机械制造技术装备及设计MC及电加工.ppt

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1、第三篇 MC FTL和数控电加工机床 MC： Machining Center 加工中心 FTL： Flexible Transfer Line 柔性生产线 FMS： Flexible Manufacturing System 柔性制造系统 EDM： Electrical Discharge Machining 电火花加工 WEDM： Wire EDM 线切割加工 RPM: Rapid Prototype Manufacturing 快速原型制造 第一章 MC FTL和 FMS 第一节 加工中心和车削中心 一、加工中心 定义： 是具有自动交换刀具系统的数字控制机床 特征 ：刀库 换刀机械手 功

2、能 ：三轴到五轴联动，三维空间曲面 型式 ：两大类 立式 卧式 工艺内容 ：钻、铣、镗为主 加工中心的特点： 1. 工序高度集中，辅助时间缩短，加工效 率高； 2. 一次安装可完成大部分加工内容，加工 精度高； 3. 具有较高的柔性； 4. 系统结构较复杂，对操作和维修人员有 一定要求； 5. 初期投资高。 数控加工中心 加工中心是备有刀库，并能自动更换刀具的数 控机床。适用于零件形状比较复杂、加工内容 较多、精度要求较高、产品更换频繁的中小批 量生产。 5.8.1 加工中心的特点及分类 1加工中心的特点 加工中心由于增加了自动换刀装置，使工件 在一次装夹后，可以连续对工件自动进行钻孔、 扩孔

3、、铰孔、镗孔、攻螺纹、铣削等加工。它 具有以下特点： （ 1）工序高度集中、生产效率高 工件 经一次装夹后，数控系统能控制机床按 不同加工要求，自动选择和更换刀具， 依次完成工件上多介面的加工。由于工 序集中和自动换刀，减少了工件的装夹、 测量和机床调整等时间，使机床的切削 时间达到机床开动时间的 80%左右 (普通 机床仅为 15%一 20%);同时也减少了机床 与机床、车间与车间之间的工件周转 搬 运和存放时间，缩短了生产周期，提高 了生产效率。 （ 2）加工质量稳定 与单机、人工操作 方式比较，加工中心能排除加工过程中 人为干扰因素，使加工质量稳定。 （ 3）功能完善 除自动换刀功能外，

4、加 工中心还具有各种一般功能和特殊功能， 以保证加工过程的自动进行，有的数控 系统还能进行自动编程。 加工中心的分类 加工中心型号示例： 机床的类别用汉语拼音字母表示， T表示镗 床类等；特性代号在类别代号之后也用汉语拼 音字母予以表示，加工中心特性代号一般为 H(自动换刀 )；组、型别代号用阿拉伯数字组 成，位于类别代号或特性代号之后，第一位数 字表示组别，第二位数字表示型别；机床主要 参数用系数表示，加工中心用两位数字表示工 作台宽度的 1/10；机床重大改型的顺序号，在 原机床型号后用 A、 B、 C、 D 等英文字母表示。 加工中心的类型如下。 加工中心型号示例： （ 1）立式加工中心

5、 立式加工中心是指主轴为垂直状态的加工中 心，如图 5-37所示。其结构形式多为固定立柱， 工作台为长方形，无分度回转功能，适合加工 盘、套、板类零件，它一般具有三个直线运动 坐标轴，并可在工作台上安装一个沿水平轴旋 转的回转台，用以加工螺旋线类零件。 立式加工中心装卡方便，便于操作，易于观察 加工情况，调试程序容易，应用广泛。但受立 柱高度及换刀装置的限制，不能加工太高的零 件，在加工型腔或下凹的型面时，切屑不易排 出，严重时会损坏刀具，破坏已加工表面，影 响加工的顺利进行。 1一直流伺服电动机 2一换刀机械手 3一数控柜 4一盘式刀库 5一主轴箱 ; 6一操作面板 7一驱动电源柜 8一工作

6、台 9一滑座 10一床身 图 立式加工中心 （ 2）卧式加工中心 卧式加工中心指主轴为水平状态的加工 中心，如图 5-38所示。卧式加工中心通 常都带有自动分度的回转工作台，它一 般具有 3一 5 个运动坐标，常见的是三个 直线运动坐标加一个回转运动坐标，工 件在一次装卡后，完成除安装面和顶面 以外的其余四个表面的加工，它最适合 加工箱体类零件。与立式加工中心相比 较，卧式加工中心加工时排屑容易，对 加工有利，但结构复杂，价格较高。 (3)龙门式加工中心 龙门式加工中心的形状与数控龙门铣 床相似，如图 5-39所示。龙门式加工中 心主轴多为垂直设置，除自动换刀装置 以外，还带有可更换的主轴头附

