fanuc线切割机的工作原理及故障排除分析
目 录
引言 1
一、整体介绍 2
（一）安装 2
二、系统构成 3
（一）机械系统 3
（二）控制系统 4
（三）与外部仪器的通信 5
三、系统硬件电路设计 6
（一）工作液回路设计 6
（二）接线设计 7
四、机器的维护 8
（一）日常检查 8
（二）启动前的检查 9
（三）硬件的更换 10
五、故障的分析与处理 10
（一）机械故障 10
（二）电气故障 12
总结 15
参考文献 16
谢辞 17
引言
随着线切割机床技术的不断发展，对线切割机在工作过程中的稳定性、可靠性、安全性、精准度等方面都提出了越来越高的要求。线切割加工是模具制造必不可少的一道工艺流程，线切割机的维护和故障排除可以在生产过程中提高节约劳动力，提高生产效率。本设计以崇业（苏州）精密工业有限公司的FANUC线切割机为例，从常见的一些故障入手，结合指导老师和相关的书籍和资料，说明了FANUC线切割机的工作原理、使用方法、硬件设计，介绍了FANUC线切割机的故障分析和排除方法,实现了对FANUC线切割机的有效维护。
整体介绍
线切割是指电火花线切割，是在电火花穿孔、成形加工的基础上发展起来的，在某些方面已经取代了电火花穿孔、成形加工。线切割机床已占电火花机床的大半。FANUC基本物理原理是如图1-1所示，绕在运丝筒4上的电极丝1沿运丝筒的回转方向以一定的速度移动，装在机床工作台上的工件3由工作台按预定控制轨迹相对于电极丝做成型运动。脉冲电源的一极接 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: %3^5`1^9`1^6^0`7^2#
工件，另一极接电极丝。在工件与电极丝之间总是保持一定的放电间隙且喷洒工作液，电极之间的火花放电腐蚀出一定的缝隙，连续不断的脉冲放电就切出了所需形状和尺寸的工件。
图1-1 穿线原理图
电火花线切割加工机床不但可用于模具加工，还可以用于难切削材料工件加工以及高精度加工的场合，并被认为今后的应用范围会更加广泛，而且操作也变得越来越简单。线切割加工一般分为快走丝加工、中走丝加工和慢走丝加工。快走丝加工的一般速度为8～10m/s。电极丝可以重复利用，加工速度较高，但快走丝容易造成电极丝抖动和反向时停顿，使加工质量下降。中走丝是在快走丝线切割机上多次切割，加工质量介于快走丝和慢走丝之间。慢走丝加工的速度低于0.2/s.电极丝作低速单向运动，不能重复利用，但是工作平稳，均匀，抖动小。本设计所介绍的FANUC线切割机就是属于慢走丝加工，与快走丝相比光洁度高，具有慢走丝的代表性。图1-2所示的是FANUC线切割机两种机型：喷水机和浸水机，两种机型工作原理相同，根据加工工件的不同，选择合适的机器进行加工。
图1-2 FANUC线切割机
（一）安装
如果线切割加工机床的安装使用环境不当，不但可能影响机床功能的发挥，还可能发生危险，出现故障等情况。安装使用环境应满足以下条件：
1.温度。使用的温度范围:5～3.5℃。由于温度波动会直接影响加工精度，为保持较高的加工精度应尽量保持温度的恒定。进行半精度加工以上的高精度加工时。应安装在恒温的环境。推荐恒温环境20±1℃；不应将机床放置在正对空调装置出气孔处。也应避免阳光直接照射在机床上，另外不要将机床安装在取暖器具附近；如果工作液冻结，可能会造成配管、工作液控制器、泵等损坏，所以应注意防止工作液冻结。
2.湿度。使用湿度范围为30-75%RH。另外要防止结露。
3.空气。不要在粉尘高、腐蚀性气体、金属切屑等导电物质飞散，具有可燃性气体及可能发生爆炸的环境中使用。
4.电源电压和容量。线切割机床输入三相交流200V±10%、50HZ；200/220V±10%、60HZ。根据需要应适当进行升压、降压调整。另外，若电压变动超过±10%，应停止使用机床。
5.接地工程。为了防止外来干扰、电波伤害、漏电等，必须进行接地。接地阻抗10Ω以下，使用专用地线(14mm2),各设备要单独接地，单点接地。
6.屏蔽室。若线切割机对电视等通信设备造成影响，应将机床安放在屏蔽室中。
