对数控机床进行测试,判断是否存在故障;第二阶段是判定故障性质,并分离出故障的部件或模块;第三阶段是将故障定位到可以更换的模块或印制线路板,以缩短修理时间。为了及时发现系统出现的故障,快速确定故障所在部位并能及时排除,要求故障诊断应尽可能少且简便,故障诊断所需的时间应尽可能短。为此,可以采用以下的诊断方法:

  1、直观法

  利用感觉器官,注意发生故障时的各种现象,如故障时有无火花、亮光产生,有无异常响声、何处异常发热及有无焦煳味等。仔细观察可能发生故障的每块印制线路板的表面状况,有无烧毁和损伤痕迹,以进一步缩小检查范围,这是一种基本、常用的方法。

  2、CNC 系统的自诊断功能

  依靠CNC系统快速处理数据的能力,对出错部位进行多路、快速的信号采集和处理,然后由诊断程序进行逻辑分析判断,以确定系统是否存在故障,及时对故障进行定位。现代CNC系统自诊断功能可以分为以下两类:

  1)开机自诊断开机自诊断是指从每次通电开始至进入正常的运行准备状态为止,系统内部的诊断程序自动执行对CPU、存储器、总线、I/O单元等模块、印制线路板、CRT 单元、光电阅读机及软盘驱动器等设备运行前的功能测试,确认系统的主要硬件是否可以正常工作。

  2)故障信息提示当机床运行中发生故障时,在CRT 显示器上会显示编号和内容。根据提示,查阅有关维修手册,确认引起故障的原因及排除方法。一般来说,数控机床诊断功能提示的故障信息越丰富,越能给故障诊断带来方便。但要注意的是,有些故障根据故障内容提示和查阅手册可直接确认故障原因;而有些故障的真正原因与故障内容提示不相符,或一个故障显示有多个故障原因,这就要求维修人员必须找出它们之间的内在联系,间接地确认故障原因。

  3、数据和状态检查

  CNC系统的自诊断不但能在CRT 显示器上显示故障报警信息,而且能以多页的“诊断地址”和“诊断数据”的形式提供机床参数和状态信息,常见的数据和状态检查有参数检查和接口检查两种。

  1)参数检查数控机床的机床数据是经过一系列试验和调整而获得的重要参数,是机床正常运行的保证。这些数据包括增益、加速度、轮廓监控允差、反向间隙补偿值和丝杠螺距补偿值等。当受到外部干扰时,会使数据丢失或发生混乱,机床不能正常工作。

  2)接口检查CNC系统与机床之间的输入/输出接口信号包括CNC 系统与PLC、PLC 与机床之间接口输入/输出信号。数控系统的输入/输出接口诊断能将所有开关量信号的状态显示在CRT 显示器上,用“1”或“0”表示信号的有无,利用状态显示可以检查CNC系统是否已将信号输出到机床侧,机床侧的开关量等信号是否已输入到CNC 系统,从而可将故障定位在机床侧或是在CNC 系统。

  4、报警指示灯显示故障


  什么是线切割机床

  线切割机床(Wire cut Electrical Discharge Machining简称WEDM),属电加工范畴,是由前苏联拉扎林科夫妇研究开关触点受火花放电腐蚀损坏的现象和原因时,发现电火花的瞬时高温可以使局部的金属熔化、氧化而被腐蚀掉,从而开创和发明了电火花加工方法。线切割机床也于1960年发明于前苏联,我国是第一个用于工业生产的国家。其基本物理原理是自由正离子和电子在场中积累,很快形成一个被电离的导电通道。在这个阶段,两板间形成电流。导致粒子间发生无数次碰撞,形成一个等离子区,并很快升高到8000到12000度的高温,在两导体表面瞬间熔化一些材料,同时,由于电极和电介液的汽化,形成一个气泡,并且它的压力规则上升直到非常高。然后电流中断,温度突然降低,引起气泡内向爆炸,产生的动力把熔化的物质抛出弹坑,然后被腐蚀的材料在电介液中重新凝结成小的球体,并被电介液排走。然后通过NC控制的监测和管控,伺服机构执行,使这种放电现象均匀一致,从而达到加工物被加工,使之成为合乎要求之尺寸大小及形状精度的产品。电火花线切割按走丝速度可分为高速往复走丝电火花线切割机(Reciprocating type High Speed Wire cut Electrical Discharge Machining俗称“线切割机床”)、低速单向走丝电火花线切割机(Low Speed one-way walk Wire cut Electrical Discharge Machining俗称“慢走丝”)和立式自旋转电火花线切割机(Vertical Wire Electrical Discharge Machining machine tool With Rotation Wire)三类。又可按工作台形式分成单立柱十字工作台型和双立柱型(俗称龙门型)。

