1、3.3.电火花线切割加工电火花线切割加工（Wire Cut Electrical Discharge Wire Cut Electrical Discharge Machining)Machining)u线切割加工的基本原理线切割加工的基本原理u线切割加工的机理线切割加工的机理u线切割加工的分类、设备线切割加工的分类、设备u影响线切割加工艺指标的因素影响线切割加工艺指标的因素u线切割加工工艺及应用线切割加工工艺及应用u线切割控制系统和编程技术线切割控制系统和编程技术u线切割加工新技术线切割加工新技术3.1 3.1 电火花线切割加工原理电火花线切割加工原理v 电极丝与工件之间脉冲放电（正极性加工
2、）电极丝与工件之间脉冲放电（正极性加工）v 电极丝沿其轴向作走丝运动电极丝沿其轴向作走丝运动（金属丝（金属丝0.0060.0060.2mm0.2mm）v 工件相对于电极丝在工件相对于电极丝在X X、Y Y平面内作数控运动平面内作数控运动v 快走丝：走丝速度快走丝：走丝速度 8 810m/s10m/s，往复运动，往复运动（我国独创）（我国独创）v 慢走丝：走丝速度慢走丝：走丝速度 0.2 m/s0.2 m/s，单向运动，单向运动XY电源电火花线切割加工原理电火花线切割加工原理3.2 3.2 线切割加工机理线切割加工机理放电间隙的构成放电间隙的构成 一次放电的微观过程一次放电的微观过程第一步：第一
3、步：形成放电通道形成放电通道 一次放电的微观过程一次放电的微观过程第二步：第二步：电弧成长、金属熔解、气化电弧成长、金属熔解、气化 一次放电的微观过程一次放电的微观过程第三步：第三步：爆炸、电极材料抛出爆炸、电极材料抛出 一次放电的微观过程一次放电的微观过程第四步：第四步：冷却、排屑、极间消电离冷却、排屑、极间消电离3.3 3.3 线切割加工的分类、设备线切割加工的分类、设备3.3.2 3.3.2 线切割加工设备的组成线切割加工设备的组成 快走丝线切割加工设备组成快走丝线切割加工设备组成 快走丝线切割加工设备快走丝线切割加工设备 快走丝线切割加工设备快走丝线切割加工设备苏州兰博高科技企业集团（
4、苏州兰博高科技企业集团（DK7725DK7725）慢走丝线切割加工设备组成慢走丝线切割加工设备组成 慢走丝线切割加工设备慢走丝线切割加工设备 慢走丝线切割加工设备慢走丝线切割加工设备 两种切割机床的区别两种切割机床的区别项项 目目快走丝线切割机快走丝线切割机慢走丝线切割机慢走丝线切割机走丝速度走丝速度(m/min)(m/min)360 360 660 6601 1 15 15走丝方向走丝方向往往 复复单单 向向电极丝电极丝钼丝、钼钨丝钼丝、钼钨丝黄铜、铜丝、钨丝黄铜、铜丝、钨丝工作液工作液乳化液、乳化液、水基工作液水基工作液去离子水去离子水放电间隙放电间隙(mm)(mm)0.010.010.0
5、2 0.02 0.05 0.05 两种切割机床加工工艺水平比较两种切割机床加工工艺水平比较项项 目目快走丝线切割机快走丝线切割机慢走丝线切割机慢走丝线切割机切割速度切割速度(mm(mm2 2/min)/min)20 16020 240表面粗糙度表面粗糙度RaRa(m)(m)3.2 1.01.6 0.2加工精度加工精度（mm)mm)0.01 0.020.002 0.005重复精度重复精度(mm)(mm)0.010.002电极丝损耗电极丝损耗(mm)(mm)加工加工(310)104 mm2时，损耗时，损耗0.01忽略不计忽略不计 快走丝切割机床运丝机构快走丝切割机床运丝机构一定长度的电一定长度的电