7、件，数 控装置的功能也较齐全，能够一机多用， 尤其适用于加工大型工件和形状复杂的 工件。 (4)五轴加工中心 五轴加工中心具有立式加工中心和卧式加工 中心的功能，如图 5-40所示。五轴加工中心， 工件一次安装后能完成除安装面以外的其余五 个面的加工， X、 Y、 Z、主轴回转、主轴或工 作台旋转一定角度。常见的五轴加工中心有两 种形式： 一种是主轴可以旋转 90，对工件进行立式和卧式加 工 ; 另一种是主轴不改变方向，而由工作台带着工件旋 转 90，完成对工件五个表面的加工。 五轴联动数控机床是一种科技含量高、 精密度高专门用于加工复杂曲的机床， 这种机床系统对一个国家的航空、航天、 军事、

8、科研、精密器械、高精医疗设备 等等行业，有着举足轻重的影响力。 现 在，大家普遍认为，五轴联动数控机床 系统是解决叶轮、叶片、船用螺旋桨、 重型发电机转子、汽轮机转子、大型柴 油机曲轴等等加工的唯一手段。 可广泛适用于汽车、航空航天、机车车 辆、船舶、纺织机械、印刷机械、造纸 机械、机床工具等行业中对各种板类、 箱体类、机架类、螺旋体和球体类，以 及模具等精密零件复杂曲面的数控加工， 工件一次装夹后可进行铣、镗、钻、铰、 攻丝等多种工序加工；配备直角、万能 等附件铣头后，还可对工件进行五面加 工 代表机床制造业最高境界的 是五轴联动 数控机 床系统，从某种意义上说，反映了一个国家的 工业发展水

9、平状况。长期以来，以美国为首的 西方工业发达国家，一直把五轴联动数控机床 系统作为重要的战略物资，实行出口许可证制 度。特别是冷战时期，对中国、前苏联等社会 主义阵营实行封锁禁运。 著名的“东芝事件”：上世纪末，日本东芝公 司卖给前苏联几台五轴联动的数控铣床，结果 让前苏联用于制造潜艇的推进螺旋桨，上了几 个档次，使美国间谍船的声纳监听不到潜艇的 声音了，所以美国以东芝公司违反了战略物资 禁运政策，要惩处东芝公司。 立式五轴加工中心 这类加工中心的回转轴有两种方式，一种是工 作台回转轴。设置在床身上的工作台可以环 绕 X轴回转，定义为 A轴， A轴一般工作范围 +30度至 -120度。工作台的

10、中间还设有一个 回转台，在图示的位置上环绕 Z轴回转，定 义为 C轴， C轴都是 360度回转。这样通过 A 轴与 C轴的组合，固定在工作台上的工件除 了底面之外，其余的五个面都可以由立式主 轴进行加工。 A轴和 C轴最小分度值一般为 0.001度，这样又可以把工件细分成任意角度， 加工出倾斜面、倾斜孔等。 A轴和 C轴如与 XYZ三直线轴实现联动，就可加工出复杂的 空间曲面。 图中所示产品的 A轴和 B轴均由力矩电机驱动， 电机最大力矩达 2900Nm，最大负载为 1200kg， 允许转动惯量 J为 110kgm2。 A轴的倾斜角的范 围为 -10(ccw)+110(cw)，转速为 30rp

11、m，同轴 度为 0.01mm，轴向跳动 0.012mm，分度精度为 7。 C轴台面直径为 800mm，最大转速为 50rpm，分度精度等与 A轴相同。 在欧洲，德国 FIBRO一直同许多著名的机 床公司合作，按照不同的工艺要求开发新型的 产品，来满足市场的需求。 另一种是依靠立式主轴头的回转。主轴 前端是一个回转头，能自行环绕 Z轴 360 度，成为 C轴，回转头上还带可环绕 X轴 旋转的 A轴，一般可达 90度以上，实现 上述同样的功能。这种设置方式的优点 是主轴加工非常灵活，工作台也可以设 计的非常大，客机庞大的机身模具、巨 大的发动机壳都可以在这类加工中心上 加工。 五轴联动加工中心 龙