  线切割机床历程

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  控制系统自20世纪60年代后期至70年代中期,我国高速走丝线切割机床的数控系统专用工控机,采用晶体管分立元件组成门电路,再由门电路组成寄存器、输入控制器、运算器、输出控制器等,加工程序则通过扳键开关手工输入,或通过光电阅读机从穿孔纸带读入,采用辉光数码管和氖灯显示计数长度以及X、Y坐标值(二进制)。进入20世纪70年代后期,数控系统已过渡到以中、大规模集成电路芯片为主的电路。基本原理和结构虽然未改变,但功能得到加强,可靠性也提高了。它的输入仍然有手工输入(扳键或按键)和纸带输入(电报机头)两种方式,指示有荧光数码管和发光二极管形式。该类产品一直到80年代末都在使用。随着单板微型计算机(将CPU、RAM、ROM、输入输出接口装在一块印制电路板上的计算机,简称单板机)的出现,高速走丝线切割机控制器大量使用以Z-80为微机处理器的单板机,真正实现了功能强、价格的目标。对于简易数控系统来说,这是一个辉煌的时期,在其它相关行业的发展促进下,使数控高速电火花线切割机得到了迅速的普及。

  到20世纪90年代,数控系统以8051系列单片机的控制器都具有图形缩放、齿隙补偿、短路回退、断丝保护、停电记忆、自动对中、加工结束自动停机等功能,并有锥度切割功能。带显示器的编程、控制一体机也已开始使用,只是所编制的程序,不能直接传输到其它控制台上,但有配备打印机、纸带穿孔机等外部设备,而且也只能控制单台机床。随着计算机的迅速发展和普及,采用台式微型计算机(包括工控机),能够控制分别独立工作的几台机床。在允许数量范围内,增加机床只需增加控制卡。各机床的工作状态,可通过切换画面分别监视。这样不仅节约了控制系统的成本,又利用了计算机强大的数据存取能力。自动编程系统功能在不断增强,编程方式也多种多样,有指令输入、作图法、扫描法、CAD文档转换等,还可通过U盘、网络等接口、通信进行数据交换。避免了手工输入程序、绘图低效率和带来的差错。

快走丝线切割技术的发展已走向明朗化,在保持往复走丝线切割优点的基础上,不断的探索和研究,把新的理论、新的方法,应用到新的系统中。新一代控制系统将会更稳定、更实用、更简单、更方便。

  线切割机床机床组成

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  数控线切割机床由机械、电气和工作液系统三大部分组成。

  线切割机床机械

  线切割机床机械部分是基础,其精度直接影响到机床的工作精度,也影响到电气性能的充分发挥。机械系统由机床床身、坐标工作台、运丝机构、线架机构、锥度机构、润滑系统等组成。机床床身通常为箱式结构,是提供各部件的安装平台,而且与机床精度密切相关。坐标工作台通常由十字拖板、滚动导轨、丝杆运动副、齿轮传动机构等部分组成。主要是与电极丝之间的相对运动,来完成对工件的加工。运丝机构是由储丝筒、电动机、齿轮副、传动机构、换向装置和绝缘件等部分组成,电动机和储丝筒连轴连接转动,用来带动电极丝按一定线速度移动,并将电极丝整齐地排绕在储丝筒上。线架分单立柱悬臂式和双立柱龙门式。单立柱悬臂式分上下臂,一般下臂是固定的,上臂可升降移动,导轮安装在线架上,用来支撑电机丝。锥度机构可分摇摆式和十字拖板式结构,摇摆式是上下臂通过杠杆转动来完成,一般用在大锥度机。十字拖板型通过移动使电极丝伸缩来完成,一般适用在小锥度机。润滑系统用来缓解机件磨损、提高机械效率、减轻功率损耗。可起到冷却、缓蚀、吸振、减小噪音之作用。

