切割工艺（精选9篇）
切割工艺 篇1
就金属板材加工而言,采用激光切割工艺可节约昂贵的模具费用,缩短加工周期,对新产品开发、单件小批量生产和多品种轮番生产有着明显的优势。本文基于在切割应用方面的使用经验,介绍影响切割质量的主要因素之外的穿孔技术、引线设置和拐角设置三方面工艺参数对切割质量的影响。
1 穿孔技术
任何一种热切割技术(如激光加工、等离子加工、火焰切割等),除少数情况可以从板材边缘开始外,一般都必须在金属板材上预穿一小孔,然后进行后续加工。穿孔质量的好坏直接影响到切割轮廓的质量,特别是轮廓尺寸接近板材厚度的小轮廓;其次,穿孔时间长短也直接影响到切割加工的生产效率,所以穿孔技术是激光切割加工的关键技术。常见的穿孔方式有以下三种。
1.1 爆破穿孔
如图1所示,爆破穿孔又称为直接穿孔(CW方式),利用激光光束的连续性的工作原理,在加工材料的表面的某个地方,形成一个凹坑,然后根据激光束以及同轴的辅助气体的加入,形成一个孔型,再根据设备以及材料的对位差,形成穿孔缝隙,最终完成整个爆破穿孔过程。
此穿孔过程中产生缝隙的大小跟板材的厚度成正比。加工材料越厚,其穿孔的缝隙就越宽,造成的材料浪费越大。爆破穿孔的优点是可以大幅度提高穿孔时间,从而提高生产效率,缺点是在穿孔时,会发生大量熔融金属向上喷的现象,容易污染光纤激光切割头中的保护镜片,同时厚板切割加工小孔(直径<板厚)时,由于穿出来的孔的直径可能会超过所需要切割轮廓的直径,会导致产品报废。
1.2 脉冲穿孔
脉冲穿孔采用的是激光束中最强大的高峰值的脉冲激光进行穿孔,脉冲激光束的功率可以达到额定功率的2.5倍左右,能够使加工材料熔化甚至汽化。脉冲激光利用的是逐步深入的工作原理,对于厚型材料的加工,不影响切割效果,只是切割速度变慢,因此在加工质量方面,要高于爆破穿孔,如图2所示。当碳钢材料的板厚在10mm以上时,使用脉冲穿孔则加工时间会急剧增加。从理论上讲,通常可以改变穿孔的条件有焦距、喷嘴位置、气体压力等,但实际上由于时间太短,改变以上的可能性不大。在实际生产中主要采用改变激光平均功率的方法实现。具体方法有以下三种:①改变脉冲占空比;②改变脉冲频率;③同时改变脉冲占空比和频率。实际结果表明,第③种效果最好,穿孔质量比较高而且稳定。
表1是扬力ML-3015F(IPG 2000W)碳钢12mm脉冲穿孔工艺数据(三阶穿孔工艺)。
1.3 变焦穿孔
变焦穿孔的原理是切割头上方安装变曲率半径镜片(VRM),在穿孔过程中适时改变镜片的曲率半径从而改变焦点的相对位置,达到节省穿孔时间、提高穿孔效率和稳定性的目的。大量的穿孔试验数据表明,该穿孔方式比上述两种方式效率可提高20%以上。其缺点是由于频繁改变曲率半径大小,镜片长时间使用容易损坏,镜片的制造成本也比较高,目前没有能够得到大批量应用。
综上所述,激光切割加工穿孔工艺无非采用上述一种或多种的组合,需根据实际情况进行选择。考虑到热效应对切割加工的影响,有时还需要采用预穿孔技术或者间隔穿孔技术来切割产品,以便加工出优质的产品。
2 引线设置
在正常切割过程中,通常采用CW模式进行穿孔。该类型穿孔时间短,但正如以上所述,该方式会产生一个比脉冲穿孔更大的孔。因此,起切穿孔的位置通常选在轮廓的外边。穿孔和实际轮廓之间的切割线称之为引入线,结束时出来的那部分切割线称之为引出线。引入/引出线的设置对切割加工质量也至关重要,引线设置主要分为引线长度和引线类型两方面。
2.1 引线长度
由于穿孔过程中会产生大量的热量,在切割实际轮廓之前尽可能将热量散发掉是非常关键的,特别在切割小的内轮廓时尤为重要,处理不当会导致无法切割。试验表明引线长度取决于板材厚度和孔的直径,表2为ML-3015F机型的参考数据表。
2.2 引线类型
激光切割加工为热加工类型,切割过程中功率大小、辅助气体气流的稳定性、喷嘴的新旧程度甚至机床本身的运动性能均会影响切割加工质量和切割精度,从理论上分析任何方式的引入均能够满足切割要求,为了弥补上述因素对切割的影响,自动编程软件中可以设置多种引线类型来避免切割缺陷。引线类型有直线、圆弧、直线+圆弧、徒手直线等,同时还能够对单独的直线和圆弧进行任意角度设置。常用的引线类型如图3所示。
(a)0°直线引入(b)90°圆弧引入
3 拐角设置
在切割碳钢板材时,由于机床运动轴在拐角处的加减速和辅助气体气流的影响,会导致直角处出现不同程度的烧伤;在切割不锈钢板材时,若不进行处理,会出现拐角处有比较大的切割毛刺现象。为此,需要对切割路径进行优化,采取倒角或者拐角设定的方式来避免烧伤和毛刺。
对拐角设定倒角半径除了可减少毛刺产生外,还使轴移动的动态性能更好,同时热影响区减少。最优倒角半径R=板材厚度/10,但不小于1mm。
对于用户工件有特殊要求的情形,不允许在拐角处进行圆角处理,此时需要采用如图4所示的拐角设置(绕角处理)方式达到最理想的切割效果。
4 小结
激光切割加工是一种非常复杂的加工工艺,有多种因素影响切割质量和加工效率。本文只针对在实际切割加工中常用的穿孔方式、引线设置和拐角处理等方面设定来分析影响切割质量的因素。大量的切割加工表明,处理好以上设定,对切割质量的提高有很大的帮助作用。
摘要：通过对激光切割机切割质量的大量试验研究,从激光切割加工特殊工艺要求来分析穿孔技术、引线设置和拐角设置等特殊工艺设定对切割质量和加工效率的影响。
关键词：激光切割机,特殊工艺,切割质量,脉冲穿孔,引线设置,拐角设置
参考文献
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[2]曹凤国,等.激光加工技术[M].北京:科学技术出版社,2007.
[3]翟东升,等.对影响激光切割机切割质量因素的分析[J].扬州职业大学学报,2012,16(1):24-26.
