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高@设计师
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小白淼淼

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电火花曲面展成加工的研究 来源:福建泉州华侨大学机电及自动化学院 作者:刘石安 【摘 要】研究数控电火花铣削加工工艺,探索大面积曲面铣削加工方法,加工路径直接由通用模具设计软件生成,电极损耗补偿按加工路径均匀递增补偿法计算。 【关键词】电火花加工;电火花铣削加工;电极补偿 -/tech_asp?keyno=83 电火花成形是模具型腔加工的主要方式,其加工质量关键之一是电极的制造,由于粗、中、精加工时的放电间隙不同,电极尺寸也应不同,因此需制作多个电极才能最终满足加工精度的要求。特别是型腔加工面积较大时,有时还必须使用分割电极加工法,依次完成型腔各个部分的加工。由此使电极制作成本增高。分割电极加工时,型腔表面还会产生接缝以及电极二次装夹重复定位精度问题,这些都会影响电火花成形加工的质量。 随着数控技术的发展,模具型腔加工有了新的工艺方法——数控电火花铣削加工,即用简单电极展成复杂型面。数控电火花铣削加工工艺的关键是加工路径的生成和电极损耗的补偿。对此国内外许多电加工学者做了大量深入细致的研究,如研究等损耗分层加工模型以及基于该模型建立加工路径生成的专用CAM软件,研究电极损耗精密检测技术、在线电极补偿等[1~4]。 数控电火花铣削工艺可进行修尖角加工、窄缝加工及侧面伺服加工等,但本文更关心的是空间直线伺服进给问题,研究的主要内容集中于空间曲线轨迹加工方向、空间曲面展成加工方向,探索型腔型面的数控电火花铣削加工工艺。 本文引用金属切削加工中心的工艺路线,应用通用的模具加工软件UG造型,生成加工路径,并将加工代码编译成具体机床的数控指令。在电极损耗补偿方面,只考虑Z轴方向的补偿,并提出沿电极加工路径、按轨迹路程均匀递增补偿电极损耗的方法。 1 数控电火花铣削加工工艺 加工中心的铣削加工工艺已很成熟,故将其引入数控电火花铣削加工工艺中。经过研究和实验,已证实轮廓加工、挖槽加工、沿曲面加工、修边、去残留等加工问题都能用数控电火花铣削加工方法解决,也就是说数控电火花铣削加工中的加工路径生成问题可以用通用模具加工软件解决。 值得注意的是电火花铣削加工并不等同金属切削加工,由于放电间隙和电极损耗的存在,会对型腔尺寸精度产生影响,因此在给数控电火花铣削加工编程时必须注意如下问题: (1) 加工余量。该参量的最小值要求大于放电间隙,超精加工时加工余量并不为零,且前一道工序要给后一道工序留下余量。 (2) 加工方式。在轮廓加工或挖槽加工时可以选择生成圆弧段程序。而在沿曲面加工时必须选择直线加工方式,包括切入切出程序,即程序段必须是空间微直线段,这也有利于电极损耗补偿计算。 (3) 加工精度。加工精度越高,弦线对空间曲线的逼近度越高,空间微直线段越多,程序越长。实际加工时,粗加工可以选择低一点的精度,以减少程序段数。 (4) 残余波峰高。该参量指刀具横向进给量,其值越小,加工曲面越光顺。该参量也可以用刀具直径的百分比表示。 (5) 电极尺寸。本文要求每次加工编程时输入电极直径的实测值,这样可让电极损耗补偿计算只须放在Z轴方向。 (6) 电参量和电极长度补偿。电参量的选择要参考加工余量,超精加工时要选择正极性加工方式,要用电子的能量去修平放电痕凸起。电极损耗补偿值依工艺经验而定,它与电参量、电极材料对及工作液等相关。电极损耗补偿值均匀插入每个微直线段端点上。 数控电火花铣削加工编程路线(图1)按上述6个方面要求设置参量,就可生成粗、中、精加工路径及机床数控指令。 加工余量、加工方式、精度、残余波峰高、实际电极尺寸 零件 毛坯 UG-NX 刀具路径补偿软件 电参数 刀具长度补偿值输入 电火花数控铣削加工程序 图1 数控电火花铣削加工编程路线 用模具软件UG设计了一空间曲面,上有“电火花”字样。为体现数控电火花铣削加工能力,将所有工序全部采用数控电火花铣削加工方案。