论文部分内容阅读
【摘 要】今天，快走丝电火花线切割机已经是机械加工业、特别是模具制造业常用的“标配”机器了。宏扬“工匠精神”，总结交流电火花线切割机操作经验，很有意义。
【关键词】快走丝电火花线切割机、数控编程、实习教学
【正 文】
2016年3月5日，李克强总理在第十二届全国人大四次会议政府工作报告上提到：“要鼓励企业开展个性化定制、柔性化生产，培育精益求精的工匠精神”，“工匠精神”首次出现在政府的工作报告上。社会需要更多更好的高品质产品，“工匠精神”是保证产品品质的前提。响应总理号召，宏扬“工匠精神”，技工院校教师责无旁贷。与同行们分享在快走丝电火花线切机使用方面的经验，探讨操作心得，让更多人能成为末来的“工匠”，是自己的心愿。
经过摸索，将“学习快走丝电火花线切割机操作”划分成三个任务，特与大家分享。
一、第一“学编程”
快走丝电火花线切割机属于数控机床，它的切割“刀具”是“钼丝”产生的高温电火花。钼丝与工件之间不直接接触，彼此间保留有0.01MM左右的间隔，这个空隙就是电火花燃烧的空间。在这个空间内，高频电放出的火花，瞬间产生近万度的高温，将作为电极的金属工件烧熔，汽化，造成裂隙，从而达到分离切割工件目的。作为电极的另一端——“钼丝”，只会上下快速移动，使整根钼丝都成为刀具；工件上要切割的轨迹，全靠機床的X、Y轴（丝杠）带动工件移动综合生成，机床丝杠是由数控设备及步进电机控制运动，它的运动精度比较高。
工件的外形图案，就是工件移动的轨迹，是靠数控系统程序来控制实现的。数控电火花线切割机使用的程序，主两有种：即3B代码程序和ISO代码程序。
1、3B代码程序
3B代码是一种结构相对固定的控制格式，代码中含有3个B字母（这些B字母只起到分隔符的作用，没有其它意思）。它是以X向或Y向托板进给计数的方法决定是否到达终点，只适用于二维加工。一般使用：B B B GX Z或B B B GY Z格式，所有数值采用绝对值，单位为微米（um）。
如下所示：这是一个加工模数m=1，齿数z=10，压力角20度，变位系数为=0，齿顶高系数=1，齿顶隙系数=0.25mm小齿轮的线切割数控3B程序。
这个程序共有83行语句，N1代表第一句，N2代表第二句，依此类推；N83表示第83句程序，它的代码内容是“DD”两个字母，表示停机结束程序的意思。从这里可以看出，线切割复杂一点的工件，程序行数都比较多，书写有点困难。因此，只有直线或简单图形，才会手工编程；通常情况下，都是依赖电脑数控编程。
2、电脑编程
不管是3B代码程序，还是G代码程序，都可以通过数控软件自动编程生成，既方便又准确。学习线切机操作，必须学会电脑编程。目前，可以生成线切割加工程序的电脑软件有很多种，有caxa线切割编程软件，也有YH，AUTOP专用程序软件，这些软件都有一个共同特点：首先画加工工件图形，然后给定加工参数（如选择钼丝直径，钼丝偏移量，补尝值等），最后自动生成加工程序。当然，程序生成后，还可以模似加工一下，以判断是否正确，是否符合加工需要。绘制工件图形，所用的画线功能与AutoCAD类似，就是画直线、圆弧、角线；并通过平移、复制、剪切编辑操作，认真练习，上手较快。
3、经验分享
数控编程中，最容易出现问题的要素有两个，第一个是切割时钼丝的“偏移方向”，即钼丝中心线往那个方向偏移；第二个要素是“钼丝偏移的值”是多少？对于第一个要素：要看清加工时保留的工件是内芯凸件还是外凹母件，保留内芯件，钼丝就往外形方向偏移，这相当于锯割时让锯缝挪到外部，保证工件尺寸精度不受锯缝影响；反之，则采取相反选择。对于第二个要素，钼丝偏移值——通常取“钼丝的半径值再加上0.02”mm，例如，钼丝直径为0.16mm时，偏移值取0.10mm（半径0.08+0.02）；这里0.02mm就是钼丝放电时它与工件的空隙。如果加工后发现工件尺寸有误差，就要调节这个放电间隙值，它与放电时的电压、电流等电参量有关，同时与切割时冷却效果，冲洗质量等因素有关，需要认真摸索，才能尽可能消除误差，达到高精度加工质量和效果。
