孙长山1,2，李佳1
(1.天津大学，天津300000; 2.河北建筑工程学院，河北张家口075024)
摘要：为拓展快走丝数控线切割机床的加工范围，从电火花线切割机床的四轴双坐标面的运动控制描绘了切割电极丝倾斜运动的基本原理，认真探讨了复杂的上下异形工件在切割加工中的关键问题，摸索出影响异形件精度的2个重要参数的确定方法，细致介绍了上下异形件从编程至切割加工的主要过程。 关键词：快走丝数控线切割机床；上下异形件；线切割；精度；参数选取
中图分类号:TG484文献标志码:B文章编号:1003-0794(2007)05-0093-04 Technics Research of Using WEDM Tool to Machine Up and Down
Abnormities Parts
tzdSUN C hang-shan1,2,LI J ia1
(1.T ianjin University,Tianjin300000,China;2.Hebei Construct Engineeri ng Institute,Zhangjiakou075024,
China)) Abstract:For developing machining range high speed NC WED M tool.The basic principle of cut electrode wire inclined is reflected through movement control of four axles both coordinates of WEDM tool,and the key
problems of the up and down abnormities parts in cutting process is particularly discussed,and calculation
means of affecting both important parameters of abnor mities parts precision is groped.The main process of the up and down abnor mities parts is particularized from programming to cutting machining.
Key words:high speed NC WEDM tool;up and down abnor mities parts;wire c utting;precision;parameter choose
0引言
电火花线切割加工(Wire Cut Electric Dis-charge Machining。简称WEDM)原理不同于传统的切削加工，在加工过程中是依靠高频脉冲电源在电
制器可以解读的NC代码，刀具路径生成且经仿真验证后，就可以利用MasterCAM的后置处理程序来
生成NCI文件或NC数控代码。对于不同的数控设备，所用G、M等代码的含义不太一致，其选用的后置处理程序也就有所不同。应根据具体的数控设备，选用对应的后置处理程序。MasterCAM提供了400多种后置处理程序，如常用的F ANUC、AB、MAHO等，也可对其后处理进行设置，使其生成的NC代码应用于其他的数控系统，如华中数控和广州数控等。
本文在Post processing(后处理)对话框中钩选Save NC file和Edit选项，单击OK，自动生成的数控加工程序可直接应用于加工中心并进行零件的实体加工，本文生成的部分代码如下:
%
O0000
N100G21
N102G0G17G40G49G80G90
N104T8M6
薯片机N106G0G90G54X-33.326Y82.708A0.S1909M3
N108G43H8Z50.
N110Z40.
N112G1Z25.033F5.4
N114G2X-.279Y97.698R47.75F572.7,,
5结语
MasterC AM软件具有复杂的几何建模功能及数控加工编程能力，不仅能提高数控编程效率，而且还能编制出手工编程无法实现的复杂曲面NC程序。本文结合实例，通过选取适当工艺措施、选择合理刀具、切削用量、刀具路径等工艺参数，获得了较好的加工效果。
参考文献:
通用硒鼓
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电容触摸按键[2]肖高棉，黄亮，等.精通MasterCAM9.x[M].北京：清华大学出版
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[3]邓小玲.Mas terCAM在数控加工中的应用[J].煤矿机械,2004,25303c
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[4]谭雪松，姜胜，陈霖.Mas tercam数控加工实战训练[M].北京：人
民邮电出版社,2005.
[5]彭浩舸，邓奕，谢骐.某塑料模具的石墨电极数控加工工艺[J].现
代制造工程,2005(5):41-42.
作者简介：邝卫华(1976-)，湖南郴州人，讲师，博士,2005年华南理工大学机械制造及其自动化专业博士毕业，现任教于广东工业大学材料与能源学院，主要研究方向为模具CAD P CA M P CAE，旋压工艺，发表论文近10篇，:kwh05@163.