切割工艺 篇2
4；功率输出；K1-K4四种选择 ．．．．．．．．．．．．．．．．5最大加工厚度《400mm ．．．．．．．．．．．．．6；(工．．最．大．加．工．效．率．》．70．．以．上．．．件．厚．度．60-80mm ．．．．．．．7；使用电源；交流电压；220v脉间选择；．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．四个按下和，脉宽选择；另选四个标．．．．8．．4．．．．．．．．．．．．8．和，功率选择；正常放在低压，脉宽选择．4．．．．．．．．．．．．．．．．．．为只按键，为，合上
为．4．．．．．．4,8,16,32．．．．．．．．．．．．8,16．．．．．24ns，在切割加工时脉宽越小，加工能量越．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．低，加工工件光洁度越好，但速度越慢，脉，．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．间选择为、2、4、8 ．．．．1．．．．．．．脉间计算为相加合上和为，代表脉．．．．．．．．．2．．4．．6．．．．．冲间隙等于6倍的脉宽，．．．．．．．．．．．脉间越大、切割电流及能量越小有利于工件．．．．．．．．．．．．．．．．．．．的加工，电火花线切割加工分类高速和低速．．．．．．．．．．．．．．．．．．．两种，．．．DK7740的含义；D为机床类别代号表示电加工机床K为机床特征代号为数控机床，前7，组代号；为电火花加工机床，后7；高速为7，低速为5,40；参数代号，为工作台横向行程为400mm，电火花线切割加工的工艺过程 1，工件加工前的准备 2，加工程序的编制3 3，工艺基准的确定4 4，切割路线的选择5 5，电极丝初始位置的确定6 6，加工条件的选择7 7，加工穿丝孔8 8，工件找正和装夹9 9，电极丝传丝、找正10 10，正式线切割加工11 11，检验
电火花线切割加工的常规步骤 1，启动机床电源进入系统编制加工程序 2，检查各部件是否正常包括电压、电流、水泵、储丝筒
3，进行储丝筒上丝、条丝、电极丝找正 4，装夹工件，根据工件厚度调整Z轴至适当位置并锁紧
5，移动X、Y坐标确定切割起始位置 6，开启工作液泵，调节加工液流量 7，运行加工程序即开始加工调整参数 8，监控运行，发现工作液堵塞及时疏通 9，每段程序完毕后都应该检查纵横，手轮刻度是否与指令规定的坐标相等，确保零件加工的顺利进行 10，成品检验。
电火花机床的基本知识
．．．．．．．．．．AP;低压电流选择开关，设定范围；0-60A 注意事项；1，放电中可用FT变更设定 2，设定值大，加工电流大，火花大，速度较快，表面粗糙，间隙较大
3，设定值小，加工电流小，火花小，速度较慢，表面较细，间隙较小
4，加工电流设定需与放电弧休止幅配合，可能达到最佳之放电效果 5，修改分类
6，条件选用即键锁定 TA;放电时间调整
1，放电时间与电流配合来决定表面粗细度，最小百万分之二秒可达Rmax6-9um，最大百分之1800秒，可达到Rax90-120um 2，放电时间约90um以上才能配合无消耗加工，放电时间和电流值成正比，若放电时间短，电流大，则消耗增多 3，各种金属材质的不同对放电时间的需要也不同，放电时间设定范围为2-120us 1，以相同加工电流加工时，设定值大，表面粗，间隙大，电极消耗小，设定值小，表面细，间隙小，电极消耗大 2，输入方式，以条件选择增减键设定 TB；放电休止时间调整
1，休止时间为放电产生离子化后，回复绝缘状态之休止时间过程，一般放电平稳时休止时间短，效率较高，电极保护层厚，但容易造成排屑不良，必须考虑设定电极脉动及理想的喷浇位置。
2，休止时间短，电流大，休止时间长，电流小但每次的放电电流相同
3，休止时间的长短也需配合材质的性质方能获得最佳结果，休止时间具备功能如下；
1.调整第一阶段时间，即表示该休止时间能配合放电时间的阶段比例自动调整，此项说明系在稳定正常的放电加工情况F依操作所表示的第一阶段 2.当加工进行时，放电情况不稳定时，则考虑调整阶段，延长休止时间 3.依照低压电流说明，正面放电面积小于电流数进时，必须考虑调整，段阶延长休止时间，4.休止幅设定；1-9（2-900us）以相同的加工电流加工时，设定值越小，效率高，速度快，排屑不易，设定值大，效率低，速度慢，易排渣 SP,伺服敏感度调整 ．．．．．．．．．．1，设定范围-9 ．．．．．．1．．．2，设定值大，第二段速度快，设定值．．．．．．．．．．．．．．．．．小，第二段速度慢，适用精加工或．．．．．．．．．．．．．．．小极加工 ．．．．3，伺服调整，必须与放电时间配合，．．．．．．．．．．．．．．．．．以且电压表稳定为良好 ．．．．．．．．．．4，伺服为间隙保持器，在放电加工上．．．．．．．．．．．．．．．．．占有极重要之地位，因此我们设计．．．．．．．．．．．．．．．极为周深，放能进行困难之加工 ．．．．．．．．．．．．．．4GP；放电正面间隙电压调整 ．．．．．．．．．．．．．．1，加工间隙电压设定范围-120V ．．．．．．．．．．．．30．．．．．．．2，设定值小，放电间隙电压低，效率．．．．．．．．．．．．．．．．．较高，速度快，排渣不易 ．．．．．．．．．．．3，设定值大，放电间隙电压高，效率．．．．．．．．．．．．．．．．．较低，速度慢，排渣易 ．．．．．．．．．．4，中粗加工适合电压为-50V ．．．．．．．．．．．45．．．．．．5，细加工适合电压为60V以上 ．．．．．．．．．．．．．．．5UP机头上升、下降时间调整 ．．．．．．．．．．．．．．1，设定范围1-15 ．．．．．．．．．．2，设定值小，上升排渣距离小，加工．．．．．．．．．．．．．．．．．不浪费时间 ．．．．．3，设定值大，上升排渣距离大，加工．．．．．．．．．．．．．．．．．费时较长 ．．．．4，设定0为不跳跃 ．．．．．．．．．5，设定值小，加工之时间少，易排渣．．．．．．．．．．．．．．．．．设定值大，加工之时间长，不易排．．．．．．．．．．．．．．．渣 ．-加工较深的孔径或有底模具，加工排．．．．．．．．．．．．．．．．．屑不易，打开此伺服脉动装置，帮助．．．．．．．．．．．．．．．．排除加工屑，提高加工效率，一般加．．．．．．．．．．．．．．．．工时每分钟动作较多，中粗加工时每．．．．．．．．．．．．．．．．分钟动作较少 ．．．．．．2，伺服．．．．SEKVO．．．．．退刀时自动关闭电源．．．．．．．．．避免有二次放电现象产生设定范围 ．．．．．．．．．．．．．．．6BP高压电流选择开关 ．．．．．．．．．．．段阶
电流 ．．．．0 ．1 ．2 ．3 ．4 ．5 ．
0A ．．
模具线切割加工中的工艺要点分析 篇3
关键词：模具；线切割加工；工艺要点分析
中图分类号：TG48 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2015）14-0098-02
模具线切割工艺的独特优势已经被广泛的应用于模具零件的加工制造中。在对模具进行加工的过程中，通过一次编程的结果，利用对间隙补偿量的调整，就可以实现对凹模、凸模、凸模固定板和卸料板等零件的切割工作，并可以利用斜度线切割技术将凹、凸模具进行一次成形的加工，实现材料利用率的大大提高。由于这些特殊的优势，使得模具线切割加工技术在模具零件的制造中占据越来越重要的地位。