12、门式五轴联动加工中心 卧式五轴加工中心 此类加工中心的回转轴也有两种方式，一种是 卧式主轴摆动作为一个回转轴，再加上工作 台的一个回转轴，实现五轴联动加工。 另一种为传统的工作台回转轴，设置在床身上 的工作台 A轴一般工作范围 +20度至 -100度。工 作台的中间也设有一个回转台 B轴， B轴可双 向 360度回转。这种卧式五轴加工中心的联动 特性比第一种方式好，常用于加工大型叶轮的 复杂曲面。 卧式五轴联动加工中心 卧式加工中心 (5)虚轴加工中心 虚轴加工中心如图 5-41所示。虚轴加工 中心改变了以往传统机床的结构，通过 连杆的运动，实现主轴多自由度的运动， 对工件的复杂曲面进行加工。

13、 5.8.2 加工中心的构成 加工中心有各种类型，虽然外形结构各异， 但总体上是由以下几大部分组成。 1.基础部件 基础部件由床身、立柱和工作台等大件组成， 是加工中心结构中的基础部件。这些大件有铸 铁件，也有焊接的钢结构件，它们要承受加工 中心的静载荷以及在加工时的切削负载，因此 必须具备更高的静、动刚度，也是加工中心中 质量和体积最大的部件。 2.主轴部件 主轴部件由主轴箱、主轴电动机、主轴 和主轴轴承等零件组成。主轴的启动、 停止等动作和转速均由数控系统控制， 并通过装在主轴上的刀具进行切削。主 轴部件是切削加工的功率输出部件，是 加工中心的关键部件，其结构的好坏， 对加工中心的性能有很

14、大影响。 3.数控系统 数控系统由 CNC 装置、可编程控制器、 伺服驱动装置以及电动机等部分组成， 是加工中心执行顺序控制动作和控制加 工过程的中心。 4.自动换刀装置 (ATC) 加工中心与一般数控机床的显著区别是 具有对零件进行多工序加工的能力，有 一套自动换刀装置。 五面体加工中心 五轴铣 五面加工中心 三坐标测量机 加工中心的发展与未来 现在加工中心逐渐成为机械加工业中最主要 的设备，它加工范围广，使用量大。近年来 在品种、性能、功能方面有很大的发展。品 种：有新型的立、卧五轴联动加工中心，可 用于航空、航天零件加工；有专门用于模具 加工的高性能加工中心，集成三维 AD/CAM 对模

15、具复杂的曲面超精加工；有适用于汽车、 摩托车大批量零件加工的高速加工中心，生 产效率高且具备柔性化。性能：普遍采用了 万转以上的电主轴，最高可达 6 10万转； 直线电机的应用使机床加速度达到了 3-5g； 执行 ISO/VDI检测标准，促使制造商提高加 工中心的双向定位精度。 功能：糅合了激光加工的复合功能，结构上 适合于组成模块式制造单元（ FMC）和柔性 生产线（ FMS），并具有机电、通讯一体化 功能。 领先一步的机床制造商正在构想 2010年的 “加工中心”，它将是万能型的设备，可用 于车、铣、磨、激光加工等，成为真正意义 上的加工中心。全自动地从材料送进，到成 品产出，粗精加工、淬

16、硬处理、超精加工， 自动检测、自动校正，将无所不能。设备将 重视环保、节能，呈现出绿色制造业的标志。 二、 车削中心 定义 ：是在数控车床基础上发展起来的 复合加工机床。 特点 ： 1. 具有转塔式多工位刀架 -（刀库） 2. 除基本的两轴联动控制外，还具有 C 轴控制。 工艺范围：内、外回转面，端面，孔的 加工；端面和圆周面上任意部位的钻削、 铣削和攻丝等。 第二节 板材加工中心 实质 ： CNC冲床 冲模库（刀库） 定义 ：具有自动交换模具的数控回转头 压力机 应用 ：在板材上冲各种孔 独特部件：转盘 同时同向旋转 上转盘：凸模 下转盘：模具 数控系统功能： X、 Y、 T三轴控制 第三节

