1、第章 数控电火花线切割加工及编程 第第5章数控电火花线切割加工及编程章数控电火花线切割加工及编程5.1 数控电火花线切割加工数控电火花线切割加工5.2 数控电火花线切割编程数控电火花线切割编程 小结小结 思考与练习题思考与练习题 第章 数控电火花线切割加工及编程 5.1 数控电火花线切割加工数控电火花线切割加工5.1.1 电火花加工概述电火花加工概述1.电火花加工的物理本质电火花加工的物理本质电火花加工是建立在“电蚀现象”基础上的，即在一定介质中，通过工具电极和工件之间脉冲性火花放电的电腐蚀作用来蚀除多余的金属，从而获得所需零件的尺寸、形状及表面质量。第章 数控电火花线切割加工及编程 图5.1
2、是电火花加工原理图。由脉冲电源2输出的电压加在液体介质中的工件1和工具电极(亦称电极)4上，自动进给调节装置3(图中仅为该装置的执行部分)使电极和工件间保持一定的放电间隙。当电压升高时，会在某一间隙最小处或绝缘强度最低处击穿介质，产生火花放电，瞬时高温使电极和工件表面都被蚀除(熔化或气化)掉一小块材料，各自形成一个小凹坑。电火花加工实际是电极和工件间的连续不断的火花放电。由于电极和工件电腐蚀不同程度的损耗，电极不断地向工件进给，工件不断产生电腐蚀，因此可将电极的形状复制在工件上，加工出所需要的零件。第章 数控电火花线切割加工及编程 图5.1 电火花加工原理图第章 数控电火花线切割加工及编程 2
3、.实现电火花加工的基本条件实现电火花加工的基本条件实现电火花加工的基本条件有以下几点：(1)电火花加工必须采用直流脉冲电源。为了使电火花放电产生的热量来不及传导扩散出去，而是形成极小范围的瞬时高温，使金属局部熔化、气化，放电时间必须极其短促，一般小于1 ms。放电之后，为使介质有足够的时间恢复到绝缘状态，还需要有一定的放电停歇时间，否则，会引起持续的电弧放电。(2)脉冲放电能量应足够大。放电通道要有很大的电流密度，脉冲放电产生的热量应足以使金属局部熔化、气化。第章 数控电火花线切割加工及编程(3)工件与工具之间必须保持合理的距离(即放电间隙)。如果两极间距大于放电间隙，则介质不能被击穿，无法产
4、生火花放电；如果两极间距小于放电间隙，则会导致积炭，甚至发生电弧放电。(4)两极间必须充入绝缘介质。电火花成型加工一般采用煤油作介质。电火花线切割一般采用去离子水或乳化液。绝缘介质是实现电火花放电的必要条件。绝缘介质还有利于排除放电间隙中的电蚀产物，对工件和工具电极起到冷却作用。第章 数控电火花线切割加工及编程 3脉冲电源脉冲电源电火花加工用脉冲电源即脉冲发生器，它的作用是把普通50 Hz的交流电转化成频率较高的单向脉冲电流，使电极间产生火花放电蚀除金属。脉冲电源对放电加工的加工速度、工件的表面质量、加工过程的稳定性和工具电极的损耗等技术经济指标有很大的影响。第章 数控电火花线切割加工及编程
5、5.1.2 电火花线切割机的工作原理与特点电火花线切割机的工作原理与特点1电火花线切割机的工作原理电火花线切割机的工作原理数控线切割加工的基本原理是利用移动的细金属丝(铜丝或钼丝)作为工具电极(接高频脉冲电源的负极)，对工件(接高频脉冲电源的正极)进行脉冲火花放电而切割成所需的工件形状与尺寸。第章 数控电火花线切割加工及编程 如图5.2所示，电极丝穿过工件上预先钻好的小孔(穿丝孔)，经导轮由走丝机构带动进行轴向走丝运动。工件通过绝缘板安装在工作台上，由数控装置按加工程序指令控制沿X、Y两个坐标轴方向移动而合成所需的直线、圆弧等平面轨迹。在移动的同时，电极和工件间不断地产生放电腐蚀现象，工作液通
6、过喷嘴注入，将电蚀产物带走，最后在金属工件上留下细丝切割形成的细缝轨迹线，从而达到了使一部分金属与另一部分金属分离的加工要求。第章 数控电火花线切割加工及编程 图5.2 快速走丝线切割加工原理第章 数控电火花线切割加工及编程 2电火花线切割的特点电火花线切割的特点和电火花成型机床不同，线切割是利用电极来进行加工的。由于切缝较小，因此对工件进行套裁，可有效地利用工件材料，特别适合模具加工。但线切割主要是对通孔进行加工，较适合于冷冲模；而电火花成型机床则主要是对盲孔进行加工，较适合于型腔模。第章 数控电火花线切割加工及编程 电火花线切割具有电火花加工的共性，金属材料的硬度和韧性并不影响加工速度，常