二、第二“学操作控制”
利用数控软件，画好工件图形，自动生成加工代码程序后，仿真检验程序是否正确，如果正确，就可以进入生产加工环节——操作控制机器，切割出所需要的工件。在这个环节中，共有两个步骤：切削前准备和切削加工操作。具体过程及经验分享如下：
1、切削前准备
切削前任务有：完成程序录入，装夹工件，绕排及检查钼丝，准备冷却液等步骤。
准备任务内容中，首先要完成的任务就是程序录入工作。操作数控机器，需要有数控程序。数控电火花机床的程序输入方法有多种：可以用键盘直接录入；也可以用U盘等传递介质复制过去；或者通过通讯软件、电脑网络将程序直接发送到电火花线切割机的控制单元上；如果是机器自带编程软件，可以在编程届面中直接转向加工届面，将生成的程序启动，便捷实现加工操作。
装夹工件任务排第二步。装夹工件要考虑两个重要的因素：一是工件重量，二是不妨碍切割。装夹要安全、稳定、牢固，特别是考虑到切割过半时，工件要有足够支撑，不会因为自重原因而造成装夹变形，掉落，歪斜；切割终极时，保证工件还能有足够支撑或固定，这个对大型工件或重量大的工件，特别重要。装夹时要确定起点位；切割的起始位置是基准位，也是起点位；通常要先钻一个直径?3mm的小孔，以便能穿过钼丝；这个位置要与程序生成时相一致。将工件毛坯装夹固定后，手动调整工件，并对准基准穿丝孔中心位置，将钼丝穿过丝孔、导轮、电极和压紧轮，最后固定在卷丝筒上。装夹环节中，特别要注意固定爪不要在切割运行轨迹线上，不能跨越切割轨迹，否则钼丝会切断固定爪。 第三个准备任务是做好绕排及检查钼丝的工作。完成工件装夹与钼丝穿引后，启动卷丝筒，观察钼丝的绕排情况；钼丝在全工作长度范围内不能起绉、起折打结，保证良好直线性；注意钼丝与机床电极接触情况，确保接触良好，导电受电不被影响。调节好卷丝筒的电机行程开关位置，保证切割钼丝可利用的切割长度最长，滚筒两侧只留5～10圈的磨擦固定圈就可以了，这样可以有效提高钼丝使用效率，提高切割质量。
第四个准备任务是检查、调试好冷却液。走丝正常后，就要检查冷却液体的质量、余量，如果太脏、变质，要及时更换；如果余量不足，要增添新的乳化液。最后检查液体回流通道，不能有堵住通道的杂物存在；通道也不能有泄漏点，以免破坏干爽、整洁的工作环境。一切检查完毕后，即可启动冷却泵。冷却液上来后，要认真调节上、下喷嘴的流量，确保有足够的液体冲洗钼丝和切割缝中的切屑。
2、切削加工
准备工作完成后，即可开始切割加工控制操作任务。此时，主要工作内容是启动电控部分。具体步骤：首先启动高频电流，再启动自动进给。当X轴、Y轴进给驱动电机开始工作，并不断地把工件按程序要求送给钼丝切割，鉬丝靠近工件时，就会看到电火花，并听到哔啪爆炸声。这时电火花线切割正式开始了。
在切削过程中，认真调节钼丝、工件之间的放电电压，确保放电电流稳定。随着控制跟踪系统的进行，钼丝就可以稳定地进行切割。工件厚度大，采用大电流；但电流过大，切割表面比较粗糙，精度不好。电参数的设置，很重要；不同硬度材料，不同种类材料，电参数选择不同；操作者也可以通过记录总结，形成自己喜欢的，有效的电参数系列表。
三、第三“学维修保养”
电火花线切割机床也需要定期维护保养，才能保证长期稳定运行。保养项目有日常小保养，定期保养等。
1、日常保养项目
日常保养是保证机器正常使用，延长寿命的关键，日常保养很重要，是基础工作。日常保养的内容主要有：（1）每天认真检查滚轮、导轮，导电极的磨损及工作情况；特别要注意观察它们与钼丝的接触配合情况，保证钼丝在导轮、导电极的中心位置，确保走丝顺畅。（2）要认真检查钼丝本身，认真观察它是否有明显损伤（表面凹凸不平），如果烧损严重，要及时更换新的钼丝；（3）经常观察检查数控电机及传动丝杠工作情况，及时给丝杠更换润骨脂，保持传动精度良好；（4）检察及更换冷却液。冷却液起到防止工件烧坏、退火、隔绝空气，保持电火花稳定，及时冲洗切缝切屑等作用；冷却液使用一段时间后，会因为切屑积累，液体与空气接触氧化，经电火花高温影响等因素，会变色，变质，性能会下降；失效的冷却液，要及时更换。我们使用佳润牌线切割专用乳化液，通常一个月更换一次；如果切割频繁，半个月就要更换一次。