17、 柔性制造系统 柔性 ”：自身对产品变化的适应能力 柔性制造的必要性： 多品种、小批量生产模式的客观要求 系统柔性的内容： 软件柔性：仅改变程序就适应变化 硬件柔性：可重复组合使用的程度 分类 ：柔性制造单元 柔性制造线 柔性制造系统 1、柔性制造单元 Flexible Manufacturing Cell (FMC) 组成 ： 以一台或几台加工中心为主，加上 工件的自动化存储和交换装置，统一的 控制调度系统三大部分。 特点 ： 规模小，投资少，可靠性好。 2、柔性生产线 Flexible Transfer Line (FTL) 组成 ： 一定台数的数控机床和普通机床， 工件传送系统，计算机控

18、制系统 特点 ： 有一定节拍 布局紧凑 总体效益较高 应用 ： 同族零件的少品种、大批量生产 国内第一条具有世界先进水平的 柔性 化 生产线 在上海通用汽车建成，实现了不 同平台车型的共线生产。 下页图。 应用领域 : 灯具 ,金属家具 , 建筑 , 电器设备 , 汽车。集成了 冲压、弯曲、成形、剪切技术 3、柔性制造系统 Flexible Manufacturing System (FMS) 定义 ：由统一的信息控制系统、物料储运系统 和一组数字控制加工设备组成的，能适应多品 种、中小批量加工对象变换的自动化机械制造 系统。 组成 ： 1.数控机床或制造单元 2.零件和刀具的传送系统 3.协

19、调系统各部分的总监控系统 4.中央刀具库及其管理系统 5.自动化仓库及其管理系统 1加工子系统 根据工件的工艺要求，加工子系统差别 很大。如 图 1-11是一个 FMS组成实例。 加工子系统由数控车床（单元 1）、数控 端面外圆磨床（单元 2）、数控车床（单 元 3）、立式加工中心（单元 4）、卧式 加工中心（单元 5）组成，五个加工单元 配有四台工业机器人，单元 2还配有中心 孔清洗机。该系统可以加工伺服电机的 轴类、法兰盘类、支架体类、壳体类共 14种零件。 2物流子系统 该系统由自动输送小车、各种输送机构、 机器人、工件装卸站。工件存储工位、 刀具输入输出站、刀库等构成。物流子 系统在计

20、算机的控制下自动完成刀具和 工件的输送工作。如 图 1-11中物流子系 统由四个机器人、自动仓库、工件出入 托盘站，机床前托盘站等五个和一辆自 动搬运车组成。 3信息流子系统 由主计算机、分级计算机及其接口、外 围设备和各种控制装置的硬件和软件组 成。信息流子系统的主要功能是实现各 子系统之间的信息联系，对系统进行管 理，确保系统的正常工作。对一个复杂 系统，只有通过计算机分级管理才能对 系统进行更有成效的管理，保证在工作 时各部分保持协调一致。 板材加工 FMS是由仓库单元、冲孔单元、剪切 单元、数字控制单元及分选单元组成。 第二章 数控电加工机床 电火花加工 (EDM) （电火花）线切割加

21、工 (WEDM) 激光加工 快速原型制造（ RPM) 第一节 数控电火花机床 一、 电火花加工原理 火花放电的正面应用：瞬时高温 凹坑 脉冲电源 工具电极与工件 工具电极材料：石墨 铜 铜钨合金 钼 要求：易加工 导电性好 熔点较高 保持恒定放电间隙：由机床实现 工作液：粘度较低 闪点较高 性能稳定 二、数控电火花机床 机床组成 ： 机床机械本体 脉冲电源 工作液循环 过滤系统 主轴头 ：安装电极 垂直进给运动 保持放电间隙 0.01 0.2mm 工作台 ：工作台 X、 Y向交、直流伺服电 机微量移动，修光侧面。 测量电极间的间隙以测量间隙的电压间 接进行，由电压值控制加工过程。 电火花机床

22、数控电火花轮胎模具雕花 三、脉冲电源 关键部分 ：影响生产率和加工质量 作用 ： 把工频的交流电转变成为一定频率 的单向脉冲电流。 主要参数 ： 电压 电流 脉冲宽度 脉冲间隔 分为粗、中、精三档 四、加工形式 电极相对工件进给或运动 有单电极和多电极：粗、精加工 分解电极：主型腔和细部加工 第二节 数控线切割机床 一、 工作原理 线状电极 火花放电 切割工件 电极：铜丝或钼丝 垂直运动 工作台：带工件作 X、 Y方向运动 二、数控电火花线切割机床 按电极丝运动速度分为两大类： 快走丝 ： 810m/s，我国主流 慢走丝 ：低于 0.2m/s，国外：日本 线切割加工的基本原理与电火花 成形加工