收稿日期:2007-03-04
第28卷第5期2007年5月
煤矿机械
Coal Mine Machinery
Vol128No15
May.2007
极丝(钼线)与工件间形成火花放电来去除工件材料，加工中没有大的切削抗力。因此，电火花线切割加工在对一些难切削的材料、特殊及复杂形状零件的加工上较传统的切削加工方法具有明显的优势，被广泛应用于模具、航空航天、化工及煤炭矿山机械等制造加工领域。
按电极丝运动的方式，电火花线切割机床分为快走丝电火花线切割机床和慢走丝电火花线切割机床，二者具有不同的特点和应用场合。慢走丝电火花线切割机床主要应用在精度要求较高的场合，但价格昂贵；而快走丝电火花线切割机床相对操作简单、售价低，是中国独有的机型，在我国被普遍使用。快走丝线切割机目前发展到四轴或五轴联动，但由于联动加工中工艺参数的设计、选择难度较大，一般厂家还只停留在单平面双轴联动的柱形件加工，而对于更复杂的上下异形件的加工功能基本未开发使用。为此，本文就快走丝电火花线切割机对上下面异形件(见图1)切割的原理、相关参数的设定选取以及整个编程和切割的主要过程加以分析和
阐述。
图1 上下异形件
1 异形件切割基本原理
异形件切割加工是由X Y 坐标平面和UV 坐标平面四轴联动来完成的。XY 坐标平面是工作台带动工件按编程平面图形和尺寸作平动运动,UV 坐标平面是上线架导丝轮中心点O 1带动钼丝按参考平面图形和尺寸绕下线架导丝轮中心点O 2作倾斜运动，如图2
所示。
图2 钼丝倾斜运动示意图
由h 确定的X Y 工作台平动B 1+r ，而电极丝O 1O 2作以下线架导丝轮中心点O 2为原点、O 1为
动点、尺寸为R 的倾斜圆周运动，该倾斜圆周运动是根据XY 编程面和参考平面二相异图形尺寸、工
件高度A 和2个导轮中心距H 所确定的UV 坐标平面运动轨迹来实现的。尺寸R 为瞬间变化值。
因此，参数H 、h 、A 、b 1、B 1是确保上下异形零件加工准确的关键尺寸。其中在XY 坐标面和参考平面上的B 1、b 1等尺寸是设计图形尺寸,A 是工件高度，均可输入准确值，而H 、h 却很难通过直接测量来得到较准确值。H 、h 不能精确给出则加工出的零件也无法保证其设计形状和尺寸精度。
通过实践，发现可通过预切割一个圆锥台(见图3)来到H 、h 精确值。要切割圆锥台，电极丝O 1O 2需要做倾斜运动，上线架中点O 1移向O c ，如图4所示，造成平台基面上产生与R 方向一致的r 量偏移，这就必须在钼丝平动时及时叠加一个r 量，它由X Y 平动来实现，且方向与R 相反，以保证电极丝在倾斜运动时与基面工件点O 不偏移。因而在锥度切割时，必须获知上下线架两支点间跨距H 、下导轮中心点O 2到平台基面的高度h 和半锥角B 这3个参数。为了确保锥度切割精度且受测试工具所限，可用预切割测试法来获得编程基面尺寸h 及上下丝架导丝轮中心跨距H触控产品
的精确值。
图3 预切圆锥台模型
H 1为上下丝架跨距的估算值,h 1为下丝架支点到编程基面的估算值，此二值可在锥度切割前估算测定，仅作为锥度加工的初步依据。
现预切割一个基面标准尺寸为<30m m 、半锥角为115b 的锥体，锥体为上小下大。
实际加工件如图3所示，工件厚度为A ，底面(编程面)直径为D ，上平面直径为d 。通过用千分尺或其他精测设备仔细测定切割件D 、d 和A ，并经计算获得实际切割的B 、H 和h 值。
(1)B 的计算
tan B =(D -d )P (2A )
(1)
tan B 是以锥度切割的关键值H 1、h 1和1.5b 为依据，经切割获得的实际正切值，查表可得B 值大
小。
(2)丝架上下二支点间跨距H 的计算由图4可知
R =H 1tan 1.5b (2)而 R =H tan B (3)因此可得
H =(H 1tan 1.5b )P tan B
(4)
式中 H 1tan 1.5b )))锥度切割UV 坐标面O c 倾斜
半径R ;
tan B )))由H 和H 1的偏差所产生。由式(1)已计算出，因此可计算出准确H 值。(3)编程基面高度h 的计算