2、定期修理工作
日常保养工作做得好，机器性能就稳定，可以更好地为生产服务。日复一日的工作，机械也容易生病，因此，使用一定时间，比如半年或一年，很有必要对机器进行定期的检查、维修工作。电火花线切割机的定期维护修理主要有以下内容：
（1）、清洁或更换电路元件、插板等。长时间工作运行，电器元件最容易吸贮灰尘、积聚脏东西，因此需要定期打扫清洁、检查；同时，一些电子元件，如电解电容，大功率电阻等，容易老化、性能下降，造成装置性能下降、失效或损坏，无法产生正常的电火花，这时，就需要更换电路元件或插板。
（2）、定期检查测定丝杆及传动螺母的配合间隙。数控步进电机的信号，最终变成切割轨迹的位移，实现这个位移，全靠丝杆与传动螺母的配合，长时间的工作，两者间会出现磨损，从而影响加工精度；因此，定期检测工作间隙，当发现较大误差时，需要给予补尝处理或修理。
（3）、定期清理及维护冷却系统。冷却液带着切屑流动，通过各个通道回到蓄水箱，再由冷却泵抽出，因此，定期清洁及梳通冷却液通道，清理杂质，是保障供给的基础。冷却泵也要定期清理，维护，这些工作都很重要；是维护机器正常工作必不可少的修理任务。
（4）、定期检测机床轨道参数（垂直度、平行度等值），确保配合间隙，使之润滑良好，是保护加工精度的主要措施。通过定期检查，可以发现机器毛病，及时修复，避免故障扩大，这是技术工人必须养成的好习惯，这也是“工匠”精神追求的目标。
小结：经过多年的工作实践，用这种“划分三个任务”的方法安排学员学习，成效明显。同学们从刚进入车间时对数控电火花线切割机操作一无所知，到能熟练掌握操作，进步很快。学习训练任务的完美制订，体现教师对“工匠精神”的理解与施行；教师在教学过程中，自己就必须先是“工匠”，才能培育学生成为明天生产中的“工匠”。
只有不断追求完美的师傅，才能培育出精益求精的高徒；只要中国职业教育界中充满这样的意识，相信明天的“中国制造”一定能更辉煌！
【关键词】快走丝电火花线切割机、数控编程、实习教学
【正 文】
2016年3月5日，李克强总理在第十二届全国人大四次会议政府工作报告上提到：“要鼓励企业开展个性化定制、柔性化生产，培育精益求精的工匠精神”，“工匠精神”首次出现在政府的工作报告上。社会需要更多更好的高品质产品，“工匠精神”是保证产品品质的前提。响应总理号召，宏扬“工匠精神”，技工院校教师责无旁贷。与同行们分享在快走丝电火花线切机使用方面的经验，探讨操作心得，让更多人能成为末来的“工匠”，是自己的心愿。
经过摸索，将“学习快走丝电火花线切割机操作”划分成三个任务，特与大家分享。
一、第一“学编程”
快走丝电火花线切割机属于数控机床，它的切割“刀具”是“钼丝”产生的高温电火花。钼丝与工件之间不直接接触，彼此间保留有0.01MM左右的间隔，这个空隙就是电火花燃烧的空间。在这个空间内，高频电放出的火花，瞬间产生近万度的高温，将作为电极的金属工件烧熔，汽化，造成裂隙，从而达到分离切割工件目的。作为电极的另一端——“钼丝”，只会上下快速移动，使整根钼丝都成为刀具；工件上要切割的轨迹，全靠機床的X、Y轴（丝杠）带动工件移动综合生成，机床丝杠是由数控设备及步进电机控制运动，它的运动精度比较高。
工件的外形图案，就是工件移动的轨迹，是靠数控系统程序来控制实现的。数控电火花线切割机使用的程序，主两有种：即3B代码程序和ISO代码程序。
1、3B代码程序
3B代码是一种结构相对固定的控制格式，代码中含有3个B字母（这些B字母只起到分隔符的作用，没有其它意思）。它是以X向或Y向托板进给计数的方法决定是否到达终点，只适用于二维加工。一般使用：B B B GX Z或B B B GY Z格式，所有数值采用绝对值，单位为微米（um）。
如下所示：这是一个加工模数m=1，齿数z=10，压力角20度，变位系数为=0，齿顶高系数=1，齿顶隙系数=0.25mm小齿轮的线切割数控3B程序。