在一定的加工设备条件下，要考虑加工模具的特点和相应的加工要求，并确定出电极丝间隙补偿量的大小，由此制定合理的加工方案，这点对于模具切割质量的提高和工作效率的提高都有着重要的作用。
1 间歇补偿量的正确确定
模具零件的大小是由工件的尺寸所确定的。尤其是凹、凸模具的刃口大小和工件的尺寸大小有着直接的关系。在对模具的零件进行线切割加工时，需要对间隙补偿量进行正确的确定。电极丝本身具有一定的大小，在加工过程中会与工件有0.01 mm左右的放电间隙，且电极丝的中心轨迹要与工件的外部轮廓存在差异，即不能重合。在对凸模进行加工时，电极丝的中心轨迹要围绕在所要加工图形的外围。
而对凹模进行加工时，电极丝的中心轨迹需要在要加工图形的内部。而且间隙补偿量的确定和电极丝的直径大小、凹凸模具之间的单面配合间隙，以及电极丝和待加工零件之间的放电间隙都是息息相关的。
在对冲孔模具进行加工时，凸模的刃口大小要根据冲孔件的大小来确定，凸模间隙补偿量的确定要考虑凹、凸模之间的单边配合间隙。而凹模间隙补偿量的确定要考虑凹模的单边尺寸。落料模具的加工中，凹模刃口的大小要由落料部件的尺寸决定，凸模的刃口大小要比凹模的刃口尺寸小一个单边的合理配合间隙。以此类比，一次编程完成后，只要对间隙补偿量进行合理的调整，就可以切割不同的零件。
2 穿丝孔位置和直径的确定
在对凹模之类的零件进行加工时，因为凹模轮廓的特点：封闭性，因此在对工件进行切割之前必须完成对穿丝孔的加工，这样才能保证这类工件的完整性。在穿丝孔位置设在工件轮廓的内部时，需要尽可能缩小与切割点的位置，同时方便对轨迹坐标的计算。而在对凸模类零件进行加工时，不需要利用穿丝孔就可以直接从工件的外部切入，但是这点在切断材料时会对材料内部的应力分布产生影响，造成工件材料出现变形的现象，严重时会阻碍整个切割工作的进行，如果采用穿丝孔时，就可以避免此类现象的发生，减小零件变形发生的概率。这时穿丝孔的位置要设在型面外部，尽可能接近加工轮廓轨迹的拐角位置，这样就能减少对模具表面造成的影响。同时穿丝孔的大小要适中，不宜过大或过小，在1～8 mm之间为适合。但是在很多情况下，穿丝孔的大小是衡量加工的标准，因此在位置和尺寸的精度要求上要不小于工件本身的精度要求，通常情况下利用精密工作台进行钻孔。
另外，在对大型零件进行加工时，应沿着加工的轨迹增加对穿丝孔的设置，以方便在出现断丝时能及时就近的补救，切入断丝点。当需要在一块材料上切割不少于两个零件时，要注意不能进行一次连续的切割工作，而是通过设置不同的穿丝孔来进行加工。根据加工的要求更换穿丝孔位置和数量，来保证切割工作的高效进行。
3 切割路线和路线走向的合理选择
模具线切割的结果直接影响整个工件的精工精度，严重时会造成工件的报废。为了减小变形产生的概率，必须合理选择切割路线和切割路线的走向。一般情况下，切割点的选取要靠近夹持端，然后沿着远离夹具的方向进行切割工作，最后再转到夹具的方向。要尽可能避免从工件的外部进行断面切入，而是选择从预制的穿丝孔位置进行切割，且加工路线要和坯料断面相隔不小于5 mm的距离，来保证工件的精度要求和结构的强度要求。在对孔槽类的零件和精密冲模进行切割时，为达到减小变形的要求，可以采用多种切割方法依次进行，从而满足对零件精度的要求。
4 线切割前的预加工工艺
在对零件进行线切割之前，一般都要经过淬火和锻造处理，零件的内部会因此留有部分的应力，在对零件进行电加工时，由于去除了大量的材料，工件内部的应力场会受到影响出现重新分布，从而导致工件出现断裂或者变形的现象。去除材料的多少与工件的变形有很大的关系，且材料去除的越多，工件变形的概率就越大。所以在对工件进行切割之前，可以进行预加工工艺来去除大部分的材料，使得大部分的残留变形量发生在粗加工的阶段。例如对凹模进行线加工之前，可以采用电火花成形法进行预加工留2～3 mm的余量。在对凸模进行线切割之前可以采用预加工槽的办法，均匀应力的释放，减小变形的出现。
5 解决塌角加工的策略分析
在对模具进行线切割加工的过程中，因为电极丝的运动受到阻力的作用，中间部分会落后于上下导丝嘴的运动速度，从而影响了拐角的加工精度，通常情况下会出现内拐角加工不足或外拐角加工过度的现象。为了避免以上现象的发生，可以采用以下解决策略：首先在拐角的地方，使电极丝程序向前多延伸0.5 mm，这样就可以避免电极丝在拐角处发生拐弯的现象；其次是在拐角的位置增加一小段三角形或者正方形的过切路线；最后一种是在拐角的地方设置一个时间在3 s左右的停留功能程序，消除由于电极丝的滞后所造成的拐角精度不足的问题。这些方法都普遍适用于外拐角的加工，但是内拐角只能利用第三种方法来解决。除此之外还可以利用增加电极丝的张紧力来缩短上下导丝的距离，从而达到消除塌角问题的目的。
6 结 语
模具加工程序设置完成以后，必须要经过严格的检验才能投入到正式的工作中去。检验程序的办法有很多，可以通过画图进行程序语法的检验，也可以利用空走的方法来检验加工过程中可能出现的碰撞和干涉，或者利用试切的方法，用廉价的材料在机床上进行切割来验证整个程序的完成情况。并根据验证的结果对程序进行改进。模具在线切割技术下产生的变形会严重影响模具的使用寿命，因此在对零件进行线切割时，要选择合适的材料，改进零件工艺的构造，选择科学的工艺参数来全面提高模具零件的质量。
参考文献：
[1] 谢赣宁.路桥过渡段软基路基路面的施工质量控制[J].交通建设与管理，2014，（22）.
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激光切割不锈钢工艺浅析 篇4
激光切割不锈钢技术具有很多优点。激光切割不锈钢有多种方法, 可以在二氧化碳激光中在切割断面加氧气, 也可以加氮气。其中, 加氧气切割, 会在切割面形成氧化膜;加氮气切割边缘没有氧化膜和毛刺, 不需要作进一步处理。对于切割不锈钢薄板, 通常为4mm以下的不锈钢, 激光切割是一个非常有效的加工工具, 能够保证不锈钢薄板良好的耐腐蚀性。相对较厚的板也可以用激光切割, 但切割部件的尺寸误差也增大了。
1.1 激光切割的切缝窄、加工精度高, 工件变形小
激光切割原理和过程是:激光源一般用二氧化碳激光束, 激光束聚集在很小的区域范围, 聚焦焦点升温快, 能量高度集中, 局部形成的热量仅有少量热传到钢材的其它部分, 但是热量传导的部分远远小于激光束输入的热量。不锈钢材料迅速加热汽化, 进而蒸发形成空洞, 激光束移动, 使孔洞连续形成宽度很窄的切缝, 从而完成切割。由于不锈钢板局部升温快, 热量被传导的少, 切边受热影响很小, 因此切口宽度窄, 一般只有0.1-0.5mm, 工件基本不变形。
不锈钢切割加氧气可以对较厚的不锈钢板进行切割, 切割最大厚度为20mm。氧作为辅助汽体与熔融金属发生化学反应, 该化学反应放热, 产生氧化材料, 同时化学反应产生的气流能帮助吹走割缝内的熔渣, 切割表面光洁美观, 因此切缝一般不需要再加工即可焊接, 方便了后续加工。激光切割加工的不锈钢板无毛刺、皱折、精度高。激光切割不需要模具, 而且目前由微机程序控制, 现代激光切割系统能方便切割不同形状与尺寸的工件, 不使用模具, 也无须修理模具, 不仅节省了加工费用、降低了生产成本, 而且节约了更换模具的时间。
1.2 切割速度快
采用2KW的激光功率, 8mm厚的碳钢切割速度为1.6m/min;2mm厚的不锈钢切割速度为3.5m/min, 不锈钢越薄切割速度就越快, 从而提高生产效率。