粗加工用ф14mm电极,按挖槽采用分层加工,横向进刀为电极直径的80%;中精加工用ф8mm和ф4mm的端电极,按矢量、沿曲面方式加工,横向进刀分别为电极直径的8%和5%。图2为中精加工刀具路径。 电极ф8mm,E293 电极ф4mm,E250 (a)中加工 (b)中精加工 电极ф4mm,E250 电极ф4mm,E200 (c)中精加工 (d)精加工 图2 电火花中、精铣削加工刀具路径 在图2d中左下角有一块粉红色的残留区域(在曲面曲率较大凹处),该区域端刀无法深入,因此在精加工之后还需要再用ф4mm指状R刀电极进行最后的光整和去残留加工。 另外,在同一加工余量条件下,工艺上还要求生成反向刀具路径,进行反向铣削加工,消除前一道工序正向加工时因电极损耗而产生的阶梯波浪面,以提高表面形状精度。 2 电极损耗补偿对策 1 电极损耗的影响 在数控电火花铣削加工过程中,放电一般发生在电极端部前沿尖角处,电流密度较大,放电集中度高,存在着较严重的电极损耗现象。在加工的开始阶段,工件材料去除量较大;在加工的末尾阶段,工件材料去除量最小,因此实际加工面是一个“斜坡面”,如图3A表面所示。在A表面与B表面之间是本道工序的未加工区。显而易见,电极损耗影响加工精度。 电极补偿过量面C 无电极损耗理想加工面B 没有补偿的加工面A h1当前层厚度 h2下一层厚度 图3 电极损耗补偿控制参考面 2 电极损耗补偿的目的 一方面可控制每一层铣削加工的尺寸及形状精度,另一方面还可给下一层铣削加工减少加工余量累计负担。电极损耗补偿值的给定应按不过度补偿为原则,即其值应小于本层加工量与下一层加工余量之和。 3 电极损耗补偿计算的方法 沿曲面铣削加工时按直线方式生成加工路径,所有程序段都是空间微直线段,假设在加工路径相对较长的条件下,电极损耗沿路程均匀分布,其补偿值沿轨迹,按路程均匀递增补偿到每段空间直线终点上,那么电极损耗补偿值在第i程序段的值为: △i=(△/∑Lk)·(∑j=0→iLj) 式中:△i为第i程序段的电极损耗补偿值;△为当前层铣削加工电极损耗预估值;∑Lk为当前层总的加工路径长;∑j=0→iLj为电极在第i程序段已走过的加工路径长。 △值与电参数和加工路径长度有关,主要用于电火花中、精加工;超精加工时其值设为零。 △i值用于第i程序段的电极损耗Z轴方向的补偿值,是用离线补偿计算法得到的。 3 电火花曲面铣削加工工艺实验 工艺实验在RobForm30三轴数控电火花成形机上进行,用UG软件造型、生成加工路径文件,选用专家系统生成的加工余量和电参数,再经电极损耗补偿处理,生成数控电火花铣削加工程序代码。 表1 是实验选用的加工参数。在精加工中去除的工件材料厚016mm,而预估电极损耗△取值05~07mm(实验值),实际的加工路径总长约为00mm,如按理论计算,每100mm长得到10~16μm的补偿,18000条程序平均每条得到0025~0038μm的补偿,因此,如果按规格化计算,那么只有刀具加工很长一段距离之后,刀具电极才会作出实际意义上的补偿,真正作出实际意义上补偿的程序段比例很低。 表1 电火花铣削加工参 mm 加工类型 加工余量 电参数 电极补偿 粗加工 粗加工 中加工 中精加工 精加工 超精加工 800 E383 500 400 E373 250 200 E293 100 150 E250 075 134 E220 050~070 122 E200 0 注:电参数采用RobForm30电火花成形机规准。 粗加工时电极补偿视具体情况而定,首先选择补偿方式加工,补偿取值一般小于加工余量,如果电极损耗较大,电极端面圆角过大,此时应更换电极,Z轴重新对零位后,再进行加工。超精加工时只需生成正、反向加工刀具路径,来回打光打抛曲面。实验中还加入了轮廓加工、残余加工、修边,并考虑了加工精度设置、最大微直线段长度设置等内容。 电极制作部分是一个比较重要的环节,故自制了机上修磨装置,依据铣床刀具工具磨原理,设计有“电碰”定位基准,可精确定位,可修整电极圆柱面,也可修整电极端部球面。但由于铜电极在机械力作用下容易变形让刀,因此只成功修整了φ5~8mm指状棒电极。 图4是数控电火花铣削加工的实物照片,是一个面积约为100mm×70mm的曲面。
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天晟哥哥

