1、数控电火花线切割编程数控电火花线切割编程一、电火花线切割机床的结构与加工原理一、电火花线切割机床的结构与加工原理 1、 电火花线切割机床结构电火花线切割机床结构 数控电火花线切割机床既是数控机床，又是特种加数控电火花线切割机床既是数控机床，又是特种加工工机床。它具有传统机床的输入输出装置、数控装置、伺服机床。它具有传统机床的输入输出装置、数控装置、伺服系统、机床本体和位置检测元件，但它却不是依靠机械能系统、机床本体和位置检测元件，但它却不是依靠机械能通过刀具切削工件，而是以电、热能的形式来加工。这就通过刀具切削工件，而是以电、热能的形式来加工。这就需要在机床本体中加入脉冲电源需要在机床本体中加
2、入脉冲电源。数控电火花线切割机概述数控电火花线切割机概述2 2、数控线切割机床加工原理、数控线切割机床加工原理 电火花加工是在一定介质中，通过工具电极和工件电电火花加工是在一定介质中，通过工具电极和工件电极之间放电时产生的电腐蚀作用，对金属工件进行加工的极之间放电时产生的电腐蚀作用，对金属工件进行加工的一种工艺方法。它可以加工利用传统的切削方法难于加工一种工艺方法。它可以加工利用传统的切削方法难于加工的各种高熔点、高硬度、高强度、高韧性的金属材料，属的各种高熔点、高硬度、高强度、高韧性的金属材料，属于直接利用电能、热能进行金属加工的特种加工范畴。电于直接利用电能、热能进行金属加工的特种加工范畴
3、。电火花加工根据所使用的工具电极形式的不同和工具电极相火花加工根据所使用的工具电极形式的不同和工具电极相对于工件运动方式的不同，可以分为电火花成形加工、电对于工件运动方式的不同，可以分为电火花成形加工、电火花线切割加工、电火花磨削、电火花表面强化和刻字火花线切割加工、电火花磨削、电火花表面强化和刻字等。其中以电火花成形加工（简称电火花加工）和电火花等。其中以电火花成形加工（简称电火花加工）和电火花线切割加工（简称线切割加工）应用最为广泛。线切割加工（简称线切割加工）应用最为广泛。 数控电火花线切割加工原理如图数控电火花线切割加工原理如图7.1所示。所示。 数控电火花线切割加工是利用作为负极的电
4、极丝（铜丝或钼丝）数控电火花线切割加工是利用作为负极的电极丝（铜丝或钼丝）和作为正极的金属材料（工件）之间脉冲放电的电腐蚀作用，对工件和作为正极的金属材料（工件）之间脉冲放电的电腐蚀作用，对工件进行加工的一种工艺方法。在加工中电极丝相对于工件的运行轨迹由进行加工的一种工艺方法。在加工中电极丝相对于工件的运行轨迹由数控系统进行程序控制，实现数控加工。电极丝沿预定的轨迹运动中数控系统进行程序控制，实现数控加工。电极丝沿预定的轨迹运动中始终保持在电极丝和工件之间有一定的放电间隙。由脉冲电源输出的始终保持在电极丝和工件之间有一定的放电间隙。由脉冲电源输出的电压就加在电极丝和工件之间，从而为加工提供了加
5、工能源。电极丝电压就加在电极丝和工件之间，从而为加工提供了加工能源。电极丝是由耐高温金属材料制成，由工作液及时冷却，在一批零件的加工是由耐高温金属材料制成，由工作液及时冷却，在一批零件的加工中，电极丝受电腐蚀程度相对于金属工件而言非常微小，对工件尺寸中，电极丝受电腐蚀程度相对于金属工件而言非常微小，对工件尺寸的影响可忽略不计，但最终会因为过度腐蚀造成断丝。电腐蚀过程中的影响可忽略不计，但最终会因为过度腐蚀造成断丝。电腐蚀过程中一次脉冲放电循环分为以下几个阶段：一次脉冲放电循环分为以下几个阶段：1）电离）电离 由于工件和电极丝表面存在着微观的凸凹不平，在两者相由于工件和电极丝表面存在着微观的凸凹
6、不平，在两者相距最近点上电场强度最大，会使间隙中的液体介质电离成电距最近点上电场强度最大，会使间隙中的液体介质电离成电子和正离子，形成放电通道。子和正离子，形成放电通道。（2）放电）放电 在电场力的作用下，电子高速流向阳极，正离子流向阴极，在电场力的作用下，电子高速流向阳极，正离子流向阴极，产生火花放电。产生火花放电。（3）爆炸）爆炸 由于放电通道中电子和离子高速运动时相互碰撞，产生由于放电通道中电子和离子高速运动时相互碰撞，产生大量热能。阳极和阴极表面受高速电子和离子流的撞击，其大量热能。阳极和阴极表面受高速电子和离子流的撞击，其动能也转化成热能，因此在两极之间沿通道形成了一个温度动能也转化