7.电磁干扰。不能在一次电源伴有1000V、1μseca以上的浪涌电压处使用线切割机，也不能在大型变压器或大功率高频发生器、大型接触器或焊接机等电场磁场发生源近旁使用。
8.工作液。工作液中，除水和指定的防锈液外不应添加其他东西。若添加了水和指定的防锈液以外的东西，可能会出现危险或故障。
系统构成
（一）机械系统
主轴头：通过上下移动导丝嘴上部，可以得到与工件厚度相应的导丝嘴间距
电极丝进给面板：进给电极丝，并配有电极丝张力调整机构
接线板：接入照明灯（可选）、垂直度计（可选）
电极丝自动进给装置：进行电极丝的自动穿丝和切断。
工作台：安装工件部分。
电极丝回收单元:回收使用完的电极丝。
电极丝回收箱：盛装使用过的电极丝的容器。
上导丝嘴：对电极丝进行导向，并通电。
下导丝嘴：同上。
（二）控制系统
如图2-1是W21QA控制装置的FANUC线切割加工机专用的电火花加工控制装置，在作为其核心装置的CNC中使用了64bit CPU,能实现高精度加工。加工时，操作者通过手控盒进行操作校正平面，并在显示面板上进行参数的调节。穿线完成后，电极丝便可以根据程式设定的路径进行切割加工。
图2-1 FANUC线切割机的控制装置
（三）与外部仪器的通信
用RS-232C实现控制装置与外部设备之间的通讯。
图2-2 信号接收
接收信号过程如图2-2所示,采用控制代码方式用DC1、DC3进行控制装置和主CPU间的数据传送。
1.控制装置进行临时停止请求时，控制装置发送DC3代码,主机从DC3代码开始把向控制装置发送的数据在10串以内停止。
安装新的丝筒或剩有很多的丝的丝筒时，要使丝拉紧走丝。其后在使用范围之内，手动切换丝张力调节旋钮，确认是否异常
2.下部绝缘板的检查
对下部陶瓷板进行有无裂痕，破碎的检查，除去污垢。下部导向部件和下部轮部件的周围容易存积加工屑，如果加工屑在这部分的陶瓷绝缘板上堆积，就会产生电流泄露，不能发挥应有的加工性能。
3.工作液的确认
确认工作液ON，OFF，压力大小的切换，使上部喷嘴靠近工件时流量是否变化以及旋转上下流量调节阀时，是否可调节流量。
引言 1
一、整体介绍 2
（一）安装 2
二、系统构成 3
（一）机械系统 3
（二）控制系统 4
（三）与外部仪器的通信 5
三、系统硬件电路设计 6
（一）工作液回路设计 6
（二）接线设计 7
四、机器的维护 8
（一）日常检查 8
（二）启动前的检查 9
（三）硬件的更换 10
五、故障的分析与处理 10
（一）机械故障 10
（二）电气故障 12
总结 15
参考文献 16
谢辞 17
引言
随着线切割机床技术的不断发展，对线切割机在工作过程中的稳定性、可靠性、安全性、精准度等方面都提出了越来越高的要求。线切割加工是模具制造必不可少的一道工艺流程，线切割机的维护和故障排除可以在生产过程中提高节约劳动力，提高生产效率。本设计以崇业（苏州）精密工业有限公司的FANUC线切割机为例，从常见的一些故障入手，结合指导老师和相关的书籍和资料，说明了FANUC线切割机的工作原理、使用方法、硬件设计，介绍了FANUC线切割机的故障分析和排除方法,实现了对FANUC线切割机的有效维护。
整体介绍
线切割是指电火花线切割，是在电火花穿孔、成形加工的基础上发展起来的，在某些方面已经取代了电火花穿孔、成形加工。线切割机床已占电火花机床的大半。FANUC基本物理原理是如图1-1所示，绕在运丝筒4上的电极丝1沿运丝筒的回转方向以一定的速度移动，装在机床工作台上的工件3由工作台按预定控制轨迹相对于电极丝做成型运动。脉冲电源的一极接 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: %3^5`1^9`1^6^0`7^2#
工件，另一极接电极丝。在工件与电极丝之间总是保持一定的放电间隙且喷洒工作液，电极之间的火花放电腐蚀出一定的缝隙，连续不断的脉冲放电就切出了所需形状和尺寸的工件。
图1-1 穿线原理图