1.3 切割能量高、密度可控性好
激光束热量传递少, 局部热量高, 可实现狭窄的直边割缝, 热影响区宽度很小, 切缝附近材料的性能也几乎不受影响, 局部变形很小, 可忽略不计。激光切割与被加工工件无接触, 工件无机械变形, 因为没有刀具也就不存在刀具变形的情况, 不用更换磨损刀具, 降低刀具打磨、购买成本;在加工不同形状的零件时更谈不上更换刀具, 改变输出参数就能满足不同形状的加工。由于与计算机相结合, 便于对不锈钢板的整体排料, 节约原料, 也容易形成自动化加工。
1.4 清洁、安全、无污染
激光切割技术大大改善了操作人员的工作环境, 由于切割过程没有刀具与共建的摩擦接触, 因摩擦产生的噪音就没有了。因此, 激光切割具有噪声低, 振动小, 无污染的特点。
1.5 缺点
受激光器功率和设备体积的限制, 激光切割只能切割中、小厚度的板材和管材, 随着工件厚度的增加, 切割速度、切割精度等明显下降。激光切割设备费用高, 激光切割设备的价格约为150万元以上, 一次性投资大。
2 影响激光切割精度的因素
切割精度是衡量激光切割工艺好坏的重要组成部分, 不锈钢切割精度不仅取决于激光切割设备的精度, 也取决于如下多个因素:
2.1 激光束的形状。
激光束通常为锥形, 切出来的缝隙自然也是锥形, 在这种情况下, 厚度越小的不锈钢的切缝就越小, 工件厚度越大, 精度也就会越低, 因此切缝越大。
2.2 光斑大小。
锥形的激光光束聚集后光斑会越变越小, 切缝就会越来越窄, 该激光切割的精度也变得越来越高。最小的光斑可以达到0.01mm。光斑大小严重影响着激光切割精度。
2.3 材料成分不同。切割的精度会因材料的成分不同存在差异,
同一材质, 局部使用材料会有所不同。激光切割精度在一定程度上也受工件材质的影响。
2.4 工作台。
无论是简单的工作台, 还是高精度的工作台, 会导致高精度的激光切割效果。在数控机床中, 工作台是可以移动的, 工作台移动轨迹的精度, 工作台的平整度等也会对切割精度有影响。
3 切割常见工艺及问题分析
3.1 熔化切割穿孔技术
输入的激光束功率密度大, 能量高, 光束照射点处材料内部开始蒸发, 形成孔洞, 小孔被熔化金属包围, 与光束同轴的辅助气流把孔洞周围的熔融材料带走。工件移动, 小孔按切割方向同步横移形成一条切缝完成切割。
对于热切割技术, 一般都必须采用冲头在板上穿一个小孔然后再用激光从小孔处开始进行切割的方法, 只有少数加工工件在加工时可以从板边缘开始。对于没有冲压装置的激光切割机有两种穿孔的基本方法:爆破穿孔:材料经连续激光的照射后在中心形成一个凹坑, 与激光束同轴的氧流很快将熔融材料去除形成一个孔。孔的大小与板厚有关, 对较厚的板爆破穿孔孔径较大, 且不圆, 不宜在加工精度要求较高的零件上使用, 只能用于废料上。此外由于穿孔所用的氧气压力与切割时相同, 飞溅较大。脉冲穿孔:采用高峰值功率的脉冲激光使少量材料熔化或汽化, 常用空气或氮气作为辅助气体。穿孔直径较小, 其穿孔质量优于爆破穿孔。所使用的激光器具有较高的输出功率, 须要有较可靠的气路控制系统, 以实现气体种类、气体压力的切换及穿孔时间的控制。在采用脉冲穿孔的情况下, 为了获得高质量的切口, 过渡技术应加以重视, 在工业生产中主要采用同时改变脉冲宽度和脉冲频率的办法, 取得良好的效果。
3.2 氧化熔化切割
材料在激光束的照射下在氧气中被点燃, 与氧气发生激烈的化学反应, 这种反应是放热的反应, 进一步释放热量, 在热量作用下, 不锈钢上形成小孔, 小孔被熔融的金属包围, 不锈钢内部是充满蒸汽的小孔, 氧气的氧气流吹走熔渣, 氧气流速越高, 燃烧化学反应越剧烈, 去除熔渣的速度也越快, 但是氧气流速也应控制, 不宜过快, 若切缝口快速冷却对切割质量不利。当然, 氧气流速不是越高越好, 因为流速过快会导致切缝出口处反应产物即金属氧化物的快速冷却, 这对切割质量也是不利的。氧化熔化切割过程激光照射产热, 氧化反应也产热, 因此使用氧作辅助气体可获得较高的切割速度。
3.3 切割加工小孔 (直径小与板厚) 变形情况的分析
解决切割加工小孔径变形常用的处理方式是根据激光切割机的功率大小选择不同的切割方法。对于大功率激光切割机, 在加工程序中应将脉冲穿孔的软穿刺方式改为爆破穿孔的普通穿刺方式, 即采用爆破穿孔方式保证空洞表面光洁、无毛刺、变形小。对于较小功率的激光切割机在小孔加工为保证表面光洁度, 应采取脉冲穿孔的方式。
4 结语
激光切割技术切割不锈钢, 可以大大降低加工成本, 虽然激光设备一次性投资大, 但是后续工艺成本被降低, 综合来说, 采用激光切割还是可取的。激光切割不锈钢工艺可以用到多种产品的加工, 如切割不同图案的工艺品, 不锈钢字, 汽车制造等领域, 加工时间减少, 工件质量较高。
参考文献
[1]李大生, 陈文, 田新红.不锈钢板的CO2激光切割工艺研究[J].机械工程师.2011年第4期[1]李大生, 陈文, 田新红.不锈钢板的CO2激光切割工艺研究[J].机械工程师.2011年第4期
不同材料激光切割加工的工艺研究 篇5
它能有效地解决传统加工方法无法解决的问题, 尤其是那些高硬度、高脆性材料的切割加工。
1.1 激光切割的过程
激光是利用经过聚焦的高功率激光束 (常用C02连续或YAG脉冲激光) 照射被加工物体表面, 并辅助同轴喷射具有一定压力的气体 (可以是压缩空气、氧气或惰性气体如氮气、氩气等) , 光束的能量以及活性辅助气体与工件材质发生化学反应的反应热被材料吸收, 使材料熔化甚至汽化, 随着光束与工件的相对移动, 最终在工件上形成切缝。
1.2 激光切割的特点
与线切割、慢走丝、电脉冲等切割方法相比, 激光切割无磨损、零件不受外力, 效率高, 噪声低, 精度高, 生产成本低, 质量可靠等优点;与电子束相比, 激光加工不受电磁干扰。
目前所涉及激光切割加工的产品共30余种零件, 涵盖了静子环、导向器、扩压器、燃烧室、风扇机匣等产品;材料主要分为3类:不锈钢、钛合金、高温合金;加工的结构主要为切不同形状的孔。
2 激光切割原理与试验
2.1 激光切割
激光对材料的切割实质上就是对材料进行破坏。激光束打到工件表面, 工件表面就会吸收和反射激光, 这种吸收和反射主要取决于工件的材料种类。工件表面吸收激光能量, 使自身温度上升, 从而改变工件的结构和性能, 造成不可逆的破坏。
激光切割大致可分为汽化切割、熔化切割、氧助熔化切割和控制断裂切割四类。本文涉及到的激光切割属于熔化切割, 就是利用一定功率密度的激光束加热工件使之熔化, 形成孔洞, 同时依靠非氧化性辅助气流把孔洞熔融材料吹除、带走, 形成割缝。
2.2 试验条件
2.2.1 试验设备
本试验使用的激光切割设备为德国DMG公司的LASERTEC80FC。LASERTEC 80FC配备的激光器为Lasag系列的FLS352N激光发生器。
2.2.2 试片材料及规格
工艺试验是依据公司产品的材料、结构等特点进行制作, 材料主要为不锈钢、钛合金、高温合金, 每种的厚度都为 (1, 1.5, 2, 2.5, 3, 单位为mm) 。
2.2.3 去离子水浓度
去离子水浓度要求2微西门子以下, 最高不要超过5微西门子。
3 激光切割工艺试验方案
3.1 工艺试验问题点
工件在切割前, 要对工件的加工工艺点进行分析, 如工件的材料、厚度、切割路径、尺寸精度、切割质量因素影响 (含气体的种类、压力、纯度等) 等。零件的轮廓精度主要靠数控系统来保证。