7、成热能，因此在两极之间沿通道形成了一个温度高达高达10 00012 000的瞬时高温热源。在热源作用区的的瞬时高温热源。在热源作用区的工件表面金属会很快熔化，甚至气化。通道周围的液体介质工件表面金属会很快熔化，甚至气化。通道周围的液体介质一部分则被气化，并产生很高的瞬时压力，在高压的作用下一部分则被气化，并产生很高的瞬时压力，在高压的作用下熔融的金属液体和蒸汽就被排挤、抛出而进人工作液中。上熔融的金属液体和蒸汽就被排挤、抛出而进人工作液中。上述过程是在极短时间内完成的，因此具有突然膨胀爆炸的特述过程是在极短时间内完成的，因此具有突然膨胀爆炸的特性，可以听到轻微的噼啪声。性，可以听到轻微的噼啪声
8、。（4）排屑）排屑 热膨胀产生的爆炸力使一部分熔化和气化了的金属从热膨胀产生的爆炸力使一部分熔化和气化了的金属从间隙中喷出产生火花，并将另一部分在抛入间隙的液体介间隙中喷出产生火花，并将另一部分在抛入间隙的液体介质中冷却，凝固成细小的微粒随介质流动排出。质中冷却，凝固成细小的微粒随介质流动排出。（5）恢复）恢复 在一次脉冲放电后，两极间的电压急剧下降为零，使在一次脉冲放电后，两极间的电压急剧下降为零，使间隙中的介质及时消除电离，恢复绝缘性能。到此，完成间隙中的介质及时消除电离，恢复绝缘性能。到此，完成一次脉冲放电过程。此后，两极间的电压再次升高，重复一次脉冲放电过程。此后，两极间的电压再次升高
9、，重复上述脉冲放电过程。多次脉冲放电的结果，将工件沿电极上述脉冲放电过程。多次脉冲放电的结果，将工件沿电极丝运动轨迹切割成所需要的形状和尺寸，完成电火花线切丝运动轨迹切割成所需要的形状和尺寸，完成电火花线切割加工。割加工。3 3、实现电火花线切割加工必须具备下列基本条件：、实现电火花线切割加工必须具备下列基本条件：1）必须有足够的放电能量，以保证放电部位的金属迅速）必须有足够的放电能量，以保证放电部位的金属迅速熔化和气化。熔化和气化。2）必须是瞬时的脉冲放电，以使放电所产生的热量来不）必须是瞬时的脉冲放电，以使放电所产生的热量来不及传导到其他部分，使每次熔化和气化的金属微粒极小，及传导到其他部
10、分，使每次熔化和气化的金属微粒极小，保证加工精度。保证加工精度。3）必须要有合适的脉冲间歇。在一次脉冲放电之后，如）必须要有合适的脉冲间歇。在一次脉冲放电之后，如果没有放电间歇，就会产生连续的电弧，烧伤工件表面，果没有放电间歇，就会产生连续的电弧，烧伤工件表面，从而无法保证尺寸精度和表面粗糙度。连续的电弧产生从而无法保证尺寸精度和表面粗糙度。连续的电弧产生的高温会使电极丝迅速损耗，造成断丝，使加工无法进的高温会使电极丝迅速损耗，造成断丝，使加工无法进行。如果放电间歇时间过短，电腐蚀产物和气泡来不及行。如果放电间歇时间过短，电腐蚀产物和气泡来不及排除，就会改变间隙中介质成分和绝缘强度，影响电离排
11、除，就会改变间隙中介质成分和绝缘强度，影响电离过程，所以要保证合适的间歇，使电腐蚀物和气泡及时过程，所以要保证合适的间歇，使电腐蚀物和气泡及时排除，为下一阶段脉冲放电做好准备。排除，为下一阶段脉冲放电做好准备。4）必须保证电极丝和工件之间始终保持一定距离以形成）必须保证电极丝和工件之间始终保持一定距离以形成放电间隙。一旦电极丝和工件之间发生短路，它们之间放电间隙。一旦电极丝和工件之间发生短路，它们之间的电压就会降为零，不再发生放电。间隙的大小与加工的电压就会降为零，不再发生放电。间隙的大小与加工电压及介质有关。控制系统可通过调节进给速度来保证电压及介质有关。控制系统可通过调节进给速度来保证一定
12、放电间隙并在发生短路时使电极丝回退以消除短路。一定放电间隙并在发生短路时使电极丝回退以消除短路。5）放电必须在具有一定绝缘性的液体介质中进行，它既）放电必须在具有一定绝缘性的液体介质中进行，它既要避免电极丝和工件之间发生短路，又要在电场力的作要避免电极丝和工件之间发生短路，又要在电场力的作用下发生电离，形成导电通道。液体介质还要有良好的用下发生电离，形成导电通道。液体介质还要有良好的流动性以便将电蚀产物从放电间隙中排除并对电极丝进流动性以便将电蚀产物从放电间隙中排除并对电极丝进行冷却。行冷却。4 4、线切割机床加工的特点：、线切割机床加工的特点：1）可以加工用一般切削加工方法难以加工或无法加工
13、的形状复杂的工）可以加工用一般切削加工方法难以加工或无法加工的形状复杂的工件。加工不同的工件只需编制不同的控制程序，对不同形状的工件件。加工不同的工件只需编制不同的控制程序，对不同形状的工件能容易地实现自动化加工，更适合于小批量形状复杂零件、单件和能容易地实现自动化加工，更适合于小批量形状复杂零件、单件和试制品的加工，加工周期短。试制品的加工，加工周期短。2）电极丝在加工中作为）电极丝在加工中作为“刀具刀具”不直接接触工件，两者之间的作用力不直接接触工件，两者之间的作用力很小，因而不要求电极丝、工件及夹具有足够的刚度，以抵抗切削很小，因而不要求电极丝、工件及夹具有足够的刚度，以抵抗切削变形。因