:  1、学术简历(200字以内);  9-07 武汉工业大学 选矿工程专业 10-06 东北师范大学 经济学 自1986年7月参加工作参加工作以来,一直从事矿物加工工程专业的教学、科研以及教学管理工作。参与多项省级教学研究课题的研究工作,主持省自然基金课题1项;获山东省优秀教学成果一等奖1项、二等奖1项,省科技进步三等奖1项;公开发表学术论文30余篇。2、教学情况(100字以内);承担教学任务:《粉体工程》、《重力选矿》、《环境保护》、《化学选矿》。3、研究生培养情况(100字以内);2011年被遴选为矿物加工工程专业导师。目前尚无指导硕士生。4、主要教学科研成果:①主持或参与教学科研情况主持“DFSC-101脱硫脱碳”项目的研究,并通过省级鉴定(1997—1998)。主持省自然基金项目“浮选金精矿氰化尾渣综合回收利用工艺及机理研究”(ZR2010EM022)。参与省教研课题“创新实践培养模式,拓展科研培训渠道,全面提升大学生实践能力与创新精神”研究工作,第2位(2009240)。参与省教研课题“基于大实践观理念的工科院校实践教学内容新体系的构建”研究工作,第3位(2009239)。参与山东省企业培训与职工教育重点课题“加强企校合作 培养应用创新型人才的研究与实践”研究工作,第5位(2010-035)。②获奖情况DFSC-101脱硫脱碳,山东省科学科技进步三等奖,第2位10。深化实验室管理体制改革全面提高实验教学质量,山东省省级优秀教学成果二等奖,第4位8。大学生课外科技创新与实践能力教育体系的构建与实践,山东省省级优秀教学成果一等奖,第3位1。③论文发表情况(选列本人近年来发的论文10篇)1、创新能力培养,中国海洋大学出版社4万字2007年12月2、氰化金泥控电氯化精炼工艺的研究 《黄金》2006年第10期3、采煤坑水处理方法研究 《金属矿山》 2007年第1期4、降低金精矿浸出氰化钠用量的研究 《黄金》 2007年第11期5、硫酸渣脱硫试验研究 《金属矿山》 2009年第5期6、斑岩铜矿铜钼分离工艺研究 《金属矿山》2009年第9期7、浮选精矿氰化尾渣金、银回收研究 《黄金》2009年第12期8、硫酸渣脱硫工艺研究 《化工矿物与加工》2010年第1期9、多金属铜矿无尾排放工艺研究 《金属矿山》 2010年第1期10、氰化尾渣综合利用工艺分析与探讨 《金属矿山》 2010年第9期④专利:无5、主要社会任职:淄博市科技咨询专家顾问团成员。

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zhuhuals2008

数控专业毕业设计 ·起重机械部件线切割机加工程序设计 (字数:5957,页数:10 )·数控机床的发展与趋势 (字数:7509,页数:20 )·组合件数控车工艺与编程 (字数:页数:24)·控制面板的加工 (字数:10255,页数:34)·型腔零件的数控编程加工 (字数:5741,页数:50 )·典型零件的宏程序编制 (字数:17804,页数:33)·典型零件加工工艺拟订及自动编程(Mastercam) (字数:14571,页数:37)·典型零件的数控加工工艺及编程 (字数:8549,页数:21 )·酒杯系列模型设计与加工 (字数:7520,页数:29 )·花型类零件电火花线切割加工 (字数:10162,页数:23)·五角星配合件电火花线切割加工 (字数:10925,页数:29)·数控机床电气设计 (字数:8717,页数:22 )