零件的尺寸精度主要取决于工作台的机械精度和系统控制精度, 而影响切割表面质量的因素很多, 如激光、聚焦透镜、机械控制系统、材料、工艺参数等。
3.2 激光切割质量检验标准
切割质量主要对切口表面形貌 (波纹度、表面粗糙度) 、切口的垂直度、背面挂渣量、尺寸精度等要素来评价。我公司产品切口表面质量的检验方法有两种:一是目视检查;二是重熔层检查。
3.3 打孔点位置
激光切割要从一个起始点开始切割, 这个点被称为打孔点, 即指激光束开始一次完整的轮廓切割之前在板上击穿的一个很小的孔, 又被称为引弧孔或切割起始孔。对于一般精度较高的产品都将打孔点设置在板材废料区以保证加工质量, 同时要插入必要的切割引入、引出线。
3.4 光束半径补偿
由于激光束存在发散现象, 因此聚焦后不可能是一个几何点而是一个具有一定直径的光斑, 精密切割时为满足零件的尺寸要求必须对其进行半径的自动补偿, 在实际的激光切割中, 光斑直径一般在0.1-0.2mm, 自动补偿时激光束中心轨迹偏离理论轮廓一个光斑半径, 并对偏移后的中心轨迹进行处理。激光束的半径补偿同其他刀具半径补偿一样, 在程序中置入所采用的加工刀具的半径值。
3.5 激光功率
激光切割机在加工过程中存在最佳的功率范围, 当功率较小时, 光束的能量不足使金属快速熔化, 同时辅助气体的压力不能很快清除熔融金属, 使切割表面粗糙度增大;随着激光功率的增大, 开始获得较好的切口质量;当激光功率进一步增大时, 单位时间内切割光斑中心处的能量密度增大, 作用在材料单位面积上的激光能量增加, 产生的热量增加, 板材的熔化量也随着增大, 但由于熔化物流动性差, 致使熔渣不能及时排出, 而且辅助气体的流量不能足以及时冷却切口会使切口产生烧灼现象, 出现不规则纹理, 从而引起切口表面质量的下降。
3.6 切割速度
切割用的激光束能量呈高斯分布, 切割速度过高, 激光与材料相互作用的时间短, 作用于工件表面上起作用的有效的光斑面积减小, 切口宽度相应的减小, 而光束的照射点向切口前沿靠近, 切口前沿的熔化速度跟不上激光束的前移速度, 切口出现后拖线, 切口表面粗糙度增加和切口下部出现挂渣;切割速度过低, 激光与材料相互作用的时间加长, 对材料起作用的有效光斑的面积增大, 切口宽度自然随之增大, 而此时切割速度跟不上熔化速度, 过剩的反应热使切口发生过度熔化, 热影响区随之增大, 从而形成较宽的、不整齐的切口。
3.7 辅助气体种类、压力
激光切割需用辅助气体, 对辅助气体的基本要求是:进入切口的气流量要大, 速度要高, 主要涉及到辅助气体的种类、压力和纯度。辅助气体的主要作用有几点: (1) 充足的气体将熔融材料喷射带出; (2) 冷却作用; (3) 有利于提高工件对激光的吸收率; (4) 提高切割速度; (5) 获得更佳的切割质量。保护气体我们常用氮气、氩气和氧气, 压力为10-15Bar。
综上所述, 激光功率、切割速度、辅助气体压力等对切缝质量均有较大影响, 除此之外, 光束直径、散焦量等参数对切割质量均有一定程度的影响, 在试验中使用的设备为LASERTEC 80FC, 激光功率通过调节脉宽、频率、电压进行控制。进给速度、辅助气体压力在数控程序中自行设定。
4 激光切割试验及结果
本试验根据试验方案进行展开, 分别对不锈钢试片、高温合金试片和钛合金试片进行了激光切割试验。
将工艺试验中确定的工艺参数及数控程序用于加工相同材料及厚度的正式产品, 可得到相同的表面质量和尺寸精度, 所以在加工正式产品前一般都先对相同材料及厚度的试片进行试切, 以降低废品率和生产成本。
5 结论
本文针对不锈钢、钛合金、高温合金板材进行激光切割试验研究, 通过试验得出如下主要结论:
5.1 脉宽、频率、电压、激光功率、切割速度、保护气体压力等工艺参数的确定只与零件材料及厚度有关, 与切缝形状及大小无关。
5.2 在加工每批正式产品前, 先对相同材料及厚度的试片进行试切, 切割质量稳定后, 固化加工参数和数控程序。
在今后的工作中, 继续在航空产品中, 开展不同材料、不同厚度的激光切割试验, 建立激光切割工艺参数数据库;开展激光三维切割及打孔工艺技术研究。
总之, 在产品研制过程中, 激光加工工艺技术在某些方面将逐步替代, 而且一定会起到越来越关键的作用。
摘要：目前, 在航空发动机产品中, 很多零件需要进行孔的加工, 为了高效、准确的加工出高质量的孔, 激光切割无疑是较好的加工方法, 本文根据我公司研制产品结构及设计要求开展了针对航空产品加工孔时进行不同材料的工艺研究, 阐述了激光切割的基本原理, 确定了不同金属板材激光切割工艺试验方案, 得出了工艺试验研究的结论。
关键词：材料,激光切割,工艺研究
参考文献
[1]张永康.激光加工技术[M].北京:化学工业出版社, 2004.[1]张永康.激光加工技术[M].北京:化学工业出版社, 2004.
复合模零件线切割加工工艺分析 篇6
该工件呈现如下特征:硬度高,孔的尺寸小,所有孔与孔间的位置度要求较高。普通机床很难适应以上结构特征,而线切割机床采用放电腐蚀原理进行零件的加工,对工件材料的硬度不敏感,为确保这些孔的位置精度,需尽量减小工件的安装误差,故采用电火花线切割机床的“跳步加工”来实现工件一次装夹定位后便能加工出所有孔的操作。
2 工件的装夹
考虑到线切割加工之前已完成工件外轮廓的加工,在工件装夹时需要对工件进行找正。由于工件外形切割余量较少,现选择专用夹具对工件进行装夹,并采用百分表找正法对工件进行校正。专用夹具结构如图2所示,夹具上的两个“U型槽”可放置安装螺钉,用以固定夹具以便夹具与工作台的固定;夹具前段有“压板”,压板上设有前支点螺钉及调整螺钉,用于调整工件的前后倾斜;托板上设有一个后支点螺钉及四个调整螺钉,用于调整工件的前后、左右倾斜,利用百分表对工件进行位置检测并根据需要通过“调整螺钉”找正工件。
3 切割路径的优化
3.1 路径的规划
该零件上的41个孔切割顺序不同,将使得切割过程中产生的累积误差也不同,故按精度高低的要求来顺序加工各个孔,从而可降低零件的累积误差,进而保证切割零件的加工质量。现采用凹模1→41的切割顺序加工该复合模零件,各个孔的加工顺序如图3所示。因该零件在一次切割后也能保证各个孔的加工质量,故现以一次切割为例进行阐述。
3.2 确定穿丝孔位置
根据图1中孔的加工精度不同,确定孔加工的先后顺序后,需要确定穿丝孔的位置。考虑到外轮廓对各孔位置精度的影响,需以孔1的圆心作为穿丝孔位分别找穿丝孔X方向坐标、Y方向坐标后将钼丝穿至第一个穿丝孔位。
4 切割参数的分析
4.1 偏移量的计算
4.2 加工参数的选择
根据工件材料切割厚度及切割的孔所应达到的表面粗糙度,对照《苏州新火花中走丝线切割机床工艺参数手册》推荐值,选定的加工参数为脉冲宽度30,脉冲间隙180,短路电流37.5A,电源电压01H,走丝速度7H。
5 实验及结论
通过实践和分析得出以下结论:(1)对尺寸精度和表面粗糙度要求较高的零件,为避免安装误差,可使用中走丝线切割机床跳步零件切割法加工;(2)设计合理的电极丝切入、切出方式,使理论引入线和引出线不相重合,完全可以避免在切入切出点处产生凸尖;(3)以外轮廓为基准找正孔的中心,然后以中心为基准进行多个孔加工的调整方法,有较好的操作性和实用性,能够提高孔的位置精度。经过生产实习应用和检验,证实上述复合模电火花线切割加工工艺是切实可行的,对同类零件加工有较高参考价值。
参考文献
[l]李立,丘立庆,梁庆等.数控线切割加工实用技术[M].北京:机械工业出版社,2008:11-17.