电火花线切割加工机床不但可用于模具加工，还可以用于难切削材料工件加工以及高精度加工的场合，并被认为今后的应用范围会更加广泛，而且操作也变得越来越简单。线切割加工一般分为快走丝加工、中走丝加工和慢走丝加工。快走丝加工的一般速度为8～10m/s。电极丝可以重复利用，加工速度较高，但快走丝容易造成电极丝抖动和反向时停顿，使加工质量下降。中走丝是在快走丝线切割机上多次切割，加工质量介于快走丝和慢走丝之间。慢走丝加工的速度低于0.2/s.电极丝作低速单向运动，不能重复利用，但是工作平稳，均匀，抖动小。本设计所介绍的FANUC线切割机就是属于慢走丝加工，与快走丝相比光洁度高，具有慢走丝的代表性。图1-2所示的是FANUC线切割机两种机型：喷水机和浸水机，两种机型工作原理相同，根据加工工件的不同，选择合适的机器进行加工。
图1-2 FANUC线切割机
（一）安装
如果线切割加工机床的安装使用环境不当，不但可能影响机床功能的发挥，还可能发生危险，出现故障等情况。安装使用环境应满足以下条件：
1.温度。使用的温度范围:5～3.5℃。由于温度波动会直接影响加工精度，为保持较高的加工精度应尽量保持温度的恒定。进行半精度加工以上的高精度加工时。应安装在恒温的环境。推荐恒温环境20±1℃；不应将机床放置在正对空调装置出气孔处。也应避免阳光直接照射在机床上，另外不要将机床安装在取暖器具附近；如果工作液冻结，可能会造成配管、工作液控制器、泵等损坏，所以应注意防止工作液冻结。
2.湿度。使用湿度范围为30-75%RH。另外要防止结露。
3.空气。不要在粉尘高、腐蚀性气体、金属切屑等导电物质飞散，具有可燃性气体及可能发生爆炸的环境中使用。
4.电源电压和容量。线切割机床输入三相交流200V±10%、50HZ；200/220V±10%、60HZ。根据需要应适当进行升压、降压调整。另外，若电压变动超过±10%，应停止使用机床。
5.接地工程。为了防止外来干扰、电波伤害、漏电等，必须进行接地。接地阻抗10Ω以下，使用专用地线(14mm2),各设备要单独接地，单点接地。
6.屏蔽室。若线切割机对电视等通信设备造成影响，应将机床安放在屏蔽室中。
7.电磁干扰。不能在一次电源伴有1000V、1μseca以上的浪涌电压处使用线切割机，也不能在大型变压器或大功率高频发生器、大型接触器或焊接机等电场磁场发生源近旁使用。
8.工作液。工作液中，除水和指定的防锈液外不应添加其他东西。若添加了水和指定的防锈液以外的东西，可能会出现危险或故障。
系统构成
（一）机械系统
主轴头：通过上下移动导丝嘴上部，可以得到与工件厚度相应的导丝嘴间距
电极丝进给面板：进给电极丝，并配有电极丝张力调整机构
接线板：接入照明灯（可选）、垂直度计（可选）
电极丝自动进给装置：进行电极丝的自动穿丝和切断。
工作台：安装工件部分。
电极丝回收单元:回收使用完的电极丝。
电极丝回收箱：盛装使用过的电极丝的容器。
上导丝嘴：对电极丝进行导向，并通电。
下导丝嘴：同上。
（二）控制系统
如图2-1是W21QA控制装置的FANUC线切割加工机专用的电火花加工控制装置，在作为其核心装置的CNC中使用了64bit CPU,能实现高精度加工。加工时，操作者通过手控盒进行操作校正平面，并在显示面板上进行参数的调节。穿线完成后，电极丝便可以根据程式设定的路径进行切割加工。
图2-1 FANUC线切割机的控制装置
（三）与外部仪器的通信
用RS-232C实现控制装置与外部设备之间的通讯。
图2-2 信号接收
接收信号过程如图2-2所示,采用控制代码方式用DC1、DC3进行控制装置和主CPU间的数据传送。
1.控制装置进行临时停止请求时，控制装置发送DC3代码,主机从DC3代码开始把向控制装置发送的数据在10串以内停止。
安装新的丝筒或剩有很多的丝的丝筒时，要使丝拉紧走丝。其后在使用范围之内，手动切换丝张力调节旋钮，确认是否异常
2.下部绝缘板的检查
对下部陶瓷板进行有无裂痕，破碎的检查，除去污垢。下部导向部件和下部轮部件的周围容易存积加工屑，如果加工屑在这部分的陶瓷绝缘板上堆积，就会产生电流泄露，不能发挥应有的加工性能。
3.工作液的确认
确认工作液ON，OFF，压力大小的切换，使上部喷嘴靠近工件时流量是否变化以及旋转上下流量调节阀时，是否可调节流量。
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