23、相同，但加工方式 不同，它是用细金属丝作电 极。线切割加工时，线电极 一方面相对于工件不断地移 动 (慢速走丝是单向移动，快 速走丝是往返移动 )，另一方 面，装夹工件的十字工作台， 由数控伺服电动机驱动，在 x、 y轴方向实现切割进给，使线 电极沿加工图形的轨迹运动 对工件进行切割加工。 线切割加工的原理 ( a ) 加工示意图 5 4 3 2 1 1 绝缘底板； 2 工件； 3 脉冲电源； 4 滚丝筒； 5 电极丝 ( b ) 线切割加工原理示意图 电火花线切割加工是利用工具电极（钼丝）和 工件两极之间脉冲放电时产生的电腐蚀现象对 工件进行尺寸加工。电火花腐蚀主要原因：两 电极在绝缘液体中

24、 *近时，由于两电极的微观 表面是凹凸不平，其电场分布不均匀离得最近 凸点处的电场度最高，极间介质被击穿，形成 放电通道，电流迅速上升。在电场作用下，通 道内的负电子高速奔向阳极，正离子奔向阴极 形成火花放电，电子和离子在电场作用下高速 运动时相互碰撞，阳极和阴极表面分别受到电 子流和离子流的轰击，使电极间隙内形成瞬时 高温热源，通道中心温度达到 10000度以上。 以致局部金属材料熔化和气化。 电火花线切割加工能正常运行，必须具备下列 条件： 1. 钼丝与工件的被加工表面之间必须保持一定 间隙，间隙的宽度由工作电压 、加工量等加工 条件而定。 2. 电火花线切割机床加工时，必须在有一定绝 缘

25、性能的液体介质中进行，如煤油、皂化油、 去离子水等，要求教高绝缘性是为了利于产生 脉冲性的火花放电，液体介质还有排除间隙内 电蚀产物和冷却电极作用。钼丝和工件被加工 表面之间保持一定间隙，如果间隙过大，极间 电压不能击穿极间介质，则不能产生电火花放 电；如果间隙过小，则容易形成短路连接，也 不能产生电火花放电。 ti为脉冲宽度、 to为脉冲间隔、 tp为脉冲 周期。在脉冲间隔 内，使间隙介质消除 电离，使下一个脉冲能在两极间击穿放 电。 各种零件的加工 棱锥体形件 冷冲凸模的加工 多孔窄缝加工 线切割加工零件 1快走丝 线切割 机床 线电极运行速度较快 (300700m min)。 可双向往复

26、运行，即丝电极可重复使用，直到 丝电极损耗到一定程度或断丝为止。 常用线电极为：钼丝 (0.1 0.2mm)。 工作液通常为：乳化液或皂化液。 由于电极丝的损耗和电极丝运动过程中换向的 影响，其加工精度要比慢走丝差，表面粗糙度 要高； 尺寸精度： 0.015 0.02mm； 表面粗糙度 R： 1 25 2.5m。 一般，尺寸精度最高可达到： 0 01mm， 表面粗糙度 R为： 0.63 1.25m。 走丝速度 对切割速度的影响：主要是通过 改变排屑条 件 来实现的。 提高走丝速度有利于：电极丝把工作液带入较 大厚度的工件放电间隙中；电蚀产物的排出， 使加工稳定，提高加工速度。 走丝速度过高：会

27、导致机械振动加大、加工精 度降低和表面粗糙度增大，并易造成断丝。 对快走丝 线切割 ，应考虑由于丝电极速度的改 变所产生的换向切割条纹对表面粗糙度的影响。 2. 慢走丝 线切割 机床 线电极运行速度较低 (0.5 15m/min)。 线电极只能单向运动，不能重复使用， 这样可避免电极损耗对加工精度的影响。 丝电极有：紫铜、黄铜、钨、钼和各种 合金，直径一般为 0.1 0.35mm。 工作液：去离子水、煤油。 尺寸精度： 0.001mm 表面粗糙度： Ry0.3m。 快走丝线切割机床 快走丝线切割机床 快走丝线切割机床 慢走丝线切割机床 快走丝线切割机床 快走丝线切割机床 线切割加工机床的型号