在基面上切割的标准尺寸30mm 应符合名义尺寸的要求，但由于H 1、h 1为H 和h 的估算值，切割将使形腔基面的标准尺寸与真实尺寸产生一个误差值$。如图4
所示。
图4 锥度切割加工参数计算模型
而误差值$正好是标准值30mm 与预切圆锥件实际测量值D 的差值的1P 2。即
$=(30-D )P 2(5)
由图4又可看出
$=h 1tan 1.5b -h tan B (6)式中 h 1tan 1.5b )))预设值;
h tan B )))实际值。
由式(5)和式(6)可得
h =[h 1tan 1.5b +(30-D )P 2]P tan B
(7)
得到了准确的H 和h 值后，用户只要在形参数中准确输入H 、h 及工件高度尺寸A ，并进行正确的切割编程，由计算机实现联动切割，就可完成上下异形面零件切割加工。
2 上下异形面零件切割加工程序编制
数控线切割机床采用交互式图形编程，以C AD 技术为前提，速度快、精度高、直观性好、使用方便、便于检查和修改等特点。以苏州三光牌DK77系列线切割机床为例，在编程过程中需要考虑图形画法、走丝路线选择、偏移量确定等问题，对上下异形面零件，其切割加工程序编制过程如下:
(1)绘制图形 按上下面图形尺寸分别绘制，图形绘制完全按C AD 方法，但图形不能有断线和重复
线。
(2)生成轨迹 图形绘制好以后在屏幕右边的系统模块菜单区用鼠标左键点取切割轨迹生成图标，出现下拉菜单，在此用鼠标点取轨迹生成，系统出现一个二轴线切割加工工艺参数表的对话框，按切割要求填好该对话框中的内容。这里需要注意的是锥度角度一栏按0b 填写，然后鼠标点取确定，屏幕左下角出现偏移量，按设备情况正确给出偏移量值。由于偏移量直接决定切割精度，因此偏移量选择必须合适。根据电火花线切割加工原理，在电极丝与工件金属表面之间存在一个放电间隙，该间隙根据不同机床的要求不同，一般为0.01mm 。利用编程软件获得的加工轨迹是对电极丝中心而言的，因此偏移量F =D +</2(D 为放电间隙;<；为电极丝直径)。如果图形是圆形，则应输入负值。给出偏移量值后按回车，系统提示拾取轮廓，用鼠标点取图形曲线，拾取加工方向，拾取偏移方向，确定穿丝点和丝回归终点(一般这两点共点)。需要特别注意穿丝点和切入点的坐标位置在上下异形面图形轨迹生成中要
相互一致。
(3)生成G 代码 在屏幕右边的系统模块菜单
区用鼠标左键点取G 代码图标，出现下拉菜单，点取生成G 代码，屏幕上出现输入文件名的表格，选取路径并输入文件名后按回车键，点取确定，拾取加工轨迹，按鼠标右键,G 代码生成完毕，退出编程系统。
(4)文件的合成 这是生成上下异形四维件的关键一步，首先进入主菜单点取编辑y 合成y 用光标选取UV 平面内的文件后回车y 再用光标选取XY 平面内的文件后回车y 输入合成后的文件名回车，系统生成上下异形的ISO 文件。这里最关键的
是UV 和XY 两个文件对应点数目必须相等，上下平面中2个相应的对应点形成对应线，保证相邻的对应线之间系统能按长度均匀分配。
(5)切割运行 首先是调入合成后的文件，将计算得到的H 、h 准确输入到形参数中。然后设置电参数，电参数选择对加工质量具有明显影响的主要包括脉冲电流、脉冲宽度、脉冲间隔、运丝速度等，通常需要在保证表面质量、尺寸精度的前提下，尽量提高加工效率。从影响加工表面质量考虑，减小单个脉冲能量可以改善表面粗糙度。决定单个脉冲能量的因素主要是脉冲宽度和脉冲电流。因此采用小的
脉冲宽度和脉冲电流可获得良好的表面粗糙度。但是单个脉冲能量越小，切割速度越慢。一般来讲，精加工时，脉冲宽度可在12s 内选择；中加工时，可在
小批量生产活塞杆工艺分析
赵 景
(石家庄煤矿机械有限责任公司，石家庄050031)
摘要：液压油缸是随车起重机的重要部件，系统的各项动作主要是靠液压油缸来完成。为了保证系统的清洁和油缸的精度，从材料选择、铆焊、热处理、冷加工等几个方面详细地论述加工细长活塞杆时的工艺过程。