7、用来加工淬火钢和硬质合金；对于非金属材料的加工，也正在研究，当前绝大多数的线切割机都采用数字程序控制。其工艺特点为：(1)不像电火花加工那样制造特定形状的工具电极，而是采用直径不等的细金属丝(铜丝或钼丝等)作工具电极，因此切割用的刀具简单，大大降低了生产准备工时。(2)利用计算机辅助制图自动编程软件，可方便地加工复杂形状的直纹表面。(3)电极丝直径较细(0.0250.3)，切缝很窄，这样不仅有利于材料的利用，而且适合细小零件的加工。第章 数控电火花线切割加工及编程(4)电极丝在加工中是移动的，不断更新(低速走丝)或往复使用(高速走丝)，可以完全或短时间不考虑电极丝损耗对加工精度的影响。(5)依
8、靠计算机对电极丝轨迹的控制和偏移轨迹的计算，可方便地调整凹凸模具的配合间隙；依靠锥度切割功能，有可能实现凹凸模一次加工成型。(6)对于粗、中、精加工，只需调整电参数即可，操作方便、自动化程度高。(7)加工对象主要是平面形状，台阶盲孔型零件还无法进行加工，但是当机床上加上能使电极丝作相应倾斜运动的功能后，可实现锥面加工。(8)当零件无法从周边切入时，工件上需钻穿丝孔。第章 数控电火花线切割加工及编程 5.1.3 电火花线切割机的用途电火花线切割机的用途数控线切割加工为新产品的试制、精密零件及模具加工开辟了一条新的途径，主要应用于以下几个方面：(1)加工模具。数控线切割加工适用于各种形状的冲模。调
9、整不同的间隙补偿量，只需一次编程就可以切割凸模、凸模固定板、凹模及卸料板等。线切割机还可以用于加工挤压模、粉末冶金模、弯曲模、塑料模等通常带锥度的模具。第章 数控电火花线切割加工及编程(2)加工电火花成型加工用的电极。一般穿孔加工用的电极、带锥度型腔加工用的电极，以及铜钨、银钨合金之类的电极材料，都可以用线切割机来加工。另外，线切割机也适用于加工微细复杂形状的电极。(3)加工零件。在试制新产品时，用线切割机在板料上直接割出零件，由于不需另行制造模具，因而可大大缩短制造周期、降低成本。加工薄件时还可多片叠在一起加工。在零件制造方面，线切割机可用于加工品种多、数量少的零件，特殊的难加工材料的零件，
10、材料试验样件，各种型孔、凸轮、样板、成型刀具，同时还可以进行微细加工和异形槽加工等。第章 数控电火花线切割加工及编程 5.1.4 电火花线切割机的种类电火花线切割机的种类 1快速走丝数控线切割机床快速走丝数控线切割机床快速走丝数控线切割机床通常使用钼丝作为电极，线切割速度可达300 mm2/min，即单位时间(每分钟)内电极丝中心线在工件上切过的面积总和为300 mm2；切割零件的表面粗糙度值Ra一般为1.252.5 m，最佳Ra也只有1 m；线切割零件的加工精度在0.010.02 mm之间。第章 数控电火花线切割加工及编程 2慢速走丝数控线切割机床慢速走丝数控线切割机床慢速走丝数控线切割机床
11、使用铜丝作为电极，且铜丝仅使用一次，不重复使用。线切割速度为4080 mm2/min,即单位时间(每分钟)内电极丝中心线在工件上切过的面积总和为4080 mm2；所加工的工件表面粗糙度值Ra一般可达1.25 m，最佳Ra可达 0.2 m；零件的加工精度在0.0020.005 mm之间。因铜丝经放电加工后不再使用，从而避免了电极丝损耗给加工精度带来的影响。此外，还配备了电极丝张力调节机构，使电极丝在慢速运动过程中平稳、均匀、抖动小，所以在加工高精度零件时，慢速走丝数控线切割机床得到了广泛的应用。第章 数控电火花线切割加工及编程 在选择数控线切割机床时一般都选快速走丝数控线切割机床，只有在加工高精
12、度零件时，才选择慢速走丝数控线切割机床。快、慢速走丝数控线切割机床的加工特点比较如表5-1所示。第章 数控电火花线切割加工及编程 表5-1 快、慢速走丝数控线切割机床的加工特点比较类 型 项 目 快 速 走 丝 慢 速 走 丝 走丝速度 212 m/s 18 m/min 电极丝材料 钼丝、钨钼丝 黄铜丝、铜合金及其镀覆材料 精度保持 走丝抖动大，精度较难保持 走丝平稳，精度容易保持 电极丝的工作状态 循环重复使用 一次性使用 工作液 特制乳化油水溶液 去离子水 工作液绝缘强度/(kcm)0.550 10100 最高切割速度/(mm2/min)300 300(国外)最高尺寸精度/mm 0.01
13、0.005 表面粗糙度/m 0.63 0.16 数控装置 开环、步进电机形式 闭环、半闭环、伺服电机 程序形式 3B、4B 程序，国际 ISO 代码程序 国际 ISO 代码程序 第章 数控电火花线切割加工及编程 5.1.5 数控电火花线切割加工工艺数控电火花线切割加工工艺数控线切割加工时，为了使工件达到图样规定的尺寸、形状位置精度和表面粗糙度要求，必须合理制定数控线切割加工工艺。只有工艺合理，才能高效率地加工出质量好的工件。下面就数控线切割加工工艺分析的主要问题进行讨论。第章 数控电火花线切割加工及编程 1.工艺分析工艺分析1)零件图工艺分析零件图工艺分析对保证工件的加工质量和工件的综合技术指