6、极丝平整地卷极丝平整地卷绕在储丝筒上，绕在储丝筒上，丝张力与排绕丝张力与排绕时的拉紧力有时的拉紧力有关，走丝速度关，走丝速度等于储丝筒周等于储丝筒周边的线速度，边的线速度，通常为通常为8 810m/s10m/s。慢走丝切割机床运丝机构慢走丝切割机床运丝机构快走丝切割机床锥度切割装置快走丝切割机床锥度切割装置快走丝切割机床锥度切割装置快走丝切割机床锥度切割装置偏移式丝架偏移式丝架最大切割锥度最大切割锥度5 5度。度。慢走丝切割机床锥度切割装置慢走丝切割机床锥度切割装置线切割用脉冲电源线切割用脉冲电源为什么采用正极性加工？为什么采用正极性加工？电极丝细，电极丝细，W WM M不能过大，即：电流小（
7、不能过大，即：电流小（1 15A5A），），窄脉冲（窄脉冲（2 26060 s s）短脉冲加工中，正极性加工保护工具电极短脉冲加工中，正极性加工保护工具电极线切割用脉冲电源线切割用脉冲电源u电流上升率小（电流上升率小（d di i/d/dt t），），电极散热好，损耗低电极散热好，损耗低tututun晶体管矩形波脉冲电源晶体管矩形波脉冲电源控制功率管的控制功率管的VTVT基极以形成电压脉宽基极以形成电压脉宽t ti i、电流脉宽、电流脉宽t te e和脉冲间隔和脉冲间隔t t0 0，限流电阻，限流电阻R R1 1、R R2 2决定峰值电流决定峰值电流e e。用于高速走丝线切割机床。用于高速走丝
8、线切割机床。n高频分组脉冲电源高频分组脉冲电源把较高频率的把较高频率的小脉宽和小脉小脉宽和小脉间的矩形波脉间的矩形波脉冲分组成为大冲分组成为大脉宽和大脉间脉宽和大脉间输出。输出。n并联电容脉冲电源并联电容脉冲电源n并联电容脉冲电源并联电容脉冲电源并联电容型电路的电压、电流波形并联电容型电路的电压、电流波形n低损耗电源低损耗电源工作液循环系统工作液循环系统p工作液：工作液：慢走丝：去离子水，浸泡式慢走丝：去离子水，浸泡式快走丝：乳化液，浇注式快走丝：乳化液，浇注式p对工作液的要求对工作液的要求绝缘性能绝缘性能洗涤性能洗涤性能冷却性能冷却性能环保环保p工作液循环系统的组成工作液循环系统的组成工作液
9、泵、液箱、过滤器、管道和流量控制阀工作液泵、液箱、过滤器、管道和流量控制阀等组成等组成3.4 3.4 影响线切割工艺指标的因素影响线切割工艺指标的因素3.4 3.4 影响线切割工艺指标的因素影响线切割工艺指标的因素3.4 3.4 影响线切割工艺指标的因素影响线切割工艺指标的因素3.4 3.4 影响线切割工艺指标的因素影响线切割工艺指标的因素3.4 3.4 影响线切割工艺指标的因素影响线切割工艺指标的因素3.4 3.4 影响线切割工艺指标的因素影响线切割工艺指标的因素 3.4 3.4 影响线切割工艺指标的因素影响线切割工艺指标的因素3.5 3.5 线切割加工工艺及应用线切割加工工艺及应用 2.线
10、切割加工的特点线切割加工的特点（1）无需特定形状的工具电极，节约了电极设计、制造）无需特定形状的工具电极，节约了电极设计、制造费用，缩短了生产准备时间费用，缩短了生产准备时间（2）由于加工表面的几何轮廓由）由于加工表面的几何轮廓由CNC控制的运动获得，控制的运动获得，容易获得复杂的平面形状容易获得复杂的平面形状（3）电极丝在加工中不断移动，使电极丝损耗较少，有）电极丝在加工中不断移动，使电极丝损耗较少，有利于提高加工精度利于提高加工精度（4）由于电极丝较细，可以加工微细异形孔、窄缝）由于电极丝较细，可以加工微细异形孔、窄缝和复杂形状工件，由于切缝很窄，金属去除量少，和复杂形状工件，由于切缝很窄