28、国标规定的数控电火花线切割机床的型号。 如： D K 7 7 25 机床工作台宽度为 320mm 特性代号，数控机床 类别代号，电加工机床 组代号，电火花加工机床 系代号，快走丝线切割机床 走丝速度对加工的影响： 高速走丝机床 ： 电极丝高速往复运动，生产率较高，电 极丝可重复使用一段时间。 使用 0.08 0.2mm的钼丝。走丝速 度一般为 6m/s10m/s。 低速走丝机床 ： 电极丝以 0.2m/s的速度运动，振动小， 切削过程稳定，因此加工质量高。 使用 0.03 0.3mm的镀锌黄铜丝。 DK77120型线切割机床 ,行程 1200mm 1600mm 该机刚性好 , 结构先进 , 线

29、架可自动 切割机床简介 总体上都可分 为：主机，数控装 置，脉冲电源。 组成 机床本体 脉冲电源 数控系统 工作液循环系统 快走丝线切割机床 机床本体： 主要由床身、工作台、运丝机构和丝架等组成。 1 2 3 6 5 1 上丝机构； 2 工作台； 3 丝筒电机； 4 撞杆； 5 接近开关； 6 运丝启停开关 4 脉冲电源： 电火花线切割加工的脉冲电源与电火花成型加工作用 的脉冲电源在原理上相同，不过受加工表面粗糙度和电 极丝允许承载电流的限制，线切割加工脉冲电源的脉宽 较窄 (2 60 s) ，单个脉冲能量、平均电流 (1 5 A)一 般较小，所以线切割总是采用正极性加工。 3数控系统： 作用

30、 轨迹控制 脉冲电源 精确地控制电极丝相对 于工件的运动轨迹，使零件 获得所需的形状和尺寸。 根据放电间隙大小与放电 状态控制进给速度，使之与工 件材料的蚀除速度相平衡，保 持正常的稳定切割加工。 主要 组成 工作液箱 工作液泵 流量控制阀 作用 及时地从加工区域中排除电蚀产物，并连续 充分供给清洁的工作液，以保证脉冲放电过程稳 定而顺利地进行。 （一般采用专用乳化液） 3工作液循环系统： 进液管 回液管 过滤网罩 慢走丝线切割机床 主要 组成 主体结构 走丝系统 4 5 6 7 8 9 10 1 2 13 12 11 14 15 1617 1 储丝筒； 2 圆柱滚轮； 3 导向孔模块； 4

31、、 10 、 11 滚轮； 5 张紧轮； 6 压紧轮； 7 毛毡； 8 断丝检测器； 9 毛刷； 12 导丝管； 13 下臂； 14 接丝装置； 15 电极丝输送轮； 16 废丝孔模块； 17 废丝箱 3 电极丝送丝装置 导轨 废丝 筒 丝卷 张力圈 北京阿奇工业电子有限公司某型号慢走丝线切割机床的送丝图 线切割主要工艺指标 1切割速度： 切割速度 最高切割速度 在保证一定的表面粗糙度的切割过程中， 单位时间内电极丝中心线在工件上切过的面 积的总和，单位为 mm2/min。 在不计切割方向和表面粗糙度等条件下， 所能达到的最大切割速度。 切割效率 每安培电流的切割速度称为，一般切割 效率为 2

32、0 mm2/(minA)。 2加工精度： 指所加工工件的尺寸精度 、 形状精度和位置精度 的总称 。 3表面粗糙度： 在我国和欧洲表面粗糙度常用轮廓算术平均偏差 Ra(m)来表示，在日本常用 Rmax来表示。 电参数对工艺指标的影响 1峰值电流： 放电峰值电流增大，单个脉冲能量增多，工件放电 痕迹增大，故切割速度迅速提高，表面粗糙度数值增大， 电极丝损耗增大，加工精度有所下降。 但当其达到一定临界值后，若再继续增大峰值电流， 则加工的稳定性变差，加工速度明显下降，甚至断丝。 2脉冲宽度 ti： 增大脉冲宽度 ti，线切割加工的速度提高，表面粗 糙度变差。同时，随着脉冲宽度的增加，电极丝损耗也