14、标有决定意义。首先对零件图进行分析以明确加工要求。其次，对工件上已加工表面进行分析，确定哪些面可以作为工艺基准，采用什么方法定位。在确定工艺基准时，除了要遵循基准选择原则外，还应从数控加工的特点出发，使工序尺寸的标注方便于编程。确定工艺基准后，要对零件进行安装和调整。除此以外，还要分析零件的形状及材料热处理后的状态，考虑会不会在加工过程中发生变形，哪些部位最容易变形。线切割加工往往是最后一道工序，如果发生变形，则难以弥补，应在加工中采取措施，制定出合理的加工路线。第章 数控电火花线切割加工及编程 2)工艺基准的选择在选择工艺基准时应注意以下几点：(1)分析选择主要定位基准以保证将工件正确、可靠
15、地装夹在机床或夹具上。应尽量使定位基准与设计基准重合。(2)选择某些工艺基准作为电极丝的定位基准，用来将电极丝调整到相对于工件正确的位置。对于以底平面作主要定位基准的工件，当其上具有相互垂直而且又同时垂直于底平面的相邻侧面时，应选择这两个侧面作为电极丝的定位基准。第章 数控电火花线切割加工及编程 3)工件的装夹装夹工件时，必须保证工件的切割部位位于机床工作台纵向、横向进给的允许范围之内，以避免超出极限，同时应考虑切割时电极丝的运动空间。夹具应尽可能选择通用(或标准)件，所选夹具应方便装夹，以便于协调工件和机床的尺寸关系。第章 数控电火花线切割加工及编程 工件装夹的一般要求如下：工件的基准表面应
16、清洁无毛刺，经热处理的工件在穿丝孔内及扩孔的台阶处要清除热处理残物及氧化皮；夹具应具有必要的精度，将其稳固地固定在工作台上，拧紧螺丝时用力要均匀；工件装夹的位置应有利于工件找正，并应与机床行程相适应，工作台移动时工件不得与丝架相碰；对工件的夹紧力要均匀，不得使工件变形或翘起；大批零件加工时，最好采用夹具，以提高生产效率；细小、精密、薄壁的工件应固定在不易变形的辅助夹具上。第章 数控电火花线切割加工及编程 装夹方法主要有以下几种：(1)悬臂式装夹。如图5.3所示，这种方式装夹方便、通用性强。但由于工件一端悬伸，易出现切割表面与工件上、下平面间的垂直度误差，仅用于加工要求不高或悬臂较短的情况。第章
17、 数控电火花线切割加工及编程 图5.3 悬臂式装夹第章 数控电火花线切割加工及编程(2)两端支撑方式装夹。如图5.4所示，这种方式装夹方便、稳定，定位精度高，但不适于装夹较大的零件。(3)桥式支撑方式装夹。如图5.5所示，这种方式是在通用夹具上放置垫铁后再装夹工件，装夹方便，对大、中、小型工件都适用。第章 数控电火花线切割加工及编程 图5.4 两端支撑方式装夹 第章 数控电火花线切割加工及编程 图5.5 桥式支撑方式装夹 第章 数控电火花线切割加工及编程(4)板式支撑方式装夹。如图5.6所示，这种方式是根据常用的工件形状和尺寸，采用有通孔的支撑板装夹工件，装夹精度高，但通用性差。(5)复式支撑
18、方式装夹。如图5.7所示，在桥式夹具上，再装上专用夹具组合而成。其装夹方便，特别适合于成批零件的加工。这种方式可节省工件找正和调整电极丝相对位置等的辅助工时，易保证工件加工的一致性。第章 数控电火花线切割加工及编程 图5.6 板式支撑方式装夹 第章 数控电火花线切割加工及编程 图5.7 复式支撑方式装夹 第章 数控电火花线切割加工及编程 4)加工路线的选择在加工中，工件内部应力的释放要引起工件的变形，所以在选择加工路线时，应尽量避免破坏工件或毛坯结构刚性。在选择加工路线时应注意以下几点：(1)避免从工件端面由外向里开始加工，破坏工件的强度，引起变形，应从穿丝孔开始加工，如图5.8所示。第章 数
19、控电火花线切割加工及编程 图5.8 加工路线选择之一(a)错误，从工件端面由外向里开始加工；(b)正确，从穿丝孔开始加工第章 数控电火花线切割加工及编程(2)不能沿工件端面加工。若沿工件端面加工，则放电时电极丝单向受电火花冲击力，使电极丝运行不稳定，难以保证尺寸和表面精度。(3)加工路线距端面距离应大于5 mm，以保证工件结构强度少受影响而发生变形。(4)加工路线应向远离工件夹具的方向进行加工，以避免加工中因内应力释放引起工件变形，待最后再转向工件夹具处进行加工。(5)当在一块毛坯上要切出两个以上零件时，不应该连续一次切割出来，而应从不同穿丝孔开始加工，如图5.9所示。第章 数控电火花线切割加