11、，金属去除量少，可对工件套料加工，材料利用率高，节约贵重金属可对工件套料加工，材料利用率高，节约贵重金属（5）不同工件只需编制不同程序，易实现自动化）不同工件只需编制不同程序，易实现自动化（6）不能加工盲孔类零件表面和阶梯形表面（立体形状）不能加工盲孔类零件表面和阶梯形表面（立体形状表面）表面）线切割加工的特点线切割加工的特点线切割加工的特点线切割加工的特点线切割加工工艺的应用线切割加工工艺的应用加工微型齿轮加工微型齿轮3.6 3.6 线切割控制系统和编程技术线切割控制系统和编程技术n线切割控制系统线切割控制系统n线切割数控编程方法线切割数控编程方法3.6.1 3.6.1 线切割控制系统线切割
12、控制系统线切割控制系统的组成线切割控制系统的组成轨迹控制原理轨迹控制原理加工控制功能加工控制功能线切割控制系统的组成线切割控制系统的组成切割轨迹控制系统切割轨迹控制系统控制电极丝相对于工件的运动轨迹控制电极丝相对于工件的运动轨迹进给控制系统进给控制系统进给速度进给速度=蚀除速度蚀除速度走丝机构控制走丝机构控制机床操作控制及其他辅助控制机床操作控制及其他辅助控制图纸图纸编程编程输入程序输入程序插补运算插补运算执行机构执行机构工作台运动工作台运动YXOABYXA0（X0,Y0）O轨迹控制原理轨迹控制原理常用的轨迹控制方法常用的轨迹控制方法逐点比较法、数字积分法、矢量判别法、最小偏差法逐点比较法、数
13、字积分法、矢量判别法、最小偏差法逐点比较法逐点比较法 偏差偏差F=tg -tg 0 0 沿沿X轴方向进一步轴方向进一步 F=Ri-R00向上或向左向上或向左进给进给向下或向右向下或向右进给进给N=N+1N=N+1计算计算FN=N0结束加工结束加工向左或向右向左或向右进给进给N=N+1YNYYNN1.1.偏差判别偏差判别2.2.进给进给3.3.偏差计算偏差计算4.4.终点判断终点判断加工控制功能加工控制功能进给控制：进给速度进给控制：进给速度=蚀除速度蚀除速度短路回退：按远路退回（记忆路径功能）短路回退：按远路退回（记忆路径功能）间隙补偿：间隙补偿：图形微放：缩放、旋转、平移图形图形微放：缩放、
14、旋转、平移图形适应控制：根据工况改变电规准适应控制：根据工况改变电规准自动找中心：自动找中心：信息显示：加工过程相关信息信息显示：加工过程相关信息间隙补偿方法间隙补偿方法r3.6.2 3.6.2 线切割数控编程方法线切割数控编程方法编程方法编程方法手工编程：手工编程：自动编程：根据图纸要求由计算机自动完成自动编程：根据图纸要求由计算机自动完成程序代码形式程序代码形式G G指令（指令（ISOISO标准代码）标准代码）3B3B指令指令G G指令编程方法指令编程方法n引入坐标：引入坐标：n 将图形置于坐标系中，计算出加工起始点和终点坐标（单位：将图形置于坐标系中，计算出加工起始点和终点坐标（单位：m
15、m），可带正负号，正号可忽略），可带正负号，正号可忽略YXA(1,5)C(4,1)B(1,1)OG G指令格式：绝对坐标式（直线）指令格式：绝对坐标式（直线）绝对坐标式绝对坐标式 G01XaYbABCA：G90(表明绝对坐标式表明绝对坐标式)AB：G01X1000Y1000BC：G01X4000Y1000CA：G01X1000Y5000a：终点的：终点的X坐标值坐标值()b：终点的：终点的Y坐标值坐标值()YXA(1,5)C(4,1)B(1,1)O M02G G指令格式：绝对坐标式（直线）指令格式：绝对坐标式（直线）绝对坐标式绝对坐标式 G01XaYba：终点的：终点的X坐标值坐标值()b：终
16、点的：终点的Y坐标值坐标值()YXA(1,5)C(4,1)B(1,1)OACBA：G90(表明绝对坐标式表明绝对坐标式)AC：G01X4000Y1000CB：G01X1000Y1000BA：G01X1000Y5000 M02G G指令格式：相对坐标式（直线）指令格式：相对坐标式（直线）相对坐标式相对坐标式 G01XaYbABCA：G91(表明相对坐标式表明相对坐标式)AB：G01X0Y-4000BC：G01X3000Y0CA：G01X-3000Y4000a：X的坐标增量的坐标增量()b：Y的坐标增量的坐标增量()坐标值增大：坐标值增大：坐标值减小：坐标值减小：坐标值不变：坐标值不变：0YXA(