这个程序共有83行语句，N1代表第一句，N2代表第二句，依此类推；N83表示第83句程序，它的代码内容是“DD”两个字母，表示停机结束程序的意思。从这里可以看出，线切割复杂一点的工件，程序行数都比较多，书写有点困难。因此，只有直线或简单图形，才会手工编程；通常情况下，都是依赖电脑数控编程。
2、电脑编程
不管是3B代码程序，还是G代码程序，都可以通过数控软件自动编程生成，既方便又准确。学习线切机操作，必须学会电脑编程。目前，可以生成线切割加工程序的电脑软件有很多种，有caxa线切割编程软件，也有YH，AUTOP专用程序软件，这些软件都有一个共同特点：首先画加工工件图形，然后给定加工参数（如选择钼丝直径，钼丝偏移量，补尝值等），最后自动生成加工程序。当然，程序生成后，还可以模似加工一下，以判断是否正确，是否符合加工需要。绘制工件图形，所用的画线功能与AutoCAD类似，就是画直线、圆弧、角线；并通过平移、复制、剪切编辑操作，认真练习，上手较快。
3、经验分享
数控编程中，最容易出现问题的要素有两个，第一个是切割时钼丝的“偏移方向”，即钼丝中心线往那个方向偏移；第二个要素是“钼丝偏移的值”是多少？对于第一个要素：要看清加工时保留的工件是内芯凸件还是外凹母件，保留内芯件，钼丝就往外形方向偏移，这相当于锯割时让锯缝挪到外部，保证工件尺寸精度不受锯缝影响；反之，则采取相反选择。对于第二个要素，钼丝偏移值——通常取“钼丝的半径值再加上0.02”mm，例如，钼丝直径为0.16mm时，偏移值取0.10mm（半径0.08+0.02）；这里0.02mm就是钼丝放电时它与工件的空隙。如果加工后发现工件尺寸有误差，就要调节这个放电间隙值，它与放电时的电压、电流等电参量有关，同时与切割时冷却效果，冲洗质量等因素有关，需要认真摸索，才能尽可能消除误差，达到高精度加工质量和效果。
二、第二“学操作控制”
利用数控软件，画好工件图形，自动生成加工代码程序后，仿真检验程序是否正确，如果正确，就可以进入生产加工环节——操作控制机器，切割出所需要的工件。在这个环节中，共有两个步骤：切削前准备和切削加工操作。具体过程及经验分享如下：
1、切削前准备
切削前任务有：完成程序录入，装夹工件，绕排及检查钼丝，准备冷却液等步骤。
准备任务内容中，首先要完成的任务就是程序录入工作。操作数控机器，需要有数控程序。数控电火花机床的程序输入方法有多种：可以用键盘直接录入；也可以用U盘等传递介质复制过去；或者通过通讯软件、电脑网络将程序直接发送到电火花线切割机的控制单元上；如果是机器自带编程软件，可以在编程届面中直接转向加工届面，将生成的程序启动，便捷实现加工操作。
装夹工件任务排第二步。装夹工件要考虑两个重要的因素：一是工件重量，二是不妨碍切割。装夹要安全、稳定、牢固，特别是考虑到切割过半时，工件要有足够支撑，不会因为自重原因而造成装夹变形，掉落，歪斜；切割终极时，保证工件还能有足够支撑或固定，这个对大型工件或重量大的工件，特别重要。装夹时要确定起点位；切割的起始位置是基准位，也是起点位；通常要先钻一个直径?3mm的小孔，以便能穿过钼丝；这个位置要与程序生成时相一致。将工件毛坯装夹固定后，手动调整工件，并对准基准穿丝孔中心位置，将钼丝穿过丝孔、导轮、电极和压紧轮，最后固定在卷丝筒上。装夹环节中，特别要注意固定爪不要在切割运行轨迹线上，不能跨越切割轨迹，否则钼丝会切断固定爪。 第三个准备任务是做好绕排及检查钼丝的工作。完成工件装夹与钼丝穿引后，启动卷丝筒，观察钼丝的绕排情况；钼丝在全工作长度范围内不能起绉、起折打结，保证良好直线性；注意钼丝与机床电极接触情况，确保接触良好，导电受电不被影响。调节好卷丝筒的电机行程开关位置，保证切割钼丝可利用的切割长度最长，滚筒两侧只留5～10圈的磨擦固定圈就可以了，这样可以有效提高钼丝使用效率，提高切割质量。