20、工及编程 图5.9 加工路线选择之二(a)错误，从同一穿丝孔开始加工；(b)正确，从不同穿丝孔开始加工第章 数控电火花线切割加工及编程 2电极丝的选择和穿丝孔位置的确定1)电极丝的选择电极丝应具有良好的导电性和抗电蚀性，抗拉强度高、材质均匀。常用电极丝有钼丝、钨丝、黄铜丝和包芯丝等。钨丝抗拉强度高，直径在0.030.1 mm范围内，一般用于各种窄缝的精加工，但价格昂贵。黄铜丝适合于慢速加工，加工表面粗糙度和平直度较好，蚀屑附着少，但抗拉强度差，损耗大，直径在0.10.3 mm范围内，一般用于慢速单向走丝加工。钼丝抗拉强度高，适用于快速走丝加工，所以我国快速走丝机床大都选用钼丝作电极丝，直径在0
21、.080.2 mm范围内。第章 数控电火花线切割加工及编程 电极丝直径的选择应根据切缝宽窄、工件厚度和拐角尺寸大小来选择。若加工带尖角、窄缝的小型模具，宜选用较细的电极丝；若加工大厚度工件或进行大电流切割，应选用较粗的电极丝。电极丝的主要类型、规格如下：钼丝直径：0.080.2 mm；钨丝直径：0.030.1 mm；黄铜丝直径：0.10.3 mm；包芯丝直径：0.10.3 mm。第章 数控电火花线切割加工及编程 2)穿丝孔位置的确定(1)当切割凸模需要设置穿丝孔时，位置可选在加工轨迹的拐角附近，以简化编程。(2)切割凹模等零件的内表面时，将穿丝孔设置在工件对称中心，这样对编程计算和电极丝定位都
22、较为方便，但切入行程较长，不适合大型工件采用。(3)在加工大型工件时，穿丝孔应设置在靠近加工轨迹边角处或选在已知坐标点上，以使运算简便，缩短切入行程。(4)在加工大型工件时，还应沿加工轨迹设置多个穿丝孔，以便发生断丝时能就近重新穿丝，切入断丝点。穿丝孔的设置具有一定的灵活性，应根据具体情况确定。第章 数控电火花线切割加工及编程 3工艺参数的确定工艺参数的确定工艺参数主要包括脉冲电参数(如脉冲宽度、脉冲间隙、脉冲频率、峰值电流等)和进给速度、走丝速度等机械参数。在电火花加工中，提高脉冲频率或增加单个脉冲的能量都能提高生产率，但工件加工表面的粗糙度和电极丝损耗也随之增大。因此，应综合考虑各参数对加
23、工的影响，合理地选择加工参数，在保证工件加工精度的前提下，提高生产率，降低加工成本。第章 数控电火花线切割加工及编程 1)脉冲参数的选择(1)脉冲宽度。脉冲宽度是指脉冲电流的持续时间。在其他加工条件相同的情况下，切割速度随着脉冲宽度的增加而增加，但是电蚀物也随之增加。当脉冲宽度增加到使电蚀物来不及及时排除时，就会使加工不稳定、表面粗糙度增大，从而使切割速度降低。(2)脉冲间隙。其他条件不变，减小相邻两个脉冲之间的时间，相当于提高了脉冲频率增加后单位时间内的放电次数，使切割速度提高。但是，当脉冲间隙减小到一定程度之后，电蚀物不能及时排除，加工间隙的绝缘强度来不及恢复，破坏了加工的稳定性，也会使切
24、割速度下降。第章 数控电火花线切割加工及编程(3)峰值电流。峰值电流是指放电电流的最大值。峰值电流对切割速度的影响也就是单个脉冲能量对加工速度的影响，它和脉冲宽度对切割速度与表面粗糙度的影响相似，但程度更大些。因此，合理地增大脉冲电流的峰值，对提高切割速度是最为有效的。但电极丝的损耗也随峰值电流的增大而增大，容易造成断丝。第章 数控电火花线切割加工及编程 2)机械参数的选择(1)走丝速度。走丝速度影响加工速度。走丝速度提高，加工速度也提高。提高走丝速度有利于脉冲结束时放电通道的迅速消电离；同时，高速运动的金属丝将工作液带入厚度较大的工件放电间隙中，有利于电蚀物的排除和放电加工的稳定。但走丝速度
25、过高，将引起机械振动，易造成断丝。走丝速度应根据工件厚度和切割速度选择。快速走丝线切割机床走丝速度一般采用的是612 m/s。第章 数控电火花线切割加工及编程(2)进给速度。进给速度要维持接近工件被蚀除的线速度，使进给均匀平稳。若进给速度太快，超过工件的蚀除速度，则会出现频繁的短路现象；若进给速度太慢，滞后于工件的蚀除速度，则极间将偏于开路。这两种情况都不利于切割加工，会影响加工速度指标。在数控电火花线切割设备中，进给是由变频电路控制的。放电间隙脉冲电压幅值经分压后作为检测信号，按其大小转变为相应的频率，驱动步进电机进给，从而控制进给速度。通过线切割机床控制台的板面开关或计算机相应的菜单按键即