  线切割机床电气

  电气部分包括机床电路、脉冲电源、驱动电源和控制系统等组成。机床电路主要控制运丝电动机和工作液泵的运行,使电极丝对工件能连续切割。脉冲电源提供电极丝与工件之间的火花放电能量,用以切割工件。驱动电源也叫驱动电路,由脉冲分配器、功率放大电路、电源电路、预放电路和其它控制电路组成。是提供电源给步进电机供电的专用电源,用来实现对步进电机的控制。控制系统主要是控制工作台拖板的运动(轨迹控制)和脉冲电源的放电(加工控制)。

  线切割机床工作液系统

  工作液系统一般由工作液箱、工作液泵、进液管、回液管、流量控制阀、过滤网罩或过滤芯等组成。主要作用是集中放电能量、带走放电热量以冷却电极丝和工件、排除电蚀产物等。

  线切割机床加工原理

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  (1)线切割——数控电火花线切割加工的简称。

  (2)工作原理:利用移动的金属丝作工具电极,并在金属丝和工件间通以脉冲电流,利用脉冲放电的腐蚀作用对工件进行切割加工的。

  (3)由于它利用的是丝电极,因此,只能作轮廓切割加工。

  (4)工作原理如图2所示。

  图2 线切割机床的加工原理

  1--数控装置 2--储丝简 3--导轮 4--电极丝 5--工件 6--喷嘴

  7--绝缘板 8--脉冲发生器 9--液压泵 10--水箱 11--控制步进电动机

  (5)当工件与线电极间的间隙足以被脉冲电压击穿时,两者之间即产生火花放电而切割工件。

  (6)通过数控装置l发出的指令,控制步进电动机11,驱动X、Y两托板移动,可加工出任意曲线轮廓的工件。

  线切割机床机床分类

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  线切割机床切割机床

  电火花线切割的走丝速度为6~12mm/s,是我国独创的机种。自1970年9月由第三机械工业部所属国营长风机械总厂研制成功“数字程序自动控制线切割机床”,为该类机床国内首创。1972年第三机械工业部对工厂生产的CKX数控线切割机床进行技术鉴定,认为已经达到当时国内先进水平。1973年按照第三机械工业部的决定,编号为CKX — 1的数控线切割机床开始投入批量生产。1981年9月成功研制出具有锥度切割功能的DK3220型的坐标数控机,产品的大特点是具有1.5度锥度切割功能。完成了线切割机床的重大技术改进。随着大锥度切割技术逐步完善,变锥度、上下异形的切割加工也取得了很大的进步。大厚度切割技术的突破,横剖面及纵剖面精度有了较大提高,加工厚度可超过1000mm以上。使往复走丝线切割机床更具有一定的优势。同时满足了国内外客户的需求。这类机床的数量正以较快的速度增长,由原来年产量2~3千台上升到年产量数万台,全国往复走丝线切割机床的存量已达20余万台,应用于各类中低档模具制造和特殊零件加工,成为我国数控机床中应用广泛的机种之一。但由于往复走丝线切割机床不能对电极丝实施恒张力控制,故电极丝抖动大,在加工过程中易断丝。由于电级丝是往复使用,所以会造成电极丝损耗,加工精度和表面质量降低。

  线切割机床低速走丝线切割机

  电极丝以铜线作为工具电极,一般以低于0.2mm/s的速度作单向运动,在铜线与铜、钢或超硬合金等被加工物材料之间施加60~300V的脉冲电压,并保持5~50um间隙,间隙中充满脱离子水(接近蒸馏水)等绝缘介质,使电极与被加工物之间发生火花放电,并彼此被消耗、腐蚀,在工件表面上电蚀出无数的小坑,通过NC控制的监测和管控。精度可达0.001mm级,表面质量也接近磨削水平。电极丝放电后不再使用,而且采用无电阻防电解电源,一般均带有自动穿丝和恒张力装置。工作平稳、均匀、抖动小、加工精度高、表面质量好,但不宜加工大厚度工件。由于机床结构精密,技术含量高,机床价格高,因此使用成本也高。