17、1,5)C(4,1)B(1,1)O M02G G指令格式：相对坐标式（直线）指令格式：相对坐标式（直线）相对坐标式相对坐标式 G01XaYba：X的坐标增量的坐标增量()b：Y的坐标增量的坐标增量()增大：增大：减小：减小：不变：不变：0ACBA：G91(表明相对坐标式表明相对坐标式)AC：G01X3000Y-4000CB：G01X-3000Y0BA：G01X0Y4000 M02YXA(1,5)C(4,1)B(1,1)OG G指令格式：绝对坐标式（圆弧）指令格式：绝对坐标式（圆弧）绝对坐标式绝对坐标式（顺时针（顺时针 G02）G02XaYb IcJdABC：G90(表明绝对坐标式表明绝对坐标式
18、)AB：G02X5000Y0 I0 J-5000BC：G02X0Y-5000 I-5000 J0a：圆弧终点的：圆弧终点的X坐标坐标()b：圆弧终点的：圆弧终点的Y坐标坐标()c：圆心相对于加工起点的：圆心相对于加工起点的X坐标坐标()d：圆心相对于加工起点的：圆心相对于加工起点的Y坐标坐标()M02YXA(0,5)C(0,-5)B(5,0)OD(5,0)G G指令格式：绝对坐标式（圆弧）指令格式：绝对坐标式（圆弧）YXA(0,5)C(0,-5)B(5,0)OD(-5,0)G03XaYb IcJda：圆弧终点的：圆弧终点的X坐标坐标()b：圆弧终点的：圆弧终点的Y坐标坐标()c：圆心相对于加工
19、起点的：圆心相对于加工起点的X坐标坐标()d：圆心相对于加工起点的：圆心相对于加工起点的Y坐标坐标()ADC：G90(表明绝对坐标式表明绝对坐标式)AD：G03X-5000Y0 I 0J-5000 DC：G03X0Y-5000 I 5000 J0 M02G G指令格式：相对坐标式（圆弧）指令格式：相对坐标式（圆弧）相对坐标式相对坐标式（顺时针（顺时针 G02）G02XaYb IcJdABC：G91(表明相对坐标式表明相对坐标式)AB：G02X5000Y-5000 I0 J-5000BC：G02X-5000 Y-5000 I-5000J0a：圆弧终点相对于起点的：圆弧终点相对于起点的X坐标增量坐
20、标增量()b：圆弧终点相对于起点的：圆弧终点相对于起点的Y坐标增量坐标增量()c：圆心相对于加工起点的：圆心相对于加工起点的X坐标坐标增量增量()d：圆心相对于加工起点的：圆心相对于加工起点的Y坐标坐标增量增量()M02YXA(0,5)C(0,-5)B(5,0)OD(5,0)G G指令格式：相对坐标式（圆弧）指令格式：相对坐标式（圆弧）YXA(0,5)C(0,-5)B(5,0)OD(-5,0)ADC：G91(表明相对坐标式表明相对坐标式)AD：G03X-5000Y-5000 I 0J-5000 DC：G03X 5000 Y-5000 I 5000 J0 M02G03XaYb IcJda：圆弧终
21、点相对于起点的：圆弧终点相对于起点的X坐标增量坐标增量()b：圆弧终点相对于起点的：圆弧终点相对于起点的Y坐标增量坐标增量()c：圆心相对于加工起点的：圆心相对于加工起点的X坐标坐标增量增量()d：圆心相对于加工起点的：圆心相对于加工起点的Y坐标坐标增量增量()G G指令编程原则指令编程原则G G代码格式代码格式 M00程序暂停程序暂停M02程序结束程序结束M05接触感知解除接触感知解除M96主程序调用子程序主程序调用子程序编程格式：编程格式：M96 程序名（程序名后加程序名（程序名后加“.”）M97主程序调用子程序结束主程序调用子程序结束N01 G92X0Y0 N05 G90N10 G01X