26、可调整变频工作点。如果变频工作点调节不当，则会出现忽快忽慢的进给现象，加工电流急剧变化，不能稳定加工，不但加工速度低，且易断丝。因此切割加工时，要将变频电路调整到合适的工作状态。第章 数控电火花线切割加工及编程 在电火花线切割中，进给速度对表面粗糙度的影响较大。进给速度过高，间隙偏于短路，实际进给量小，加工表面成褐色，工件的上、下端面均有过烧现象；进给速度过低，间隙将时而开路时而短路，加工表面和工件上、下端面也出现过烧现象。只有进给速度适宜时，工件蚀除速度与进给速度相匹配，加工丝纹均匀，才能得到表面粗糙度值小、精度高的加工效果，生产率也较高。第章 数控电火花线切割加工及编程 在采用快速走丝方式
27、和乳化液介质的情况下，切割铜、铝、淬火钢等材料时，加工比较稳定，切割速度也较快；而切割不锈钢、磁钢、硬质合金等材料时，加工不太稳定，切割速度较慢。对淬火后低温回火的工件用电火花线切割进行大面积去除金属和切断加工时，会因材料内部残余应力发生变化而产生很大变形，影响加工精度，甚至在切割过程中造成材料突然开裂。第章 数控电火花线切割加工及编程 4工作液的选配工作液的选配1)慢速走丝线切割加工慢速走丝线切割加工时，工作液普遍使用去离子水，即将水通过离子交换树脂净化器，驱除水中的离子。采用去离子水作工作液，冷却速度快，流动容易，不易燃，但去离子水电阻率的大小对加工性能有一定影响。为了提高切割速度，在加工
28、时还要加进有利于提高切割速度的导电液，以降低工作液的电阻率。加工淬火钢，使电阻率在2104cm左右；加工硬质合金，使电阻率在30104 cm左右。第章 数控电火花线切割加工及编程 2)快速走丝线切割加工快速走丝能自动排除短路现象，因此目前最常用的是介电强度较低的乳化液。乳化液是由乳化油和工作介质配制(浓度为5%10%)而成的。工作介质可用自来水，也可用蒸馏水、高纯水和磁化水。第章 数控电火花线切割加工及编程 3)工作液具有的性能(1)具有一定的绝缘性能。(2)具有较好的洗涤性能。(3)具有较好的冷却性能。(4)对环境无污染，对人体无危害。此外，工作液还应具有配置方便、使用寿命长、乳化充分、冲制
29、后不能油水分离、储存时间较长及不应有沉淀或变质现象等性能。第章 数控电火花线切割加工及编程 5.加工过程控制加工过程控制在加工过程中，调整变频进给旋钮，在调整到最佳状态时，其电压表指针和电流表指针的摆动都比较小，甚至不动，这时加工最稳定。加工过程中如果电流表指针经常向小的方向摆动，则表示有瞬时开路，可提高变频进给速度；反之，如果电流表指针经常向大的方向摆动，则表示有瞬时短路，应减慢变频进给速度。若以电压表来判断，则相反。在换向切断脉冲电源的瞬时，电压达到最大值，电流为零，是正常现象。第章 数控电火花线切割加工及编程 1)断丝后的继续加工处理 在快速走丝机床加工过程中若突然断丝，应先关闭高频电源
30、和加工开关；然后，关闭水泵马达、走丝马达；把变频粗调放置在“手动”一边；开启加工开关，让十字拖板继续按规定程序走完，直到回到起始点位置；接着去掉断丝。若剩下电极丝还可使用，则直接在工件预孔中重新穿丝，并在人工紧丝后重新进行加工。若在加工工件即将完成时断丝，也可考虑从末尾进行切割，但是这时必须重新编制程序，且在两次切割的相交处及时关闭高频电源和机床，以免损坏已加工的表面，然后把电极丝松下，取下工件。第章 数控电火花线切割加工及编程 2)意外断电后的处理在加工过程中，有时会出现控制台故障或突然电源切断的现象。若是控制台出现故障，则切割的图形就与要求不相符合。如果割错的部分是在废料上，则工件还可挽救
31、；否则，工件只得报废。若是突然断电，则此时控制台面板上的数据已全部清除，但是工件仍可挽救。在上述两种可以挽救的情况下，首先应松下电极丝，然后按断丝方法处理，并重新返回起始点后重新加工。第章 数控电火花线切割加工及编程 6线切割加工的生产率线切割加工的生产率单位时间内所切割工件的面积为线切割加工的切割速度，亦即生产率，也就是通常所说的加工快慢，因此，也有用电极丝沿加工轨迹的进给速度作为电火花线切割加工的切割速度。但是，即便加工参数相同，对不同的工件厚度，这个进给速度是不一样的。因此采用电极丝沿加工轨迹的进给速度乘以工件厚度来表示电火花线切割加工的速度是比较科学的。其公式为式中：vA电火花切割加工