14、此可以加工低刚度零件。变形。因此可以加工低刚度零件。3）电极丝材料不必比工件材料硬，便可以加工一般切削加工方法难以）电极丝材料不必比工件材料硬，便可以加工一般切削加工方法难以加工和无法加工的金属材料和半导体材料。在加工中作为刀具的电加工和无法加工的金属材料和半导体材料。在加工中作为刀具的电极丝无须刃磨，可节省辅助时间及刀具刃磨费用。极丝无须刃磨，可节省辅助时间及刀具刃磨费用。4）直接利用电、热能进行加工，可以方便地对影响加工精度的加工参）直接利用电、热能进行加工，可以方便地对影响加工精度的加工参数（如脉宽、间歇、电流等）进行调整，有利于加工精度的提高，数（如脉宽、间歇、电流等）进行调整，有利于
15、加工精度的提高，便于实现加工过程的自动化。便于实现加工过程的自动化。5）与一般切削加工相比，线切割加工的金属去除率低，因此加工成本）与一般切削加工相比，线切割加工的金属去除率低，因此加工成本高，不适合形状简单的大批量零件的加工。高，不适合形状简单的大批量零件的加工。5 5、线切割机床的组成：、线切割机床的组成：（1）床身是机床主机的基础部件，作为工作台、立柱、）床身是机床主机的基础部件，作为工作台、立柱、储丝筒等部件的支承基础。储丝筒等部件的支承基础。（2）工作台由工作台面、中拖板和下拖板组成。工作台）工作台由工作台面、中拖板和下拖板组成。工作台面用以安装夹具和被切割工件，中拖板和下拖板是由步
16、面用以安装夹具和被切割工件，中拖板和下拖板是由步进电动机、变速齿轮、滚珠丝杆副和滚动导轨组成的一进电动机、变速齿轮、滚珠丝杆副和滚动导轨组成的一个个X向、向、Y向的坐标驱动系统，用以完成工件切割的成形向的坐标驱动系统，用以完成工件切割的成形运动。由于工作台的移动精度直接影响工件的加工质量，运动。由于工作台的移动精度直接影响工件的加工质量，因此各拖板均采用滚珠丝杠传动副和滚动导轨，便于实因此各拖板均采用滚珠丝杠传动副和滚动导轨，便于实现精确和微量移动，且运动灵活、平稳。现精确和微量移动，且运动灵活、平稳。（3）走丝机构是电火花线切割机床的重要组成部分，用于控制电极丝）走丝机构是电火花线切割机床的
17、重要组成部分，用于控制电极丝沿沿Z轴方向进入与离开放电区域，其结构形式多样，根据走丝速度轴方向进入与离开放电区域，其结构形式多样，根据走丝速度可分为快走丝机构和慢走丝机构。快走丝机构主要由储丝筒、走丝可分为快走丝机构和慢走丝机构。快走丝机构主要由储丝筒、走丝滑座、走丝电动机、张丝装置、丝架和导轮等部件组成。储丝筒是滑座、走丝电动机、张丝装置、丝架和导轮等部件组成。储丝筒是缠绕并带动电极丝做高速运动的部件，安装在走丝滑座上，电极丝缠绕并带动电极丝做高速运动的部件，安装在走丝滑座上，电极丝一般采用钼丝，其传动系统如图一般采用钼丝，其传动系统如图7.2所示。它采用钢制薄壁空心圆所示。它采用钢制薄壁空
18、心圆柱体结构，装配后整体精加工制成，精度高、惯性小，通过弹性联柱体结构，装配后整体精加工制成，精度高、惯性小，通过弹性联轴器由走丝电动机直接带动高速旋转，走丝速度等于储丝筒直径上轴器由走丝电动机直接带动高速旋转，走丝速度等于储丝筒直径上的线速度，速度可调，同时通过同步齿形带以的线速度，速度可调，同时通过同步齿形带以定传动比带动丝杆定传动比带动丝杆旋转使走丝滑座沿轴向移动。为使储丝筒自动换向实现连续正、反旋转使走丝滑座沿轴向移动。为使储丝筒自动换向实现连续正、反向运动，走丝滑座上置有左、右行程限位挡块，当储丝筒轴向运动向运动，走丝滑座上置有左、右行程限位挡块，当储丝筒轴向运动到接近电极丝供丝端终
19、端时，行程限位挡块碰到行程开关，立即控到接近电极丝供丝端终端时，行程限位挡块碰到行程开关，立即控制储丝筒反转，使供丝端成为收丝端，电极丝则反向移动，如此循制储丝筒反转，使供丝端成为收丝端，电极丝则反向移动，如此循环即可实现电极丝的往复运动。环即可实现电极丝的往复运动。快走丝机构的张丝装置由紧丝重锤、张紧轮和张丝滑块等构成。如快走丝机构的张丝装置由紧丝重锤、张紧轮和张丝滑块等构成。如图图7.3所示，紧丝重锤在重力作用下带动张丝滑块和张紧轮沿导轨所示，紧丝重锤在重力作用下带动张丝滑块和张紧轮沿导轨产生预紧力作用，从而使加工过程中电极丝始终处于拉紧状态，防产生预紧力作用，从而使加工过程中电极丝始终处