22、0 Y12000N15 G01X6000 Y21000N20 G01X0 Y28000N25 G01X0 Y48000N30 G01X18000 Y48000N35 G02X22000 Y44000 I 0J 4000N40 G01X22000 Y28000N45 G03X30000 Y21000 I0J-8000N50 G01X49000 Y21000N51 G01X37000 Y0N60 G01X0 Y0N65 M02ABCDEFGHIJKA G G指令编程实例指令编程实例(绝对坐标式绝对坐标式)G G指令编程实例指令编程实例(绝对坐标式绝对坐标式)D(40,5)A(0,0)B(15,0)
23、C(35,0)F(0,50)E(40,50)H(0,32)I(20,35)J(35,5)YXABC DE FH B A：N05%2005-10-02 编写编写N10 G92X0Y0 N15 G90 (表明绝对坐标式表明绝对坐标式)N20 G01X15000Y0 N25 G01X35000Y0 N30 G03X40000Y5000 I 0J 5000 N35 G01X40000Y50000 N40 G03X0Y50000 I-20000J-15000;N45 G01X0Y32000 N50 G01X15000Y0 N55 G01X0Y0 N60 M02G G指令编程实例指令编程实例(相对坐标式相
24、对坐标式)D(40,5)A(0,0)B(15,0)C(35,0)F(0,50)E(40,5 0)H(0,32)I(20,35)J(35,5)YXABC DE FH B A：N05%2005-10-02编写编写N10 G92X0Y0 N15 G91 (表明相对坐标式表明相对坐标式)N20 G01X15000Y0N25 G01X20000Y0N30 G03X5000Y5000 I 0J 5000N35 G01X0Y45000 N40 G03X-40000Y0 I-20000J-15000 N45 G01X0Y-18000 N50 G01X15000Y-32000N55 G01X-1500Y0N60
25、 M023B3B指令编程方法指令编程方法BxByBJGZ3B3B指令指令(直线直线)BxByBJGZB：分隔符，分隔符，B后的数为后的数为0时，此时，此0可以不写可以不写x、y：直线在直线在x、y轴上的投影值轴上的投影值()J：计数长度计数长度()，取投影值大的，取投影值大的，即：即：x大取大取x值，大值，大y取取y值值G：计数方向计数方向，取投影值大的方向，取投影值大的方向，即：即：x大取大取G x，y大取大取G yZ：加工指令，根据加工的方向确定加工指令，根据加工的方向确定(1)(1)平行于平行于X X轴的直线轴的直线YXA(1,5)C(4,1)B(1,1)OL1L2L4L3XYBC：BB
26、B3000GxL1BBB3000GxL3CB：n x、y：0，可忽略不写，可忽略不写n 计数长度计数长度J：直线实际长度直线实际长度n 计数方向计数方向G：Gx(平行于平行于x轴轴)n 加工指令加工指令Z：(2)(2)平行于平行于Y Y轴的直线轴的直线YXA(1,5)C(4,1)B(1,1)OAB：BBB4000GyL4BBB4000GyL2BA：n x、y：0，可忽略不写，可忽略不写n 计数长度计数长度J：直线实际长度直线实际长度n 计数方向计数方向G：Gy(平行于平行于y轴轴)n 加工指令加工指令Z：L1L2L4L3XY(3)(3)斜线斜线YXA(1,5)C(4,1)B(1,1)OAC：B