激光切割加工工艺的仿真与分析 篇7
关键词：激光切割,仿真,二次通用旋转组合设计,BP神经网络
0 引言
随着工业技术的广泛应用以及CAD/CAM的引入, 激光切割技术正朝着自动化方向发展。很多学者对激光进行了大量的研究, 特别是在对激光的切割速度、辅助气压、焦点位置、喷嘴高度等进行了研究分析, 达到了比较高的水平。但对切割零件表面粗糙度的研究还是较少[3], 特别是对于影响表面粗糙度的一些因素。本文是在这些研究成果基础上, 通过研究电压U、脉宽Th、频率f及加工速度v对表面粗糙度Ra的影响和数据分析, 并对因子的参数进行仿真分析, 以此达到试验目的[4,5]。
1 实验设计
1.1 实验内容
本试验重点考虑研究电压U、加工速度v、脉宽Th及频率f对表面粗糙度Ra的影响, 测得参数对表面粗糙度的影响, 并找出规律。
1.2 试验设备及参数
本实验是采用KJG150300 500W YAG金属切割机, 波长是1.064μm, 脉宽为0.1~1.5 ms, 频率从1~150 Hz可调, 切割速度范围可从0~100 mm/min中选择。
1.3 零件材料及尺寸
零件材料为厚度为1 mm的不锈钢板。切割零件的材料为Cr17的不锈钢板, 形状为长15 mm、宽9 mm、高1 mm的长方体, 其零件形状如图1所示, 并用TR200粗糙度仪测量切割零件的断面粗糙度[6]。
1.4 单因子试验
当电压、脉冲宽度、频率和加工速度其中三个不变的情况下, 测试一种因子对零件的断面粗糙度的影响, 并分别绘制出电压, 脉冲宽度, 频率和加工速度对断面粗糙度的影响规律, 如图2~图5所示。
由图2看出随电压增大, 断面粗糙度逐渐减小;从图3得知脉冲宽度从0.9μs到1.2μs变化过程中断面粗糙度随脉宽增大而逐渐减小, 其递减速率逐渐加快, 而在1.2μs到1.3μs之间断面粗糙度又突然增大;由图4看出随着脉冲频率逐渐增大, 断面粗糙度慢慢减小;由图5看出加工速度从8 mm/s到10 mm/s变化过程中, 断面粗糙度随速度增加而减小, 加工速度从10 mm/s到12 mm/s, 断面粗糙度又开始变大[7,8]。
1.5 二次通用旋转组合设计
通过二次通用旋转组合设计, 计算出电压U、脉宽Th、频率f、加速度v与断面粗糙度Ra之间的回归方程, 并对回归方程进行误差曲线拟合和预测[4,5]。
1.5.1 试验因素的选择
由单因子实验可得, 试验因子取值范围如下:电压U为460~500 V, 脉宽Th为0.9~1.3μs, 频率f为80~120 Hz, 加工速度8~12 mm/s[4]。
1.5.2 试验次数确定
中心组合设计方案, 试验总次数为
其中:mc为试验次数;m0为中心点试验次数;p为因子数。
由p=4, 查上表可得n=31,
1.5.3 回归方程的求解
1) 已知p=4, n=31, 按照如下公式求出Bj、Bjk、Bjj:
2) 按公式求回归系数。
K=0.142 857 1, E=-0.035 714 2, F=0.034 970 2, G=0.003 720 23, 又由mc=16, γ=2, 得h=mc+2γ2=24, 带入如下公式:
可得回归方程为
1.5.4 回归方程的曲线拟合
所以得到表面粗糙度的拟合曲线为
图6和图7所示为采用传统工艺建模方法的拟合精度误差曲线和预测精度误差曲线。
由上图拟合可以看出回归方程所得拟合误差非常大, 对实际指导意义不大。
2 BP神经网络设计
对数据进行归一化处理后, 采用newrff函数创建BP网络, 设定学习函数为learned, 学习速率为0.01, 设定显示率为1, 最大轮回次数为200, 目标误差为0.001。BP网络训练过程的误差曲线如图8。
图9和图10所示采用BP网络建模方法的拟合精度误差曲线和预测精度误差曲线。
3 结论
1) 通过单因子实验可以看出, 断面粗糙度随电压增大而逐渐减小;随着脉冲宽度呈“V”字型变化并且在1.2μs时最小;随着脉冲频率逐渐增大而逐渐减小;随着加工速度呈“V”字型变化在10 mm/s时最小, 呈现先减小后增大变化规律。
2) 在二次通用旋转组合设计试验中, 用该回归方程对试验数据进行拟合和预测时发现, 其误差太大。通过BP网络仿真后的拟合和预测数据, 其精度大大提高, 其误差拟合范围在-3%~3%之间, 误差预测范围在-4%~2%之间。
3) 本文中只做了从已知输出电压U、脉冲激光的宽度Th和频率f、加工速度v, 预测断面粗糙度的仿真研究。并未通过对给定粗糙度, 进行输出电压U、脉冲激光的宽度Th和频率f和加工速度v的预测, 开发一个较成熟的工艺仿真系统。
参考文献
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浅析数控电火花线切割加工工艺 篇8
电火花加工, 与激光加工、电解加工等均属于特种加工方法, 它是在一定的介质中, 通过工具电极和工件电极之间脉冲放电产生高温将金属蚀除的作用而加工工件的方法, 又称“电脉冲加工”或“电蚀加工”。随着电火花加工技术的发展, 在成型加工方面逐渐形成电火花成型加工和电火花线切割加工两种主要的加工方式, 数控电火花线切割加工 (Wire Cut EDM) 也叫数控线切割加工, 它是在电火花成型加工基础上发展起来的一种新的工艺形式, 是用线状电极 (钼丝或铜丝) 靠火花放电对工件进行切割, 故称为电火花线切割, 有时简称线切割。它在对一些难切削的材料、非凡及复杂外形的零件的加工上较传统的切削加工方法具有明显的优势, 因此被广泛应用于模具、工具、航空航天等制造加工领域。当前国内外的线切割机已占电加工机床的60%以上。
我校教学过程中采用的设备是由泰州市方正数控机床厂生产的DK7740快走丝线切割机床, 以钼丝作为工具电极, 操作系统为立式电脑编程控制系统, 最大切割厚度400mm, 加工锥度±15°, 最佳表面粗糙度值Ra≤2.5μm。目前, 我校数控电火花线切割教学的方式一种是课堂实验教学, 多为2学时, 介绍线切割机床的结构、原理、演示其加工过程;二是以机械创新实验群开设的选修课, 其中数控线切割加工实验占8学时, 在原课程实验的基础上, 以体现学生创新能力、主动学习为宗旨进行该课程教学。在实践教学过程中, 经常会遇到如何选择合适的工艺参数问题, 来解决加工速度和表面粗糙度、电极损耗、断丝等之间的矛盾, 在解决这些问题的同时, 我们对电火花线切割加工工艺进行了分析和研究。
1 数控电火花线切割主要参数的选择
1.1 电加工参数的选择
正确选择脉冲电源加工参数, 可以提高加工工艺指标和加工的稳定性。加工过程中下列电规准实例可供使用时参考:
1) 精加工:脉冲宽度选择最小档, 电压幅值选择低档, 幅值电压为75V左右, 接通一到二个功率管, 调节变频电位器, 加工电流控制在0.8~1.2A, 加工表面粗糙度Ra≤2.5um。
2) 最大材料去除率加工:脉冲宽度选择四~五档, 电压幅值选取“高”值, 幅值电压为100V左右, 功率管全部接通, 调节变频电位器, 加工电流控制在4~4.5A, 可获得100/min左右的去除率 (加工生产率) 。 (材料厚度在40~60mm左右) 。