第四个准备任务是检查、调试好冷却液。走丝正常后，就要检查冷却液体的质量、余量，如果太脏、变质，要及时更换；如果余量不足，要增添新的乳化液。最后检查液体回流通道，不能有堵住通道的杂物存在；通道也不能有泄漏点，以免破坏干爽、整洁的工作环境。一切检查完毕后，即可启动冷却泵。冷却液上来后，要认真调节上、下喷嘴的流量，确保有足够的液体冲洗钼丝和切割缝中的切屑。
2、切削加工
准备工作完成后，即可开始切割加工控制操作任务。此时，主要工作内容是启动电控部分。具体步骤：首先启动高频电流，再启动自动进给。当X轴、Y轴进给驱动电机开始工作，并不断地把工件按程序要求送给钼丝切割，鉬丝靠近工件时，就会看到电火花，并听到哔啪爆炸声。这时电火花线切割正式开始了。
在切削过程中，认真调节钼丝、工件之间的放电电压，确保放电电流稳定。随着控制跟踪系统的进行，钼丝就可以稳定地进行切割。工件厚度大，采用大电流；但电流过大，切割表面比较粗糙，精度不好。电参数的设置，很重要；不同硬度材料，不同种类材料，电参数选择不同；操作者也可以通过记录总结，形成自己喜欢的，有效的电参数系列表。
三、第三“学维修保养”
电火花线切割机床也需要定期维护保养，才能保证长期稳定运行。保养项目有日常小保养，定期保养等。
1、日常保养项目
日常保养是保证机器正常使用，延长寿命的关键，日常保养很重要，是基础工作。日常保养的内容主要有：（1）每天认真检查滚轮、导轮，导电极的磨损及工作情况；特别要注意观察它们与钼丝的接触配合情况，保证钼丝在导轮、导电极的中心位置，确保走丝顺畅。（2）要认真检查钼丝本身，认真观察它是否有明显损伤（表面凹凸不平），如果烧损严重，要及时更换新的钼丝；（3）经常观察检查数控电机及传动丝杠工作情况，及时给丝杠更换润骨脂，保持传动精度良好；（4）检察及更换冷却液。冷却液起到防止工件烧坏、退火、隔绝空气，保持电火花稳定，及时冲洗切缝切屑等作用；冷却液使用一段时间后，会因为切屑积累，液体与空气接触氧化，经电火花高温影响等因素，会变色，变质，性能会下降；失效的冷却液，要及时更换。我们使用佳润牌线切割专用乳化液，通常一个月更换一次；如果切割频繁，半个月就要更换一次。
2、定期修理工作
日常保养工作做得好，机器性能就稳定，可以更好地为生产服务。日复一日的工作，机械也容易生病，因此，使用一定时间，比如半年或一年，很有必要对机器进行定期的检查、维修工作。电火花线切割机的定期维护修理主要有以下内容：
（1）、清洁或更换电路元件、插板等。长时间工作运行，电器元件最容易吸贮灰尘、积聚脏东西，因此需要定期打扫清洁、检查；同时，一些电子元件，如电解电容，大功率电阻等，容易老化、性能下降，造成装置性能下降、失效或损坏，无法产生正常的电火花，这时，就需要更换电路元件或插板。
（2）、定期检查测定丝杆及传动螺母的配合间隙。数控步进电机的信号，最终变成切割轨迹的位移，实现这个位移，全靠丝杆与传动螺母的配合，长时间的工作，两者间会出现磨损，从而影响加工精度；因此，定期检测工作间隙，当发现较大误差时，需要给予补尝处理或修理。
（3）、定期清理及维护冷却系统。冷却液带着切屑流动，通过各个通道回到蓄水箱，再由冷却泵抽出，因此，定期清洁及梳通冷却液通道，清理杂质，是保障供给的基础。冷却泵也要定期清理，维护，这些工作都很重要；是维护机器正常工作必不可少的修理任务。
（4）、定期检测机床轨道参数（垂直度、平行度等值），确保配合间隙，使之润滑良好，是保护加工精度的主要措施。通过定期检查，可以发现机器毛病，及时修复，避免故障扩大，这是技术工人必须养成的好习惯，这也是“工匠”精神追求的目标。
小结：经过多年的工作实践，用这种“划分三个任务”的方法安排学员学习，成效明显。同学们从刚进入车间时对数控电火花线切割机操作一无所知，到能熟练掌握操作，进步很快。学习训练任务的完美制订，体现教师对“工匠精神”的理解与施行；教师在教学过程中，自己就必须先是“工匠”，才能培育学生成为明天生产中的“工匠”。
只有不断追求完美的师傅，才能培育出精益求精的高徒；只要中国职业教育界中充满这样的意识，相信明天的“中国制造”一定能更辉煌！