27、3000B4000B4000GyL4B3000B4000B4000GyL2CA：x、y：线段在线段在x、y轴上的投影值轴上的投影值计数长度计数长度J：在两个投影值中取大的在两个投影值中取大的计数方向计数方向G：x值大取值大取Gx；y 值大取值大取Gy 加工指令加工指令Z：L1L2L4L3XY3B3B指令指令(圆弧圆弧)编程方法编程方法XNR1NR3NR4NR2YYSR1SR2SR3SR4X注意：把圆注意：把圆弧的圆心作弧的圆心作为坐标原点为坐标原点3B3B指令（圆弧）的编程举例指令（圆弧）的编程举例AA：逆时针：逆时针B0B5000B20000GxNR2B0B5000B20000GxSR1AA
28、：顺时针：顺时针AB：顺时针：顺时针B0B5000B5000GySR1B5000B0B5000GxNR1BA：逆时针：逆时针YA(0,5)XDCB(5,0)整个工件的编程举例整个工件的编程举例P4=0/-4 P4=0/-4 点点P4P4的坐标是的坐标是(0,-4)(0,-4)P5=P1/P0/120 P5=P1/P0/120 点点P5P5是点是点P1P1绕绕P0P0逆时针旋转逆时针旋转120120PARA PARA 参数定义参数定义S=P0 S=P0 穿丝孔坐标为点穿丝孔坐标为点P0P0R=0.09 R=0.09 间隙补偿量间隙补偿量f=0.09mmf=0.09mmD=-1 D=-1 钼丝在切
29、割图线的左侧钼丝在切割图线的左侧F=-1 F=-1 凹模凹模CUT1/2/NC2/3/4/NCl/5/2.O/!(CUT1/2/NC2/3/4/NCl/5/2.O/!(切割路线切割路线)由点由点P1P1切割至切割至P2,P2,沿逆圆沿逆圆C2C2切割至点切割至点P3,P3,沿直线切割至点沿直线切割至点P4,P4,沿沿逆圆逆圆C1C1切割至点切割至点P5,P5,点点PlP5PlP5的图形绕点的图形绕点O O旋转两次旋转两次,结束。结束。键盘命令框 图标 文件编辑编程文件编辑编程 杂项杂项 新图新图 镜像镜像水平轴水平轴 有效区有效区读盘读盘 垂直轴垂直轴 切割编程切割编程 交点标记交点标记存盘存
30、盘 原点原点 轴合成轴合成 交点数据交点数据打印打印 任意线任意线 点号显示点号显示挂起挂起 旋转旋转图段自身旋转图段自身旋转 大圆弧设定大圆弧设定拼接拼接 图段复制旋转图段复制旋转 打印机选择打印机选择删除删除 线段复制旋转线段复制旋转 退出退出 等分等分等角复制等角复制 代码打印代码打印 等距复制等距复制 代码显示代码显示 不等角复制不等角复制 代码存盘代码存盘 平移平移 坐标轴平移坐标轴平移 送控制台送控制台 图段自身平移图段自身平移 线段自身平移线段自身平移 图段复制平移图段复制平移 线段复制平移线段复制平移 近镜近镜 工件放大工件放大 在在 CAD CAD 平台平台“CAXA CAX
31、A 电子图板电子图板 ”的基础上，再加上相关的基础上，再加上相关线切割的部分线切割的部分 ,它具有丰富完备的它具有丰富完备的CADCAD功能，软件用图形交功能，软件用图形交互方式进行线切割编程，直观、方便、快捷，且功能丰富，互方式进行线切割编程，直观、方便、快捷，且功能丰富，可以方便地编圆、线图形，渐开线、阿基米德螺线及齿轮等可以方便地编圆、线图形，渐开线、阿基米德螺线及齿轮等高级曲线。它也具有平移、旋转、镜像、缩放及阵列等功能。高级曲线。它也具有平移、旋转、镜像、缩放及阵列等功能。它可以编出它可以编出 3B3B、程序及、程序及ISOISO代码，编出的线切割程序可以打代码，编出的线切割程序可以打印、穿纸带以及用几种方式传输到线切割机床的控制柜中去。印、穿纸带以及用几种方式传输到线切割机床的控制柜中去。