20、于拉紧状态，防止电极丝因松弛、抖动造成加工不稳定或脱丝。止电极丝因松弛、抖动造成加工不稳定或脱丝。慢走丝机构主要包括供丝绕线轴、伺服电动机恒张力控制装置、电慢走丝机构主要包括供丝绕线轴、伺服电动机恒张力控制装置、电极丝导向器和电极丝自动卷绕机构。电极丝一般采用成卷的黄铜丝，极丝导向器和电极丝自动卷绕机构。电极丝一般采用成卷的黄铜丝，可达数千米长、数十千克重，预装在供丝绕线轴上，为防止电极丝可达数千米长、数十千克重，预装在供丝绕线轴上，为防止电极丝散乱，轴上装有力矩很小的预张力电动机。如图散乱，轴上装有力矩很小的预张力电动机。如图7.4所示，切割时所示，切割时电极丝的走行路径为：整卷的电极丝由供
21、丝绕线轴送出，经一系列电极丝的走行路径为：整卷的电极丝由供丝绕线轴送出，经一系列轮组、恒张力控制装置、上部导向器引至工作台处，再经下部导向轮组、恒张力控制装置、上部导向器引至工作台处，再经下部导向器和导轮走向自动卷绕机构，被拉丝卷筒和压紧卷筒夹住，靠拉丝器和导轮走向自动卷绕机构，被拉丝卷筒和压紧卷筒夹住，靠拉丝卷筒的等速回转使电极丝缓慢移动。在运行过程中，电极丝由丝架卷筒的等速回转使电极丝缓慢移动。在运行过程中，电极丝由丝架支撑，通过电极丝自动卷绕机构中两个卷筒的夹送作用，确保电极支撑，通过电极丝自动卷绕机构中两个卷筒的夹送作用，确保电极丝以一定的速度运行；并依靠伺服电动机恒张力控制装置，在一
22、定丝以一定的速度运行；并依靠伺服电动机恒张力控制装置，在一定范围内调整张力，使电极丝保持一定的直线度，稳定地运行。电极范围内调整张力，使电极丝保持一定的直线度，稳定地运行。电极丝经放电后就成为废弃物，不再使用，被送到专门的收集器中或被丝经放电后就成为废弃物，不再使用，被送到专门的收集器中或被再卷绕至收丝卷筒上回收。再卷绕至收丝卷筒上回收。（4）锥度切割装置用于加工某些带锥度工件的内外表面，）锥度切割装置用于加工某些带锥度工件的内外表面，在线切割机床上广泛采用，其结构形式也有多种，比较在线切割机床上广泛采用，其结构形式也有多种，比较常见的是数控四轴联动锥度切割装置。它是由位于立柱常见的是数控四轴
23、联动锥度切割装置。它是由位于立柱头部的两个步进电动机直接与两个滑动丝杠相连带动滑头部的两个步进电动机直接与两个滑动丝杠相连带动滑板做板做U向、向、V向坐标移动，与坐标工作台的向坐标移动，与坐标工作台的X、Y轴驱动轴驱动构成数控四轴联动，使电极丝倾斜一定的角度，从而达构成数控四轴联动，使电极丝倾斜一定的角度，从而达到工件上各个方向的斜面切割和上下截面形状异形加工到工件上各个方向的斜面切割和上下截面形状异形加工的目的。进行锥度切割时，保持电极丝与上、下部导轮的目的。进行锥度切割时，保持电极丝与上、下部导轮（或导向器）的两个接触点之间的直线距离一定，是获（或导向器）的两个接触点之间的直线距离一定，是
24、获得高精度的重要前提。为此，有的机床具有得高精度的重要前提。为此，有的机床具有Z轴设置功轴设置功能以设置这种导向间距。能以设置这种导向间距。（5）立柱是走丝机构、）立柱是走丝机构、Z轴和锥度切割装置的支承基础件，轴和锥度切割装置的支承基础件，它的刚度直接影响工件的加工精度。在立柱头部装有滑它的刚度直接影响工件的加工精度。在立柱头部装有滑枕、滑板等部件，滑枕通过手轮、齿轮及齿条可在滑板枕、滑板等部件，滑枕通过手轮、齿轮及齿条可在滑板上作上作Z轴坐标移动，它带动斜度切割装置及上导轮部件轴坐标移动，它带动斜度切割装置及上导轮部件上下移动，以适应对薄厚不同工件的加工。上下移动，以适应对薄厚不同工件的加
25、工。（6）供液系统是线切割机床不可缺少的组成部分。电火）供液系统是线切割机床不可缺少的组成部分。电火花线切割加工必须在有一定绝缘性能的液体介质中进行，花线切割加工必须在有一定绝缘性能的液体介质中进行，以利于产生脉冲性的火花放电。另外，由于线切割加工以利于产生脉冲性的火花放电。另外，由于线切割加工切缝窄且火花放电区的温度很高，因此排屑和防止电极切缝窄且火花放电区的温度很高，因此排屑和防止电极丝烧断是非常重要的问题。加工时必须充分连续地向放丝烧断是非常重要的问题。加工时必须充分连续地向放电区域供给清洁的工作液，以保证脉冲放电过程持续稳电区域供给清洁的工作液，以保证脉冲放电过程持续稳定地进行。定地进