32、的切割速度，单位为mm2/s；tHLtAHvvfA第章 数控电火花线切割加工及编程 v f加工进给速度，单位为mm/s；H工件厚度，单位为mm；A切割面积，单位为mm；t切割时间，单位为s；L切割轨迹长度，单位为mm。第章 数控电火花线切割加工及编程 5.2 数控电火花线切割编程数控电火花线切割编程5.2.1 3B格式程序编制格式程序编制1程序格式程序格式3B无间隙补偿的程序格式如下：B X B Y B J G Z 分隔符号 X 坐标值 分隔符号 Y 坐标值 分隔符号 计数长度 计数方向 加工指令 第章 数控电火花线切割加工及编程 1)分隔符号B 因为X、Y、J均为数字，所以用分隔符号(B)将
33、其隔开，以免混淆。2)坐标值X、Y一般规定只输入坐标的绝对值，其单位为m，m以下应四舍五入。对于直线(斜线)，坐标原点移至直线起点，X、Y为终点坐标值。允许将X和Y的值按相同的比例放大或缩小。对于圆弧，坐标原点移至圆心，X、Y为圆弧起点的坐标值。对于平行于X轴或Y轴的直线，即当X或Y为零时，X或Y值均可不写，但分隔符号必须保留。第章 数控电火花线切割加工及编程 3)计数方向G计X：选取X方向进给总长度进行计数，用GX表示。计Y：选取Y方向进给总长度进行计数，用GY表示。加工直线时，计数方向按图5.10选取。以直线的起点为切割坐标系的原点，若直线终点坐标(Xe，Ye)落在阴影区域内，则计数方向取
34、GY；若直线终点坐标(Xe，Ye)落在阴影区域外，则计数方向取GX；若直线终点正好在45线上，则计数方向可任意选取。加工圆弧时，计数方向按图5.11选取。以圆弧的圆心为切割坐标系的原点，若圆弧终点坐标(Xe，Ye)落在阴影区域内，则计数方向取GX；若圆弧终点坐标(Xe，Ye)落在阴影区域外，则计数方向取GY；若圆弧终点正好在45线上，则计数方向可任意选取。第章 数控电火花线切割加工及编程 图5.10 斜线的计数方向第章 数控电火花线切割加工及编程 图5.11 圆弧的计数方向第章 数控电火花线切割加工及编程 4)计数长度J计数长度J是指被加工图形在计数方向上的投影长度(即绝对值)的总和，以m为单
35、位。编程时，计数长度应补足六位数，如计数长度为1988 m，应写成001988。加工直线时，计数长度等于该直线在计数方向上的投影长度。加工如图5.12所示的斜线OA，其终点为A(Xe,Ye)，OA斜线与X轴夹角大于45，故计数方向取GY，斜线OA在Y轴上的投影长度为Ye，即J=Ye。第章 数控电火花线切割加工及编程 加工圆弧时，应将该圆弧以坐标象限分段，计数长度等于各分段圆弧在计数方向上的投影长度的总和。加工如图5.13(a)所示的圆弧，加工起点A在第四象限，终点B(Xe,Ye)在第一象限，因为|Ye|Xe|，故计数方向取GX；计数长度为各象限中的圆弧段在X轴上投影长度的总和，即JJX1JX2
36、。加工如图5.13(b)所示的圆弧，因|Xe|Ye|，故计数方向取GY，J为各象限的圆弧段在Y轴上投影长度的总和，即JJY1JY2JY3。第章 数控电火花线切割加工及编程 图5.12 斜线的计数长度的确定第章 数控电火花线切割加工及编程 图5.13 圆弧计数长度的确定第章 数控电火花线切割加工及编程 5)加工指令Z 加工指令Z用来表达被加工图形的形状、所在象限和加工方向等信息。加工指令共12种，如图5.14所示。(1)加工斜线的加工指令按直线走向和终点所在象限分别用L1、L2、L3、L4表示，如图5.14(a)所示。(2)与坐标轴相重合的直线，根据进给方向，其加工指令可按图5.14(b)选取。
37、(3)加工圆弧时，若被加工圆弧的加工起点分别在坐标系的四个象限中，并按顺时针插补，如图5.14(c)所示，加工指令分别用SR1、SR2、SR3、SR4表示；按逆时针方向插补时，分别用NR1、NR2、NR3、NR4表示，如图5.14(d)所示。第章 数控电火花线切割加工及编程 图5.14 加工指令(a)直线加工指令；(b)坐标轴上直线加工指令；(c)顺时针圆弧指令；(d)逆时针圆弧指令第章 数控电火花线切割加工及编程(4)如加工起点刚好在坐标轴上，其指令可选相邻两象限中的任何一个。编程时，应将工件加工图形分解成各圆弧与各直线段，然后逐段编写程序。由于大多数机床通常都只具有直线和圆弧插补运算的功能
38、，因此对于非圆曲线段，应采用数学的方法，将非圆曲线用一段一段的直线或小段圆弧去逼近。第章 数控电火花线切割加工及编程 2程序应用举例程序应用举例例例5.1 加工如图5.15所示的斜线OA。程序为：B17000 B5000 B017000 GX L1；例例5.2 加工如图5.16所示的直线OA，其长度为21.5 mm。程序为：BBB021500 GY L2；例例5.3 加工如图5.17所示的圆弧，加工起点的坐标为A(5，0)。程序为：B5000 BB010000 GY SR2第章 数控电火花线切割加工及编程 图5.15 加工斜线 第章 数控电火花线切割加工及编程 图5.16 加工与轴正方向重合的