关键词：细长；小批量；清洁度；尺寸精度
中图分类号:TH137151 文献标志码:B 文章编号:1003-0794(2007)05-0096-03
Technical Analysis of Piston Rod Production by Small Batch
ZHAO Jing
(Shijiazhuang Coal Mining Machinery Co.,Ltd.,Shijiazhuang 050031,Chi na)
Abstract :The hydraulic cylinders are critical components of truck-mounted crane,almost all the movements of the crane are carried out by the hydraulic cylinders.Mainly introduces the technical processes during work -ing of thin and long piston rod to guarantee the cleanness and precision of the cylinder.Its analysis includes the material choice,welding,heat treatment and cool machining,etc.Key words :long and thin;small batch;cleanness;dimension precision 0 前言
我厂生产的随车起重机就是利用液压原理，吊臂的伸缩是靠油缸的推拉完成的，其中双作用伸缩套筒式油缸在产品中广泛应用，简称为伸缩油缸。油缸的加工精度和清洁直接影响着液压系统的密封和液压油的清洁。清洁度差的油将会引起油缸内壁、活塞、密封件的划伤、拉毛，以至于影响密封和使用性能。活塞杆的加工精度直接影响着油缸的使用寿命。下面对双臂活塞杆工艺做以分析。活塞杆如图1所示。
生产的随车吊，一般生产类型为小批生产，设备以普通机床为主。双臂活塞杆属于细长杆，加工精
度要求较严密。
图1 活塞杆示意图
11接块 21堵头 31中间管 41活塞杆 51接头
1 关键零件材料选择与处理
中间管和活塞杆为关键零件。
中间管材料为20号冷拔管，下料工序为切料，切12~32s 内选择。脉冲间隔对切割速度影响较大，而对表面粗糙度影响较小。脉冲间隔越小，单位时间放电加工的次数越多，因而切割速度也越高。但是脉冲间隔也不能太小，否则放电产物来不及被冲刷掉，加工不稳定，容易烧伤工件或断丝。该参数用脉冲间隔比表示，一般工件厚度为30~50mm 时，脉冲间隔比选5~7。一般快走丝线切割机床切割40mm 厚度的普通钢件时，选定的电参数应保证电压表指针在(50?1.0)V 、电流表指针在(2?0.5)A 范围比较合理。参数选择完成后选正向割开始加工，这样就可以得到需要的上下异形的工件。3 结语
通过对样件加工实验，验证了本文对复杂的上
下异形面零件电火花线切割加工运动规律所进行的分析和建立的通用数学模型的正确性，解决了异形面零件的加工难题，为拓展快走丝数控线切割机床的加工范围起到推动作用，为进行复杂直纹曲面零件电火花线切割加工打下基础。
参考文献:
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[3]麦山.高速走丝线切割四轴控制系统及空间曲面加工技术的研究
[D].哈尔滨：哈尔滨工业大学,1994.作者简介：孙长山(1962-)，河北张家口人，天津大学在职研究生，河北建筑工程学院机械工程系副教授、高级工程师，主要研究方向为数控机床设计与改造.
收稿日期:2006-12-19
第28卷第5期
2007年 5月
煤 矿 机 械Coal Mine Machinery
Vol 128No 15May.2007
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