3) 大厚度工件加工 (>300mm) :幅值电压打至“高”档, 脉冲宽度选五~六档, 功率管开4~5个, 加工电流控制在2.5~3A, 材料去除率>30/min。
4) 较大厚度工件加工 (60~100mm) :幅值电压打至高档, 脉冲宽度选取五档, 功率管开4个左右, 加工电流调至2.5~3A, 材料去除率50~60/min。
5) 薄工件加工:幅值电压选低档, 脉冲宽度选第一或第二档, 功率管开2~3个, 加工电流调至1A左右。
1.2 其它参数的选择
对于普通的快走丝线切割机床, 其走丝速度一般都是固定不变的。进给速度的调整主要是电极丝与工件之间的间隙调整。切割加工时进给速度和电蚀速度要协调好, 不要欠跟踪或跟踪过紧。进给速度的调整主要靠调节变频进给量, 在某一具体加工条件下, 只存在一个相应的最佳进给量, 此时钼丝的进给速度恰好等于工件实际可能的最大蚀除速度。下表给出了根据进给状态调整变频的方法。
2 零件加工工艺分析
数控电火花线切割加工作为一种成形加工方法, 往往是零件加工的最后一道工序, 所以在选择好电加工及其他参数的基础上, 就要根据零件图、材料和设备、操作人员等具体情况, 制订详细的加工工艺过程, 以保证零件的加工精度、几何精度和表面粗糙度等技术要求。
2.1 零件图的工艺分析
线切割零件的工艺分析较普通机械加工 (车、铣、磨等) 零件的工艺分析简单一些, 主要分析零件的凹角和尖角是否符合线切割加工的工艺条件零件的加工精度、表面粗糙度是否在线切割加工所能达到的经济精度范围内。
1) 尖角和凹角尺寸分析
(1) 线电极轨迹与加工面距离l=d/2+δ线电极轨迹
(2) 零件凹角半径:R1≥l=d/2+δ, 零件尖角半径:R2=R1—Z/2
2) 加工精度和表面粗糙度的分析:
加工精度的高低主要取决与设备的精度和操作人员的技术水平, 一般快走丝线切割机床的精度在0.018mm左右, 而表面粗糙度值在Ra0.63~2.5μm, 所以在零件工艺分析的时候一定要注意零件图上的这些要求, 若超出线切割加工的经济精度范围, 将会严重影响生产效率。
2.2 线电极的选择
一般情况下, 快速走丝机床常用钼丝作线电极, 钨丝或其它昂贵金属丝因成本高而很少用, 其它线材因抗拉强度低, 在快速走丝机床上不能使用。慢速走丝机床上则可用各种铜丝、铁丝, 专用合金丝以及镀层 (如镀锌等) 的电极丝。
2.3 穿丝孔的确定
(1) 穿丝孔的尺寸:直径一般￠3~10mm
(2) 穿丝孔的位置
a) 凹模、孔类零件:为使切割轨迹短和更于编程, 穿丝孔应设在待切割型孔的边角处、在已知坐标尺寸的交点处或型孔中心, 如图1所示。
b) 凸模类零件:为避免将坯件外形切断引起变形, 应按图2在坯料内打穿丝孔。
2.4 工件装夹和校正
装夹工件时, 必须保证工件的切割部位位于机床工作台纵横进给的允许范围内, 避免创极限, 同时应考虑电极丝的运动空间。工件的装夹可采用悬臂式、两端支撑式、桥式支撑式和板式支撑式, 由于教学过程中常采用的薄板毛坯, 且工件尺寸较小, 所以我们常采用两端支撑式装夹方式装夹工件, 这种方式装夹方便, 稳定, 定位精度高。
工件的校正的目的是使工件的定位基准面分别与机床的工作台面和工作台的进给方向X、Y保持平行, 以保证加工零件的几何精度。教学实践过程中, 为了准确找正和便于学生理解, 我们利用百分表来对工件进行找正, 具体做法是:用磁力表架将百分表固定在丝架或其他位置上, 百分表的测量头与工件基面接触, 往复移动工作台, 按百分表指示值调整工件的位置, 直至百分表的偏摆范围达到所要求的数值。
2.5 工作液的选择
从放电理论方面分析, 可以清楚知道工作液对电火花数控线切割比电火花成形加工要重要得多。工作液切割速度、表面粗糙度、加工精度等均有不可忽视的影响, 因此在加工中如果工作液过于脏污, 必须及时更换。另外工作液要根据零件的厚度和走丝速度进行正确得选配。目前我校实践教学过程中的快走丝线切割机床采用的工作液为乳化液, 是由乳化油和高纯水按1:10配制而成的, 对于加工薄板零件比较适合。
3 加工过程中出现的问题及对策
3.1 断丝
加工过程中发生断丝, 首先应立即关闭电源和变频开关, 再关闭工作液泵及走丝电动机, 把变频粗调置于“手动”一边, 打开变频开关, 让机床工作台继续按原程序走完, 最后回到起点位置重新穿丝加工。若工件较薄, 可就地穿丝, 继续切割。
若加工快结束时断丝, 可考虑从末尾进行切割, 但需重新编制一部分程序。当加工到二次切割的相交处时, 要及时关闭脉冲电源和机床, 以免损坏已加工表面。
若断丝不能再用, 必须更换新丝时, 应测量新丝的直径。若断丝直径和新丝直径相差较大, 就要重新编制程序以保证加工精度。
3.2 电极丝短路
短路是线切割加工中常见故障之一, 其原因主要有以下几方面:
1) 加工参数选择不当造成短路;
2) 工作液浓度太高造成排屑不畅而引起短路;
3) 导轮和导电块上的电蚀物堆积太多引起短路。
发生短路时, 应立即关掉变频电路待其自行消除短路;若没有成功, 再关掉高频电源, 用酒精、汽油等冲洗短路部分。如果此时还不能消除短路, 必须将电极丝抽出退回到起始点重新加工。
实践教学过程是学生将所学理论知识与实际应用联系起来的一座桥梁, 是学生走上工作岗位前的必修课程, 所以对于实践教学教师来讲, 就既要有一定的理论知识, 还要有丰富的工程经验。数控电火花线切割教学过程中, 我们在以上所述加工工艺方面不断进行实验和研究, 提高了加工效率, 节约了加工材料, 同时也为学生传授了一定的实践经验。
摘要：本文将数控电火花线切割实践教学工作中形成的线切割加工工艺从主要参数的选择、零件加工工艺和常见问题及对策三个方面进行论述, 以此来解决加工速度和表面粗糙度、电极损耗、断丝等之间的矛盾。
关键词：电火花线切割,参数选择,加工工艺,问题和对策
参考文献
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切割工艺 篇9
1 数控火焰切割机
数控火焰切割机 (CNC Cutting Machine) 就是用数字程序驱动机床运动, 搭载火焰切割系统, 使用数控系统来控制火焰切割系统的开关, 对钢板等金属材料进行切割。这种机电一体化的切割设备为数控火焰切割机。数控火焰切割机切割的优点较多, 比如具有大厚度碳钢切割能力, 切割费用较低等, 但也要充分正视其缺点, 数控火焰切割机切割容易出现变形大, 切割精度不高等情况, 需要引起重视。
数控火焰切割机以控制工控机为原理, 对产品进行切割。但随着社会的发展, 切割机的发展也越来越先进, 不同的切割机适用范围也不同, 在进行切割时, 要考虑资金投入以及切割机本身的切割程度。数控火焰切割机完善了火焰切割机切割密度小的缺点, 具有生产投入资本小, 切割面积和切割深度大, 对精密度不太高的产品也可以进行切割等优点。是现代钢铁制造业切割工序的首选。
2 数控变形的编程控制经验
2.1 先内后外法