39、直线 第章 数控电火花线切割加工及编程 图5.17 加工半圆弧 第章 数控电火花线切割加工及编程 例例5.4 加工如图5.18所示的1/4圆弧，加工起点的坐标为A(0.707，0.707)，终点的坐标为 B(0.707，0.707)。程序为：B707 B707 B001414 GX NR1由于终点恰好在45线上，故也可取GY，则程序为：B707 B707 B000586 GY NR1；第章 数控电火花线切割加工及编程 图5.18 加工1/4圆弧 第章 数控电火花线切割加工及编程 例例5.5 加工如图5.19所示的圆弧，加工起点的坐标为A(2，9)，终点的坐标为B(9，2)。圆弧半径：R9220
40、 m 计数长度：JYAC9000 mJYCD9220 mJYDBR2000 m7220 m则JYJYACJYCDJYDB(900092207220)m25440 m程序为：B2000 B9000 B025440 GY NR2；应注意的是：实际编程时，通常不按零件轮廓线编程，而应按加工切割时电极丝中心所走的轨迹进行编程，即还应该考虑电极丝的半径和工件间的放电间隙，这在线切割加工中称之为线径补偿量。其值通常为f丝半径单边放电间隙(精加工余量)。第章 数控电火花线切割加工及编程 图5.19 加工圆弧段第章 数控电火花线切割加工及编程 例例5.6 如图5.20所示的凸模，试编制其加工程序。该凸模由三段
41、直线与一段圆弧组成，编程时还应增加钼丝从工件外部切入到轮廓线的引入段和从轮廓结束顺原路径引出的程序段。若不考虑线径补偿(如图5.20(a)所示)，直接按图形轮廓编程，则所编写的加工程序如下：B0 B0 B010000 GY L2；引入直线段B0 B0 B040000 GX L1；直线ABB1 B9 B090000 GY L1；直线BCB30000 B40000 B060000 GX NR4；圆弧CDB1 B9 B090000 GY L4；直线DAB B B010000 GY L4；引出直线段D；停机结束第章 数控电火花线切割加工及编程 图5.20 编程零件图 第章 数控电火花线切割加工及编程
42、若考虑线径补偿，设所用钼丝直径为0.12 mm，单边放电间隙为0.01 mm，则应将整个零件图形轮廓沿周边均匀增大一个0.010.12/20.07的值，得到图5.20(b)中虚线所示的轮廓后，按虚线轮廓(即丝中心轨迹)编程，则所编写的加工程序如下：B63 B9930 B009930 GY L2；引入直线段B0 B0 B040125 GX L1；直线ABB10011 B90102 B090102 GY L1；直线BCB30074 B40032 B060148 GX NR4；圆弧CDB10011 B90102 B090102 GY L4；直线DAB63 B9930 B009930 GY L4；引出
43、直线段D；停机结束第章 数控电火花线切割加工及编程 5.2.2 4B格式程序编制格式程序编制1间隙补偿原理间隙补偿原理为了减少数控线切割加工编程的工作量，目前已广泛采用带有间隙自动补偿功能的数控系统。所谓间隙补偿，是指切割加工时，电极丝中心运动轨迹能按照要求由编程轨迹自动向内或向外偏移一个补偿距离。图5.21所示是带补偿切割凸形和凹形轮廓的情况。为使图形不出现尖角，常在图形尖角处用半径r小于0.1 mm的小圆弧平滑过渡，可以认为工件的形状几乎无改变。第章 数控电火花线切割加工及编程 图5.21中实线为编程轨迹，双点画线为补偿后的电极丝中心轨迹。由图可见，对于直线段，补偿后电极丝中心轨迹的长度和
44、方向与编程轨迹相同，用3B格式对编程轨迹编制的程序与对补偿后电极丝中心轨迹编制的程序相同；对于圆弧段，电极丝中心轨迹的圆弧半径与各自对应的编程轨迹的圆弧半径相差R，如果仍然用对编程轨迹编制的程序加工，则需要增加编程轨迹的圆弧半径R、偏移补偿量R和偏移方向(可由切割的凸模还是凹模、凸曲线还是凹曲线所决定)等信息。第章 数控电火花线切割加工及编程 图5.21带补偿切割原理图第章 数控电火花线切割加工及编程 24B程序格式程序格式带有补偿功能的电火花线切割机可以单独输入偏移补偿量R，用面板上的凸凹开关来选择切割的是凸模还是凹模。这样，为了用对编程轨迹编制的3B格式程序来切割补偿后的电极丝中心轨迹，只