33、变大。当脉冲宽度 ti增大到一临界值后，线切割加工速 度将随脉冲宽度的增大而明显减小。 3脉冲间隔 to： 减小脉冲间隔 to，脉冲频率将提高。脉冲间隔 to在 电火花加工中的主要作用是消电离和恢复液体介质的绝 缘。脉冲间隔过大会使加工速度明显降低，严重时不能 连续进给，加工变得不稳定。 1电极丝的选择： 目前电火花线切割加工使用的电极丝材料有钼 丝 、 钨丝 、 钨钼合金丝 、 黄铜丝 、 铜钨丝等 。 快走 丝线切割加工中广泛使用钼丝作为电极丝 ， 慢走丝 线切割加工中广泛使用直径为 0.1 mm以上的黄铜丝 作为电极丝 。 三、锥度切割 1平面加工 平面加工 是指电极丝在加工过程中始终是

34、严格垂 直的，电极丝只在 X、 Y方向移动，进行二维平面形状 的加工。 2 锥度 加工 锥度 加工 是指在加工过程中，通过对 X、 Y、 U、 V轴的控制，实现上下异形的立体加工。 3二次切割加工 二次切割加工 预先留出精加工余量进行第一次切 割加工，然后针对留下的精加工余量，把加工条件改 为精加工条件，分段缩小偏置量，再进行切割加工。 一般可分为 1 5次切割，称为二次切割加工法。 上（下）两导轮作小角度摆动，使进给 出锥度 线切割机床：上导向器具有 U、 V的驱动 平行于 X、 Y轴 四轴联动 倾斜角可达 5 实现上下异形截面形状的加工 产品名称：大 锥度线切割 机 型 号 行 程 DKM

35、540D X500Y400Z400 DKM650D X630Y500Z400 DKM860 X800Y630Z400 DKM1080D X1000Y800Z400 主要技术参数： 1、 最大切割厚度 400mm 2、最大切割 锥度 30 / 80mm 3、重复定位精度 0.005mm 4、 综合加工精度 0.015mm （切割直身时） 5、 机床几何精度：见 GB7926国标。 6、机床数控 精度：见 GB7926国标 7、最佳表面粗糙度： Ra2.5um 8、电极丝走丝速度 1 -11m /s 9、电 极丝直径范围 0.13 0.25mm 10、最大切割 速度 100mm 2/min 11、

36、导轮系统：高精度防 水导轮 大锥度线切割机床 四、脉冲电源 种类 ： 晶体管矩形波脉冲电源 较高频率，矩形输出 并联电容型脉冲电源 低损耗电源 参数 ： 受电极丝和加工表面粗糙度影响 数值较小： 脉宽： 2 60s 平均电流： 1 5A 电源接法：线切割总是正极性加工 采用正极性的理由 在电火花加工中，加工方式以工件接电 源的正、负极为区分标志分别称为 正极 性加工 和逆极性加工。放电过程中，通 常认为介质中的带电粒子和阴极发射的 电子引发介质雪崩式电离，使介质电离 形成放电通道。放电通道是由数量大体 相等的带正电和带负电以及中性粒子组 成的等离子体。在等离子放电通道中， 通常认为电子奔向阳极

37、，正离子奔向负 极。 但电子质量小、加速度大，容易获得较高的运 动速度；而正离子质量大、加速度小，短时间 不易获得较高速度。所以当放电时间较短时， 电子传递给阳极的能量大于正离子传递给阴极 的能量，使阳极蚀除量大于阴极蚀除量 23。 同时，有研究结果表明，等离子通道中主要是 电子在运动，这一规律是不随脉宽变化而变化 的，所以即使在大脉宽情况下正离子对负极的 轰击作用也远小于电子运动对正极的轰击作用 4。 可见，电火花加工在放电时主要是去除正电极 材料，因此逆极性加工消耗的主要是电极丝材 料。 第三节 激光加工机床和 RPM 一、数控激光加工机床 定义 ：以激光作为工具（代替刀具）对工件进 行加