在进行编制前, 先对零件的形状进行准确的分析, 分析的内容主要围绕:零件在切割时的变形特点、零件切割过程中呈现的状态等等, 结合综合性的分析, 执行相关的切割计划, 计划中包括对切割起始点的确定、切割的方向以及切割的顺序。计划的完善与否关系到后期整个数控变形编程控制的开展。有学者发现, 在进行法兰条切割时, 通过完善的切割计划———预期达到的预热效果、穿孔的方向和细节、切割走向的计划, 按照计划来执行后, 从内圆弧到外圆弧, 一气呵成, 精准到位, 整个法兰条的切割非常成功, 变形非常小并且精度很高, 切割效果理想。
2.2 间断切割法
间断切割法与的应用与“先内后外法”有所不同, 间断切割法能够用于体积较大且长的零件, 比如薄板、中厚板等等。这是因为间断切割法能够更好地实现对体积较大的零件进行切割时, 达到控制变形的效果。零件如果在切割过程中发生了严重的变形, 要达到预期的使用效果是不可行的, 有的甚至会出现一些安全隐患。因此, 一定要选择正确的方式来进行切割。间断切割法的实施, 首先要确定不予切割的点, 这些点通常为几个或多个, 并做好标记;然后, 在对零件进行切割时, 通过有效的连接来实现钢板与零件的一体化, 最后再将预设要切割的点进行切开。将钢板与零件一体化是为了避免在切割的过程中出现零件被割跑的情况, 减小零件的收缩变形。
2.3 多割炬冲条下料法
多割炬冲条下料法通常应用在宽度比割炬之间最小距离要大的零件, 割炬的作用是使氧与乙炔按比例进行混合, 形成预热火焰, 并将高压纯氧喷射到被切割的工件上, 使被切割金属在氧射流中燃烧, 氧射流并把燃烧生成的熔渣 (氧化物) 吹走而形成割缝。割炬是气割工件的主要工具。在使用时, 需要注意以下几点: (1) 选择合适的割嘴:装配割嘴时, 操作人员必须使多割嘴的内嘴和外嘴保持同心, 才能保证切割氧射流位于预热火焰的中心, 并且在安装割嘴时注意拧紧割嘴螺母; (2) 保持割嘴通道清洁割嘴通道应经常保持清洁光滑, 孔道内的污物应随时用通针清除干净。 (3) 回火的处理。当发生回火时, 应立即关闭切割氧调节阀, 然后关闭乙炔调节阀及预热氧调节阀。在正常工作停止时, 应先关切割氧调节阀, 再关乙炔和预热氧调节阀。此外, 如果在切割的过程中, 出现了点火后火焰正常, 但打开切割氧调节阀时, 火焰就立即熄灭的情况。原因大多是因为割嘴头和割炬配合面不严。此时应将割嘴拧紧, 无效时应拆下割嘴, 用细砂纸轻轻。研磨割嘴头配合面, 直到配合严密。
2.4 二次切割法
二次切割法是在单次切割法的基础上再次进行切割, 能够有效避免出现工件侧弯过大等情况, 能够达到更好的切割效果, 也更加符合设计图的要求。此外, 一方面不论选择哪种切割方法, 一定要尽可能避免出现零件变形的情况, 首先, 在切割的过程中不要断断续续, 并且走向和切割点一定要精准;其次, 在切割前一定要检查各气路、阀门, 是否有无泄漏, 气体安全装置是否有效, 在切割时要保障有规则、对称性;最后, 如果是进行批量工作, 需要对较多的工件进行切割, 则要做好固定工作, 确保切割过程中工件的稳定性。在另一方面, 对于工件的切割是一项需要有熟练技术的工作, 操作人员必须有过硬的技巧。针对这一问题, 相关单位也要注意做好对技术人员操作能力的要求和培训, 实现人工和机械之间的完美搭配。
3 数控火焰切割机的应用价值
3.1随着数控火焰切割机的不断发展, 渐渐地避免了以前许多的不足之处。数控火焰切割机具有切割成本低的优点, 这对我国制造企业的是个极大的优势。在发展的新阶段, 许多企业都面临资金不足的问题, 而数控火焰切割在资金投入方面具有极大的优势, 往往是刚开始发展或是资金不足的制造企业的首选。
3.2与等离子切割机相比较, 数控火焰切割机虽然对一些有色金属和不锈钢进行切割, 但是数控火焰切割机能对普通的钢材进行切割, 而且能切割厚度较大的钢材。据调查, 我国目前已经掌握了≥2000MM厚度的切割技术。这对许多制造企业具有重大的意义, 不仅提高了切割的效率, 而且节省了加工时间。
3.3数控火焰切割机, 将电子数控程序和火焰切割相结合, 用电子程序解放了人类的劳动力, 完善了火焰割切精密度低的缺点, 大大地提高切割的精密度, 是切割工艺史上的重要转折。这种具有相当精密度又成本低的切割机, 在制造业中得到了广泛的使用。
3.4在不断发展中, 我国一直在落实可持续发展战略, 提倡减少工业污染, 加大对污染的处理, 做到减低对自然的伤害, 用科学的发展观来发展经济, 用节能减排的发展手段来提高生产力。在众多的切割机中, 我们也不断在追求污染小的切割手段。数控火焰切割机有着污染较小的优点, 这一优势将我国制造业发展向科学发展推进, 符合我国一直提倡的科学发展观, 在制造业的发展中深受大众的喜爱。
4 切割工件变形应对策略
在钢材切割过程中存在的热量与内应力集中变形, 由于细长件的特殊因素, 等离子切割机或火焰切割机都会存在不同变形量的偏移, 方向没有可控性, 一般在中部开始产生偏移, 火焰切割机与钢板的横向或斜线切割;背面安装2组火焰割炬, 用于纵向直条切割, 对于直条板下料能有效防止旁弯, 并大幅提高生产效率。在出现了切割变形的情况后, 可以从以下几点来加以处理: (1) 在进行切割前, 可以制作一个二维线轴来对切割点进行定位, 并且在切割时注意矫正X轴和Y轴的精度。确保切割的位置精准且不易发生变形。 (2) 在使用火焰切割机的过程中, 由于火焰没有固定的形状, 大多数操作人员甚至认为对切割效果的控制就是一种感觉, 往往需要通过多次尝试来实现, 对于初学者来说, 开始学调火可以建议预热火小点, 预热时间长点。而在防变形方面, 还需要结合对工件的排版来实现。 (3) 在切割的过程中仔细观察, 钢板与割炬是否垂直、割炬上下移动是否有摆动的情况以及切割台上钢板于导轨是否垂直, 密切观察切割的进行情况, 及时在切割过程中进行有效的调整, 完善切割的精准度。 (4) 对进刀的选择:结合火焰切割机的特点来看, 采用圆弧进刀增加引入线长度, 避免直接切入点, 能够避免在切割的过程中产生缺陷, 但使用圆弧进刀也有可能造成对材料的浪费, 因此, 在使用时刻根据实际需求来选择; (5) 可以使用采用引燃棒。有研究发现, 在火焰切割机的使用中, 通过采用引燃棒, 能够减少工件与板边的距离, 同时还能尽可能减少边角余料的产生, 这种方法能够有效提升板材的利用率。在使用的过程中, 还要注意割刀应从引燃棒上切入, 然后引燃棒将引导割具火焰至钢板底部, 这样的操作方法能够使钢板上下燃烧速度达到一致, 能够获得最佳的切割段面。
5 结语
在以上的讨论总结中, 我们对数控火焰切割机的编程工艺有了更深的了解。数控火焰切割机凭借着自己众多的优势, 在我国的发展也会越来越大。只有不断地总结经验, 不断地更新各个零件的编程工艺, 对每个零件都加以研究, 提高切割机的切割技术, 才能进一步提高数控火焰切割机的切割精密度。切割机的发展对我国的制造业有着至关重要的意义, 我们应该加强对切割机等基础工序的研究, 将优点集中, 避免缺点和不足, 为我国钢铁产品制造业的发展做出更大的贡献。
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