26、行。 工作液的主要作用是：及时排除其间的电蚀产物；冷却工作液的主要作用是：及时排除其间的电蚀产物；冷却电极丝和工件；对放电区消电离；冲刷导轮及导电块上电极丝和工件；对放电区消电离；冲刷导轮及导电块上的堆积物。的堆积物。 工作液种类很多，常见的有乳化液、去离子水及煤油等。工作液种类很多，常见的有乳化液、去离子水及煤油等。快走丝线切割时采用的工作液一般是油酸钾皂乳化液，快走丝线切割时采用的工作液一般是油酸钾皂乳化液，液压泵抽出储液箱里的工作液，流经上、下供液管被压液压泵抽出储液箱里的工作液，流经上、下供液管被压送到加工区域，随后经坐标工作台中的回液管流回储液送到加工区域，随后经坐标工作台中的回液管
27、流回储液箱，经分级过滤后继续使用；慢走丝线切割时一般采用箱，经分级过滤后继续使用；慢走丝线切割时一般采用去离子水做工作液，即将自来水通过离子交换树脂净化去离子水做工作液，即将自来水通过离子交换树脂净化器去除水中的离子后供使用。器去除水中的离子后供使用。（7）控制系统是机床完成轨迹控制和加工控制的主要部）控制系统是机床完成轨迹控制和加工控制的主要部件，现大多采用计算机数控系统，其作用是控制电极丝件，现大多采用计算机数控系统，其作用是控制电极丝相对工件的运动轨迹以及走丝系统、供液系统的正常工相对工件的运动轨迹以及走丝系统、供液系统的正常工作，并能按加工要求实现进给速度调整、接触感知、短作，并能按加
28、工要求实现进给速度调整、接触感知、短路回退及间隙补偿等控制功能。从进给伺服系统的类型路回退及间隙补偿等控制功能。从进给伺服系统的类型来说，快走丝电火花线切割机床大多采用较简单的步进来说，快走丝电火花线切割机床大多采用较简单的步进电动机开环系统，慢走丝电火花线切割机床统则大多是电动机开环系统，慢走丝电火花线切割机床统则大多是伺服电动机加码盘的半闭环系统，仅在一些少量的超精伺服电动机加码盘的半闭环系统，仅在一些少量的超精密线切割机床上采用伺服电动机加磁尺或光栅的全闭环密线切割机床上采用伺服电动机加磁尺或光栅的全闭环系统。系统。（8）脉冲电源是线切割机床最为关键的设备之一，对线）脉冲电源是线切割机床
29、最为关键的设备之一，对线切割加工的表面质量、加工速度、加工过程的稳定性和切割加工的表面质量、加工速度、加工过程的稳定性和电极丝损耗等都有很大影响。采用脉冲电源是因为放电电极丝损耗等都有很大影响。采用脉冲电源是因为放电加工必须是脉冲性、间歇性的火花放电，而不能是持续加工必须是脉冲性、间歇性的火花放电，而不能是持续性的电弧放电。如图性的电弧放电。如图7.5所示，所示，T为脉冲周期，在脉冲间为脉冲周期，在脉冲间隔时间隔时间TOFF内，放电间隙中的介质完成消电离，恢复内，放电间隙中的介质完成消电离，恢复绝缘强度，使下一个脉冲能在两极间击穿介质放电，一绝缘强度，使下一个脉冲能在两极间击穿介质放电，一般脉
30、冲间隔般脉冲间隔TOFF应为脉冲宽度应为脉冲宽度TON的的5倍以上。此外，倍以上。此外，受加工表面粗糙度和电极丝允许承载电流的限制，线切受加工表面粗糙度和电极丝允许承载电流的限制，线切割加工总是采用正极性加工，即工件接脉冲电源正极，割加工总是采用正极性加工，即工件接脉冲电源正极，电极丝接脉冲电源负极。电极丝接脉冲电源负极。 常用的脉冲电源类型有晶体管脉冲电源、并联电容式脉常用的脉冲电源类型有晶体管脉冲电源、并联电容式脉冲电源、高频交流式脉冲电源及自适应控制脉冲电源等。冲电源、高频交流式脉冲电源及自适应控制脉冲电源等。6、加工工艺指标：、加工工艺指标：1）加工工艺指标）加工工艺指标 电火花线切割
31、加工工艺指标主要包括切割速度、表电火花线切割加工工艺指标主要包括切割速度、表面粗糙度、加工精度等。此外，放电间隙、电极丝损面粗糙度、加工精度等。此外，放电间隙、电极丝损耗和加工表面层变化也是反映加工效果的重要内容。耗和加工表面层变化也是反映加工效果的重要内容。2）影响工艺指标的因素）影响工艺指标的因素（1）短路峰值电流对工艺指标的影响）短路峰值电流对工艺指标的影响 当其他工艺条件不变时，增加短路峰值电流，切割速当其他工艺条件不变时，增加短路峰值电流，切割速度提高，表面粗糙度变差。这是因为短路峰值电流大，表度提高，表面粗糙度变差。这是因为短路峰值电流大，表明相应的加工电流峰值就大，单个脉冲能量亦