38、工的机床。 型式 ：龙门式 下动式 框架式 特点 ： 1.适应工件的材料范围宽 2.可进行精密微细加工 3.加工时无机械力，变形小，无损耗 应用 ：切割 真空焊接 激光热处理 二、激光器： CO2 600 1500W 固体激光器 五 轴 激 光 切 割 机 三、快速原型制造技术 Rapid Prototype Manufacturing (RPM) 原理 ：利用计算机技术，通过二维的堆积形成三维的实 体。“积分法” ,在计算机上建模的 CAD 三维立体造 型零件，直接从 CAD 文件进行切片。这些离散的片层 按次序累积起来仍是所设计的零件实体形状。然后， 将上述的离散（切片）数据传递到成型机中

39、去，成型 机中的扫描器在计算机信息的控制下逐层进行扫描烧 结。 种类 ： 逐层粘切法：薄片原料 激光器切出廓形 最小层厚： 0.0127mm 精度： 0.238mm 选区激光烧结法：原料粉末 激光烧结 常用的陶瓷、金属和塑料等三种主要的固态粉末 两个缸体活塞机构，一个用于供粉，另一个用 于成型。成型过程开始前，用红外线板将粉末 材料加热至恰好低于烧结点的某一温度。成型 开始时，供粉缸内活塞上移一给定量，铺粉滚 筒将粉料均匀地铺在成型缸加工表面上，激光 束在计算机的控制下以给定的速度和能量对第 一层信息进行扫描。激光束扫过之处粉末被烧 结固化为给定厚度的片层，未烧结的粉末被用 来作为支撑，这样零

40、件的第一层便制作出来。 这时，成型缸活塞下移一给定量，供料虹活塞 上移，铺粉滚简再次铺粉，激光束再按第二层 信息进行扫描，所形成的第二片层同时也被烧 结固化在第一层上，如此逐层叠加，一个三维 实体零件就制作出来了。 激光烧结 是一种很有潜力的技术节省模 具和存货成本。它能帮助公司突破设计。 该技术还能为大规模生好准备。 豪华车生产商美洲虎公司将 激光烧结 技术应用 在其位于英国 Whiteley 的工程中心。这项技术 正被用于帮助该公司加快新车型的开发速度， 这对提高该公司的竞争力非常关键。 激光烧结 技术可在 CAD造型的基础上对塑料 零件直接进行加工，节省了生产模具的成本。 这种由 EOS

41、公司提供的系统可将聚酞胺粉末加 工成原型的内饰件、发动机零件和生产支持。 该技术通过将粉末逐层烧结在一起而制成所需 的形状。 生产出的零部件，如进气歧管、门内板、 仪表板、车内通风管和车灯外壳等的强 度足以满足试验车辆在跑道上进行测试 的要求。 有了 激光烧结 技术，摸具就变得不需 要了 有了这些零件，可以在开发的早期阶 段获得更多的数据。而故障则可以在尚 未造成很高代价前的阶段被排除。 以即将上市的美洲虎某个车型的 V8发动 机的进气歧管的原型为例” EOS 公司说， “在过去，为制造该部件，可能要花几 十万欧元来制造硬模具。每次设计变更 还得花几千欧元来对模具进行更改，而 每次进行更改的时

42、间都长达几个星期。 如果设计改动比较大，可能还得重新设 计模具 有了 激光烧结 技术，模具就变得不需要 了。美洲虎公司因此而节省了时间，节 约了成本。有了 激光烧结 机，只需进行 两次设计和生产。工程师们一共制造了 17个聚酞胺原型件，每件的成本只有 1500欧元（合人民币 15,400 元）。 每根进气歧管的制造周期只有 1天半。 这样就使开发时间从 12个月缩短到 6个月， 并大大降低了开发成本。 豪华的 xJ型轿车的保险杠部分也是用印 EOS公司的 EOSINT P380激光烧结 系统 制成的。 利用 CAD数据直接进行压铸模具和吹塑 模具的生产。 激光烧结技术的精度明显提高，从而可 以生产结构复杂、精度很高的模具。采 用直接激光烧结技术之后，模具不需要 进行人工抛光。 一套模具可以生产 20万个塑料件 DMLS直接激光烧结制造的模具可以用 于大批量生产，批量生产的数目可达 10 万 20万件。 CRDM公司的客户群包括汽 车制造业、医药生产、航空航天、电信 等领域以及英国国防部的许多大型企业。 适合复杂薄壁陶瓷产品的快速原型制造 系统以及基于快速原型制造技术的陶瓷 模具的快速制造技术。 模具制造过程仍然全部采用传统的手工 制作方法，对比较复杂的陶瓷产品，制 作周期长，成本高。