  线切割机床单向走丝电火花

  线切割机床早期只有国外公司的独有机种。台湾的低速走丝电火花线切割机起步虽然较晚,但这几年来发展迅速。其关键的一个举措就是由若干家电加工机床制造企业共同出资,在有关部门一定限度的支持下,由台湾工业技术研究院投入大量的人力、物力做关键技术的开发。经过10多年的攻关,在控制系统及电源等关键技术上取得了突破。台湾各企业制造的低速走丝电火花线切割机应属中档机的范围,近3年每年达到20%~30%的增长率,估计未来5年,台湾低速走丝电火花线切割机的年产量能达2000台,可占世界市场的25%以上。低速走丝电火花线切割机的技术含量高、市场前景好,可以获得较高的回报,是电加工行业各个厂家的“必争之地”、“战略高地”。也可以说,谁掌握了低速走丝电火花线切割机的技术,谁就获得了下一步企业发展壮大的机遇。为了抢占中国市场,日本、瑞士、台湾的电加工机床制造企业在中国大陆设厂生产这类机床。我国的科技工作者在科技部专项基金的支持下,投入了较大的研发力量,已完成新一代低速走丝电火花线切割机的研发,取得了重大突破,已拥有了具有自主知识产权的产品,并占领了一定的市场份额,其性能指标可达中档机水平。还有一些国内企业则希望通过与台湾相关企业的合作,来发展低速走丝电火花线切割机床加工技术。

  线切割机床线切割机

  (卧式自旋转电火花线切割机)。立式回转电火花线切割机的特点与传统的高速走丝和低速走丝电火花线切割加工均有不同,首先是电极丝的运动方式比传统两种的电火花线切割加工多了一个电极丝的回转运动;其次,电极丝走丝速度介于高速走丝和低速走丝直接,速度为1~2m/s。由于加工过程中电极丝增加了旋转运动,所以立式回旋电火花线切割机与其他类型线切割机相比,大的区别在于走丝系统。立式回转电火花线切割机的走丝系统由走丝端和放丝端两套结构完全相同的两端做为走丝结构,实现了电极丝的高速旋转运动和低速走丝的复合运动。两套主轴头之间的区域为有效加工区域。除走丝系统外,机床其他组成部分与高速走丝线切割机相同。

  与单向低速走丝电火花线切割机床相比

  往复高速走丝电火花线切割机床在平均生产率、切割精度及表面粗糙度等关键技术指标上还存在较大差距。针对这些差距,本世纪初,国内有数家高速往复走丝电火花线切割机生产企业实现了在高速走丝机上的多次切割加工(该类机床被俗称为“中走丝” Medium Speed Wire cut Electrical Discharge Machining)。所谓“中走丝”并非指走丝速度介于高速与低速之间,而是复合走丝线切割机床,其走丝原理是在粗加工时采用8-12m/s高速走丝,精加工时采用1-3m/s低速走丝,这样工作相对平稳、抖动小,并通过多次切割减少材料变形及钼丝损耗带来的误差,使加工质量也相对提高,加工质量可介于高速走丝机与低速走丝机之间。因而可以说,用户所说的“中走丝”,实际上是往复走丝电火花线切割机借鉴了一些低速走丝机的加工工艺技术,并实现了无条纹切割和多次切割。经过几年的发展,国内几乎所有生产高速走丝电火花线切割机床的厂家都在生产及销售中走丝,但终表明不是所有的往复走丝电火花线切割机都能进行多次切割,或者说不是所有的往复走丝电火花线切割机采用多次切割技术后都能获得好的工艺效果。多次切割是一项综合性的技术,它涉及到机床的数控精度、脉冲电源、工艺数据库、走丝系统、工作液及大量的工艺问题,并不是简单地在高速走丝机上加上一套运丝变频调速系统即可实现的,只有那些制造精度高,并在诸方面创造了多次切割条件的往复走丝电火花线切割机才能进行多次切割和无条纹切割,并获得显著的工艺效果。因此我们的生产企业必须充分注意到这个问题,一定要按系统工程来做,真正把这一技术用好,把这一产品做好。如已有一些企业为进一步提高机床本体精度,X、Y坐标工作台采用了直流或交流伺服电机作驱动单元直接驱动滚珠丝杠,同时采用了带螺距补偿功能的全闭环控制,可以利用数控系统对机床的定位精度误差进行补偿和修正。在保证精度的前提下,减小因长期使用而导致的加工精度下降,延长机床的使用寿命。运丝系统方面采用特殊(大多数采用金刚石)电极丝保持器,保持电极丝的相对稳定,减小加工过程中电极丝的张力变化。冷却系统方面改变常用的粗放冷却方式,采取多级过滤并对介电常数等关键参数加以控制,确保精加工的顺利进行。控制软件方面提供开放的加工参数数据库,可以根据材料的质地、厚度、粗糙度等条件选择对应的加工参数。相信经过我们的努力,多次切割技术将会更加完善,往复走丝电火花线切割加工技术也将得到更好的应用和发展。