32、大，所以放明相应的加工电流峰值就大，单个脉冲能量亦大，所以放电痕大，故切割速度高，表面粗糙度差。增大短路峰值电电痕大，故切割速度高，表面粗糙度差。增大短路峰值电流，不但使工件放电痕变大，而且使电极丝损耗变大，这流，不但使工件放电痕变大，而且使电极丝损耗变大，这两者均使加工精度稍有降低。两者均使加工精度稍有降低。（2）脉冲宽度对工艺指标的影响）脉冲宽度对工艺指标的影响 在一定工艺条件下，增加脉冲宽度，可使切割速度提在一定工艺条件下，增加脉冲宽度，可使切割速度提高，但表面粗糙度变差。这是因为脉冲宽度增加，使单个高，但表面粗糙度变差。这是因为脉冲宽度增加，使单个脉冲放电能量增大，则放电痕也大。同时，
33、随着脉冲宽度脉冲放电能量增大，则放电痕也大。同时，随着脉冲宽度的增加，电极丝损耗变大。的增加，电极丝损耗变大。（3）脉冲间隔对工艺指标的影响）脉冲间隔对工艺指标的影响 在一定的工艺条件下，减小脉冲间隔，切割速度提高，在一定的工艺条件下，减小脉冲间隔，切割速度提高，表面粗糙度表面粗糙度Ra稍有增大，这表明脉冲间隔对切割速度影响稍有增大，这表明脉冲间隔对切割速度影响较大，对表面粗糙度影响较小。因为在单个脉冲放电能量较大，对表面粗糙度影响较小。因为在单个脉冲放电能量确定的情况下，脉冲间隔较小，致使脉冲频率提高，即单确定的情况下，脉冲间隔较小，致使脉冲频率提高，即单位时间内放电加工的次数增多，平均加工
34、电流增大，故切位时间内放电加工的次数增多，平均加工电流增大，故切割速度提高。割速度提高。（4）开路电压对工艺指标的影响）开路电压对工艺指标的影响 在一定的工艺条件下，随着开路电压峰值的提在一定的工艺条件下，随着开路电压峰值的提高，加工电流增大，切割速度提高，表面变粗糙。高，加工电流增大，切割速度提高，表面变粗糙。因电压高使加工间隙变大，所以加工精度略有降低。因电压高使加工间隙变大，所以加工精度略有降低。但间隙大，有利于放电产物的排除和消电离，则提但间隙大，有利于放电产物的排除和消电离，则提高了加工稳定性和脉冲利用率。高了加工稳定性和脉冲利用率。3.根据加工对象合理选择电参数根据加工对象合理选择
35、电参数1）要求切割速度高时）要求切割速度高时 当脉冲电源的空载电压高、短路电流大、脉冲宽度大时，当脉冲电源的空载电压高、短路电流大、脉冲宽度大时，则切割速度高。但是切割速度和表面粗糙度的要求是互相矛则切割速度高。但是切割速度和表面粗糙度的要求是互相矛盾的两个工艺指标，所以，必须在满足表面粗糙度的前提下盾的两个工艺指标，所以，必须在满足表面粗糙度的前提下再追求高的切割速度。而且切割速度还受到间隙消电离的限再追求高的切割速度。而且切割速度还受到间隙消电离的限制，也就是说，脉冲间隔也要适宜。制，也就是说，脉冲间隔也要适宜。2）要求表面粗糙度好时）要求表面粗糙度好时 若切割的工件厚度在若切割的工件厚度
36、在80mm以内，则选用分组波的脉冲以内，则选用分组波的脉冲电源为好，它与同样能量的矩形波脉冲电源相比，在相同的电源为好，它与同样能量的矩形波脉冲电源相比，在相同的切割速度条件下，可以获得较好的表面粗糙度。切割速度条件下，可以获得较好的表面粗糙度。无论是矩形波还是分组波，其单个脉冲能量小，则无论是矩形波还是分组波，其单个脉冲能量小，则Ra值小。值小。也就是说，脉冲宽度小、脉冲间隔适当、峰值电压低、峰值也就是说，脉冲宽度小、脉冲间隔适当、峰值电压低、峰值电流小时，表面粗糙度较好。电流小时，表面粗糙度较好。3）要求电极丝损耗小时）要求电极丝损耗小时 多选用前阶梯脉冲波形或脉冲前沿上升缓慢的多选用前阶
37、梯脉冲波形或脉冲前沿上升缓慢的波形，由于这种波形电流的上升率低，故可以减小波形，由于这种波形电流的上升率低，故可以减小丝损。丝损。4）要求切割厚工件时）要求切割厚工件时 选用矩形波、高电压、大电流、大脉冲宽度和选用矩形波、高电压、大电流、大脉冲宽度和大的脉冲间隔可充分消电离，从而保证加工的稳定大的脉冲间隔可充分消电离，从而保证加工的稳定性性4.合理选择进给速度合理选择进给速度1）进给速度调得过快）进给速度调得过快 超过工件的蚀除速度，会频繁地出现短路，造成加工不超过工件的蚀除速度，会频繁地出现短路，造成加工不稳定，使实际切割速度反而降低，加工表面呈褐色，工件上稳定，使实际切割速度反而降低，加工
38、表面呈褐色，工件上下端面处有过烧现象。下端面处有过烧现象。2）进给速度调得太慢）进给速度调得太慢 大大落后于工件可能的蚀除速度，极间将开路，使脉冲大大落后于工件可能的蚀除速度，极间将开路，使脉冲利用率过低，切割速度大大降低，加工表面呈淡褐色，工件利用率过低，切割速度大大降低，加工表面呈淡褐色，工件上下端面处有过烧现象。上下端面处有过烧现象。3）进给速度调得适宜）进给速度调得适宜 加工稳定，切割速度高，加工表面细而亮，丝纹均匀，加工稳定，切割速度高，加工表面细而亮，丝纹均匀，可获得较好的表面粗糙度和较高的精度。可获得较好的表面粗糙度和较高的精度。二、数控线切割机床编程的基本方法二、数控线切割机床