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yyyycl9920

通过这次毕业设计,使我对大学三年所学的知识有了一次全面的综合运用,也学到了许多上课时没涉及到的知识,例如:数控编程、数控仿真加工,这些对今后毕业出去工作都有很大的帮助。在这次毕业设计中,我基本完成了毕业设计的任务,达到了毕业设计的目的,但是,我知道自己的设计还有许多不足,希望老师们能够谅解,谢谢非常感谢校领导和老师,给我们创造了一个学习的机会,让我在毕业的最后一段时间里学到了很多知识, 本次的设计是三年来学习过程中涵盖面最广的一次设计,它不仅体现了我们对设计思考,更重要的是对我们三年来所学知识应用到了实践,使我明白了在今后设计过程中的一般步骤和方法,经过这几个月的紧张的毕业设计,使我在理论和动手能力上都有了进一步的提高。此次毕业设计的顺利完成离不开指导老师的大力支持,在这里,我特别要感谢我的指导老师,是他将最新的毕业设计信息通知给我们,并且在自己紧张的工作中,还尽量抽出时间关心我们的设计进度情况,督促我们抓紧学习。在整个设计中,用到了以前所学的知识,最开始梁老师就教给了我们遇到问题,如何去分析问题、解决问题的方法,使我们受益非浅,从确定设计题目到现在完成毕业设计论文的过程中,尤其是在课题设计的前期准备工作和设计的过程中,梁老师提出了许许多多宝贵的设计意见,在短暂的相处时间里,渊博的知识、敏锐的思路和实事求是的工作作风给我留下了深刻的印象,这也将对我不久的工作,起到很大的鼓动作用,将使得我终身受益,谨此向梁老师表达我衷心的感谢和崇高的敬意! 在此,我还要感谢机电系所有老师,正是因为他们的鼓励和支持,才使我不畏困难,迎难而上,不断地克服一个又一个的困难,直到毕业设计的圆满结束。这次毕业设计不仅仅是我对自己所学的知识进行了巩固,更重要的是我在此基础上有学到了许多新的知识,对于以前不太懂得的、不太理解的也都熟悉了许多。最后,衷心感谢机电学院全体老师多年来的辛勤培养和教诲。

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将金属熔炼成符合一定要求的液体并浇进铸型里,经冷却凝固、清整处理后得到有预定形状、尺寸和性能的铸件(零件或毛坯)的工艺过程。现代机械制造工业的基础工艺。铸造生产的毛坯成本低廉,对于形状复杂、特别是具有复杂内腔的零件,更能显示出它的经济性;同时它的适应性较广,且具有较好的综合机械性能。但铸造生产所需的材料(如金属、木材、燃料、造型材料等)和设备(如冶金炉、混砂机、造型机、造芯机、落砂机、抛丸机等)较多,且会产生粉尘、有害气体和噪声而污染环境。 铸造是人类掌握较早的一种金属热加工工艺,已有约6000年的历史。公元前3200年,美索不达米亚出现铜青蛙铸件。公元前13~前10世纪之间,中国已进入青铜铸件的全盛时期,工艺上已达到相当高的水平,如商代的重875千克的司母戊方鼎、战国的曾侯乙尊盘和西汉的透光镜等都是古代铸造的代表产品。早期的铸造受陶器的影响较大,铸件大多为农业生产、宗教、生活等方面的工具或用具,艺术色彩较浓。公元前513年,中国铸出了世界上最早见于文字记载的铸铁件——晋国铸鼎(约270千克重)。公元8世纪前后,欧洲开始生产铸铁件。18世纪的工业革命后,铸件进入为大工业服务的新时期。进入20世纪,铸造的发展速度很快,先后开发出球墨铸铁,可锻铸铁,超低碳不锈钢以及铝铜、铝硅、铝镁合金,钛基、镍基合金等铸造金属材料,并发明了对灰铸铁进行孕育处理的新工艺。50年代以后,出现了湿砂高压造型,化学硬化砂造型和造芯、负压造型以及其他特种铸造、抛丸清理等新工艺。 铸造种类很多,按造型方法习惯上分为:①普通砂型铸造,包括湿砂型、干砂型和化学硬化砂型3类。②特种铸造,按造型材料又可分为以天然矿产砂石为主要造型材料的特种铸造(如熔模铸造、泥型铸造、铸造车间壳型铸造、负压铸造、实型铸造、陶瓷型铸造等)和以金属为主要铸型材料的特种铸造(如金属型铸造、压力铸造、连续铸造、低压铸造、离心铸造等)两类。铸造工艺通常包括:①铸型(使液态金属成为固态铸件的容器)准备,铸型按所用材料可分为砂型、金属型、陶瓷型、泥型、石墨型等,按使用次数可分为一次性型、半永久型和永久型,铸型准备的优劣是影响铸件质量的主要因素;②铸造金属的熔化与浇注,铸造金属(铸造合金)主要有铸铁、铸钢和铸造有色合金;③铸件处理和检验,铸件处理包括清除型芯和铸件表面异物、切除浇冒口、铲磨毛刺和披缝等凸出物以及热处理、整形、防锈处理和粗加工等。

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