  线切割机床节能改造

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  SAJ线切割机床专用变频器特点:

  ■低频转矩输出180% ,低频运行特性良好

  ■输出频率大600Hz,可控制高速电机

  ■全方位的侦测保护功能(过压、欠压、过载)瞬间停电再起动

  ■加速、减速、动转中失速防止等保护功能

  ■电机动态参数自动识别功能,保证系统的稳定性和性

  ■高速停机时响应快

  ■丰富灵活的输入、输出接口和控制方式,通用性强

  ■采用SMT全贴装生产及三防漆处理工艺,产品稳定度高

  ■全系列采用西门子IGBT功率器件,确保品质的高质量

  线切割机床操作规程

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  1.检查电路系统的开关旋钮,开启交交流电源,先开电源开关,后开高压开关,5分钟后,方可与负线连接。

  2.控制台在开启电源开关后,应先检查稳压电源的输出数据及氖灯数码管是否正常,输入信息约5分钟,进行试运算,正常后,方可加工。

  3.线切割高频电源开关加工前应放在关断位置,在钼丝运转情况下,方可开启高频电源,并应保持在60~80伏为宜。停车前应先关闭高频电源。

  4.切割加工时,应加冷却液。钼丝接触工件时,应检查高频电源的电压与电液值是否正常,切不可在拉弧情况下加工。

  5.发生故障,应立即关闭高频电源,分析原因,电箱内不准放入其它物品,尤其金属器材。

  6.禁止用手或导体接触电极丝或工件。也不准用湿手接触开关或其它电器部分。

  线切割机床安全指导

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  1、操作者必须熟悉机床的性能与结构,掌握操作程序,严格遵守安全守则和操作维护规程。

  2、非指定人员不得随便动用设备,室内有安全防火措施。

  3、开动机床前应先做好下列工作:

  1)检查机床各部是否完好,定期调整水平。按润滑规定加足润滑油和在工作液箱盛满皂化油水液,并保持清洁,检查各管道接头是否牢。

  2)检查机床与控制箱的连线是否接好,输入信号是否与拖板移动方向一致,并将高频脉冲电源调好。

  3)检查工作台纵横向行程是否灵活,滚珠筒拖板往复移动是否灵活,并将滚丝筒拖板移至行程开关在两档板的中间位置。行程开关挡块要调在需要的范围内,以免开机时滚丝筒拖板冲出造成脱丝,关滚丝筒电机必须在滚丝筒移动到中间位置时,才能关闭电源,切勿将要换向时关闭。以免惯性作用使滚丝筒拖板移动而冲断钼丝,甚至丝杆螺母脱丝。上述检查无误后,方可开机。

  4)安装工件,将需切割的工件置于安装台用压板螺丝固定,在切割整个型腔时,工件和安装台不能碰着线架,如切割凹模,则应在安装钼丝穿过工件上的预留孔,经找正后才能切割。

  5)切割工件时,先启动滚丝筒,揿走丝按钮,待导轮转动后再启动工作液电机,打开工作液阀。如在切割途中停车或加工完毕停机时,必须先关变频,切断高频电源,再关工作液泵,待导轮上工作液甩掉后,后关断滚丝筒电机。

  6)工作液应保持清洁,管道畅通,为减少工作液中的电蚀物,可在工作台及回水槽和工作液箱内放置泡沫塑料进行过滤,并定期洗清工作液箱、过滤器,更换工作液。

  7)经常保持工作台拖板、滚珠丝杆及滚动导轨的清洁,切勿使灰尘等进入,以免影响运动精度。

  8)如滚丝筒在换向时有抖丝或振动情况,应立即停止使用,检查有关零件是否松动,并及时调整

  9)每周应有1-2次用煤油射入导轮轴承内,以保持清洁和使用寿命。

  10)要特别注意对控制台装置的精心维护,保持清洁。

  11)操作者不得乱动电气元件及控制台装置,发现问题应立即停机,通知维修人员检修。

  12)工作结束或下班时要切断电源,擦拭机床及控制的全部装置,保持整洁,用罩将计算机全部盖好,清扫工作场地(要避免灰尘飞扬)特别是机床的导轨滑动面擦干净,并加好油认真做好交接班及运行记录。



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泰州凯悦主营中走丝线切割机床,数控电火花机床,加工中心以及雕铣机。国内专业的线切割厂家.火花机厂家.雕铣机厂家。


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