39、编程的基本方法1、数控线切割机床编程基础、数控线切割机床编程基础2、ISO代码编程代码编程3、典型零件的程序编制、典型零件的程序编制1、数控线切割机床编程基础、数控线切割机床编程基础1）数控线切割机床坐标系）数控线切割机床坐标系 数控线切割机床主要数控线切割机床主要由主机、机床电气箱、工由主机、机床电气箱、工作液箱、自适应脉冲电源作液箱、自适应脉冲电源和数控系统等组成。机床和数控系统等组成。机床的工作台分上下拖板（上的工作台分上下拖板（上拖板代工作台面）均可独拖板代工作台面）均可独立前后运动，下拖板移动立前后运动，下拖板移动方向为方向为X轴，上拖板移动方轴，上拖板移动方向为向为Y轴，如图轴，如
40、图7.7所示。所示。2）线切割加工程序编制的步骤）线切割加工程序编制的步骤 编程时，首先应对图样规定的技术特性、零件的几何形编程时，首先应对图样规定的技术特性、零件的几何形状、尺寸及工艺要求进行分析，确定加工方法和加工路径；状、尺寸及工艺要求进行分析，确定加工方法和加工路径；再进行数值计算，获得加工数据；然后，按机床规定的编程再进行数值计算，获得加工数据；然后，按机床规定的编程代码和程序格式，将工件的尺寸、切割轨迹、偏移量、加工代码和程序格式，将工件的尺寸、切割轨迹、偏移量、加工参数等编制成加工程序；编写完成的程序一般要经过检验才参数等编制成加工程序；编写完成的程序一般要经过检验才能正式加工。
41、能正式加工。3）编程格式）编程格式 数控线切割程序编制的方法有手工编程和自动编程，一数控线切割程序编制的方法有手工编程和自动编程，一般简单形状的线切割加工可以采用手工编程。我国线切割机般简单形状的线切割加工可以采用手工编程。我国线切割机床常用的手工编程的程序格式为床常用的手工编程的程序格式为3B、4B格式，为了便于国格式，为了便于国际交流和标准化，正在逐渐向际交流和标准化，正在逐渐向ISO代码过渡。代码过渡。2、ISO代码编程：代码编程： 表表7.3所示为我国生产的所示为我国生产的MDVIC EDW快走丝电快走丝电火花线切割机床采用的火花线切割机床采用的ISO指令代码，与国际上使指令代码，与国
42、际上使用的标准基本一致。用的标准基本一致。1）G05、G06、G07、G08、G09、G10、G1l、G12：镜：镜像及交换指令像及交换指令在加工零件时，常遇到零件上的加工要素是对称的，此时在加工零件时，常遇到零件上的加工要素是对称的，此时可用镜像及交换指令进行加工。可用镜像及交换指令进行加工。 G05：X轴镜像，函数关系式：轴镜像，函数关系式：Y=Y。 G06：Y轴镜像，函数关系式：轴镜像，函数关系式：X=X。 G07：X、Y轴交换，函数关系式：轴交换，函数关系式：X=Y，Y=X。 G08：X轴镜像，轴镜像，Y轴镜像，函数关系式：轴镜像，函数关系式：X=X， Y=Y。即：。即：G08=G05
43、+G06 G09：X轴镜像，轴镜像，X、Y轴交换。即：轴交换。即：G09=G05+G07 G10：Y轴镜像，轴镜像，X、Y轴交换。即：轴交换。即：G10=G06+G07 G11：X轴镜像，轴镜像，Y轴镜像。轴镜像。X、Y轴交换。即：轴交换。即： G11=G05+G06+G07 G12：消除镜像，每个程序镜像结束后使用。：消除镜像，每个程序镜像结束后使用。2）G50、C51、G52：锥度加工指令：锥度加工指令 G51：锥度左偏指令，程序格式：锥度左偏指令，程序格式：C51 A G52：锥度右偏指令，程序格式：锥度右偏指令，程序格式：G52 A G50：锥度取消指令，程序格式：锥度取消指令，程序格
44、式：G50 其中其中A为倾斜角度，如为为倾斜角度，如为5写为写为A5。 锥度加工是通过驱动锥度加工是通过驱动U、V工作台（轴）实现的。工作台（轴）实现的。U、V工作台通工作台通常装在上导轮部位，在进行锥度加工时，控制系统驱动常装在上导轮部位，在进行锥度加工时，控制系统驱动U、V工作台，工作台，使上导轮相对使上导轮相对X、Y工作台平移，带动电极丝在所要求的锥角位置上移工作台平移，带动电极丝在所要求的锥角位置上移动。加工带锥度的工件时，要正确使用锥度加工指令。顺时针加工型动。加工带锥度的工件时，要正确使用锥度加工指令。顺时针加工型孔时，锥度左偏（使用孔时，锥度左偏（使用G51指令）加工出来的型孔为