45、要在切割圆弧时增加切割圆弧半径R和图形凸、凹信息即可形成4B程序格式。4B程序格式如下：B X B Y B J B R G D或 DD Z 分隔 符号 X 坐 标值 分隔 符号 Y 坐 标值 分隔 符号 计数 长度 分隔 符号 圆弧 半径 计数 方向 曲线 形式 加工 指令 第章 数控电火花线切割加工及编程 3间隙补偿的引入、切出程序间隙补偿的引入、切出程序对于线切割加工，一般都需要一个引入、切出程序。用4B格式编程，可以编制不加过渡圆弧的引入、切出程序。方法是：将电极丝沿加工图形的法线方向引入到切割起点，同时在4B格式的程序中，取JRa(a为引入点到起始切割段的法向距离)，此时数控装置会自动
46、将计数长度J修改为J(JR)RaR，从而使电极丝正确地引入到加工轨迹上。第章 数控电火花线切割加工及编程 5.2.3 ISO格式程序编制格式程序编制我国快速走丝数控电火花切割机床常用的ISO代码指令与国际上使用的标准基本一致。常用地址字母表如表5-2所示。第章 数控电火花线切割加工及编程 表5-2 常用地址字母表地 址 意 义 地 址 意 义 N、O 顺序号 C 指定加工条件号 G 准备功能 M 辅助功能 X、Y、Z、U、V 坐标轴移动指令 A 指定加工锥度 I、J 指定圆弧中心坐标 RI、RJ 图形旋转的中心坐标 T 机械设备控制 H 指定补偿偏移值 RX、RY 图形或坐标旋转的角度，角度=
47、arctan(RY/RX)R 转角功能 RA 图形或坐标旋转的角度 第章 数控电火花线切割加工及编程 1指令格式指令格式线切割加工机床的常用指令格式符合ISO标准，与数控铣床的指令格式基本相同，但有以下特殊性：(1)线切割加工编程中的坐标值一般采用不带小数点的格式，单位是m，而不是mm。如X1000表示X的坐标为1000 m，即1 mm。(2)X,Y为工作台的运动坐标，U,V为斜度切割装置的运动坐标，采用不带小数点的格式，单位是m。(3)D为丝半径补偿值，采用不带小数点的格式，单位是m。第章 数控电火花线切割加工及编程(4)A为锥角，单位为度()，采用带小数点的格式，最小单位为0.001度。(
48、5)C为加工条件，用两位数字规定，共100个，从C0到C99。(6)W、S、H为切割锥度时必须给出的机床参数，同样采用不带小数点的格式，单位是m。(7)E为加工延时，单位为ms，采用不带小数点的格式，例如E100表示延时100 ms。第章 数控电火花线切割加工及编程 2.常用编程指令常用编程指令1)工件起始点设置(G92)工件起始点设置指令用于设置加工程序在所选坐标系中的起始点坐标，其指令格式与数控铣削加工中的G92指令格式完全相同。G92后面直接写X和Y坐标值，设定当前位置在所选坐标系中的起始点坐标值，该坐标值一般作为加工程序的起始点。与数控铣削加工不同的是：对于线切割加工，在用G54G59
49、设定的工件坐标系中，依然需要用G92设置加工程序在所选坐标系中的起始点坐标。第章 数控电火花线切割加工及编程 例例5.7 工件坐标系已用G54设置，加工程序的起始点坐标设置为(10,10)，用直线插补移动到(30，30)的位置，其程序如下：G54；G90；绝对坐标编程(绝对坐标和相对坐标编程指令格式与数控铣削加工完全相同)G92 X10000 Y10000；设定电极丝当前位置在所选坐标系中的坐标值为(10，10)，相当于确定工件原点G01 X30000 Y30000；直线插补移动到(30，30)第章 数控电火花线切割加工及编程 2)快速定位(G00 或G0)快速定位指令用于在线切割机床不放电的
50、情况下，使指定的坐标轴以快速运动方式从当前所在位置移动到指令给出的目标位置，只能用于快速定位，不能用于切削加工。例例5.8 “G90 G0 X 1000 Y2000；”表示使电极丝快速移动到(1,2)坐标的位置。注意G00指令有效时，一般还没有穿丝。如果在一条快速定位指令中包含X、Y、U、V，则机床将按X、Y、U、V的顺序移动各坐标轴。第章 数控电火花线切割加工及编程 3)直线插补(G01或G1)编程格式：G01 X Y；平面二维轮廓的直线插补G01 X_ Y_ U_ V_；锥度轮廓的直线插补与数控铣削加工不同的是，线切割加工中的直线插补和圆弧插补不要求进给速度指令。第章 数控电火花线切割加工