45、上大下小，锥度指令）加工出来的型孔为上大下小，锥度右偏（使用右偏（使用G52指令）加工出来的型孔为上小下大；逆时针加工时，指令）加工出来的型孔为上小下大；逆时针加工时，锥度左偏加工出来的型孔为上小下大，锥度右偏加工出来的型孔为上锥度左偏加工出来的型孔为上小下大，锥度右偏加工出来的型孔为上大下小。对于大下小。对于U、V工作台装在上导轮部位的线切割机床，锥度加工时，工作台装在上导轮部位的线切割机床，锥度加工时，以工件底面（工作台面）为编程基准，如图以工件底面（工作台面）为编程基准，如图7.12所示。顺时针加工时，所示。顺时针加工时，沿着电极丝前进的方向，上导轮带动电极丝向左倾斜实现上大下小为沿着电
46、极丝前进的方向，上导轮带动电极丝向左倾斜实现上大下小为锥度左偏，使用锥度左偏，使用G51指令。逆时针加工时，沿着电极丝前进的方向，指令。逆时针加工时，沿着电极丝前进的方向，上导轮带动电极丝向右倾斜实现上大下小为锥度右偏，使用上导轮带动电极丝向右倾斜实现上大下小为锥度右偏，使用G52指令。指令。锥度加工时，还需输入工件及工作台参数（图锥度加工时，还需输入工件及工作台参数（图7.22）。）。图中：图中：W：下导轮中心到工作台面的距离（：下导轮中心到工作台面的距离（mm）H：工件厚度（：工件厚度（mm） S：工作台到上导轮中心高度（：工作台到上导轮中心高度（mm）图7.12 锥度加工情况3）G54、
47、G55、C56、G57、G58、G59：加工坐标系设置指令：加工坐标系设置指令 多孔零件加工时，可以设定不同的程序零点。利用多孔零件加工时，可以设定不同的程序零点。利用G54G59建立不同的加工坐标系，其坐标系的原点（程序零点）可设建立不同的加工坐标系，其坐标系的原点（程序零点）可设在每个型孔便于编程的某一点上，可使尺寸计算简单，编程方便。在每个型孔便于编程的某一点上，可使尺寸计算简单，编程方便。4.G80、G82、G84：为手动操作指令：为手动操作指令G80：接触感知指令，使电极丝从当前位置移动到接触工件后：接触感知指令，使电极丝从当前位置移动到接触工件后 停止。停止。G82：半程移动指令，
48、使加工位置沿指定坐标轴返回一半的距：半程移动指令，使加工位置沿指定坐标轴返回一半的距 离，即当前坐标系中坐标值一半的位置。离，即当前坐标系中坐标值一半的位置。G84：校正电极丝指令，通过微弱放电校正电极丝与工作台垂：校正电极丝指令，通过微弱放电校正电极丝与工作台垂 直，在加工前一般先要进行校正。直，在加工前一般先要进行校正。4）辅助功能指令）辅助功能指令M00程序暂停，按程序暂停，按“回车回车”键后才能执行下面的程序。键后才能执行下面的程序。M02程序结束。程序结束。M05接触感知解除。接触感知解除。M96程序调用。程序调用。3、典型零件的程序编制、典型零件的程序编制1）编制加工如图）编制加工
49、如图7.13所示的工件的加工程序，钼丝当前的位所示的工件的加工程序，钼丝当前的位 置为坐标原点。置为坐标原点。2）数控线切割机床上加工图）数控线切割机床上加工图7.14凹模型孔。加工中采用直凹模型孔。加工中采用直径为径为0.2mm的钼丝作电极丝，单边放电间隙为的钼丝作电极丝，单边放电间隙为0.01mm。建。建立如图所示的编程坐标系，按平均尺寸计算凹模刃口轮廓交立如图所示的编程坐标系，按平均尺寸计算凹模刃口轮廓交点及圆心坐标。试编制加工程序。点及圆心坐标。试编制加工程序。经计算凹模刃口轮廓交点及圆心坐标如表经计算凹模刃口轮廓交点及圆心坐标如表7.4所示。所示。G92 X0 Y0；G41 D110
50、；G01 X3427 Y9416；G01 X-14698 Y16013；G01 X-50025 Y16013；G01 X-50025 Y9795；G02 X-50025 Y-9795 I-9975 J-9795；G01 X-50025 Y-16013；G01 X-14698 Y-16013；G01 X3427 Y-9416；G03 X3427 Y9416 I0 J9416；G40 G01 X0 Y0；M02；3）加工如图）加工如图7.15所示的工件，工件的厚度为所示的工件，工件的厚度为20mm锥度锥度 为为5，试编制加工程序。，试编制加工程序。图7.15 线切割编程实例3G92 X0 Y0；W
