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1、电火花线切割加工电火花线切割加工一一.电火花线切割加工的原理电火花线切割加工的原理 电火花线切割加工与电火花成形加工的基本原电火花线切割加工与电火花成形加工的基本原理一样，都是基于电极间脉冲放电时的电火花腐理一样，都是基于电极间脉冲放电时的电火花腐蚀原理，实现零部件的加工。不同的是，电火花蚀原理，实现零部件的加工。不同的是，电火花线切割加工不需要制造复杂的成形电极，而是利线切割加工不需要制造复杂的成形电极，而是利用移动的细金属丝（钼丝或铜丝）作为工具电极，用移动的细金属丝（钼丝或铜丝）作为工具电极，工件按照预定的轨迹运动，工件按照预定的轨迹运动，“切割切割”出所需要的出所需要的各种尺寸和形状。
2、各种尺寸和形状。第一节第一节 电火花线切割加工的原理、特点、应用电火花线切割加工的原理、特点、应用二、特点二、特点1 1）不需要制造复杂的成形电极、工件材料的预加工量少。）不需要制造复杂的成形电极、工件材料的预加工量少。2 2）能够方便快捷地加工薄壁、窄槽、异形孔等复杂结构零件。）能够方便快捷地加工薄壁、窄槽、异形孔等复杂结构零件。3 3）一般采用精规准一次加工成形，在加工过程中大都不需要转）一般采用精规准一次加工成形，在加工过程中大都不需要转换加工规准。换加工规准。4 4）由于采用移动的长电极丝进行加工，使单位长度电极丝的损）由于采用移动的长电极丝进行加工，使单位长度电极丝的损耗较少，从而对
3、加工精度的影响比较小。耗较少，从而对加工精度的影响比较小。5 5）工作液多采用水基乳化液，很少使用煤油，不易引燃起火，）工作液多采用水基乳化液，很少使用煤油，不易引燃起火，容易实现安全无人操作运行。容易实现安全无人操作运行。6 6）只对工件进行图形轮廓加工，余料还可利用。）只对工件进行图形轮廓加工，余料还可利用。7 7）脉冲电源的加工电流较小，脉宽较窄，属于中、精加工范畴。）脉冲电源的加工电流较小，脉宽较窄，属于中、精加工范畴。三、应用三、应用1 1）适用于各种形式的冲裁模及挤压模、粉末冶金模、）适用于各种形式的冲裁模及挤压模、粉末冶金模、塑压模等。塑压模等。2 2）高硬度材料零件和特殊结构零
4、件的加工。如电子器）高硬度材料零件和特殊结构零件的加工。如电子器件、仪器仪表、电机电器、钟表等零件。件、仪器仪表、电机电器、钟表等零件。3 3）特殊形状零件的加工。微细孔槽、任意曲线、窄缝。）特殊形状零件的加工。微细孔槽、任意曲线、窄缝。4 4）加工电火花成形加工用的铜、铜钨、银钨合金等材）加工电火花成形加工用的铜、铜钨、银钨合金等材料电极。料电极。5 5）加工成型刀、样板。）加工成型刀、样板。6 6）各种导电材料，特别是稀有贵重金属的切断。）各种导电材料，特别是稀有贵重金属的切断。第二节第二节 电火花线切割加工机床电火花线切割加工机床 电火花线切割加工设备主要由机床本体、脉冲电源、电火花线切
5、割加工设备主要由机床本体、脉冲电源、控制系统、工作液循环系统和机床附件等几部分组成。控制系统、工作液循环系统和机床附件等几部分组成。一、机床本体一、机床本体 机床本体由床身、坐标工作台、运丝机构、丝架、工作液机床本体由床身、坐标工作台、运丝机构、丝架、工作液箱、附件和夹具等几部分组成。箱、附件和夹具等几部分组成。1.1.机床床身：一般为铸件、是坐标工作台、走丝机构及丝架机床床身：一般为铸件、是坐标工作台、走丝机构及丝架的支承和固定基础。的支承和固定基础。2.2.坐标工作台：一般采用坐标工作台：一般采用“十十”字滑板、滚动导轨和丝杆传字滑板、滚动导轨和丝杆传动副将电动机的旋转运动变为工作台的直线
6、运动，通过两个动副将电动机的旋转运动变为工作台的直线运动，通过两个坐标方向各自的进给移动，可合成获得各种平面图形曲线轨坐标方向各自的进给移动，可合成获得各种平面图形曲线轨迹。迹。主要有拖板、导轨、丝杆运动副、齿轮或蜗轮传动副四部主要有拖板、导轨、丝杆运动副、齿轮或蜗轮传动副四部分组成。分组成。拖板：有上拖板、中拖板、下拖板、工作台四部分组成。拖板：有上拖板、中拖板、下拖板、工作台四部分组成。坐标工作台依靠拖板在导轨上运动，实现坐标工作台依靠拖板在导轨上运动，实现X-YX-Y方向运动。方向运动。导轨：坐标工作台的纵、横拖板是沿着导轨往复移动。导轨：坐标工作台的纵、横拖板是沿着导轨往复移动。因此对
7、导轨的精度、刚度和耐磨性有较高的要求。此外导轨因此对导轨的精度、刚度和耐磨性有较高的要求。此外导轨还应使拖板运动灵活、平稳。还应使拖板运动灵活、平稳。丝杆传动副：将传动电机的旋转运动改变为拖板的直线丝杆传动副：将传动电机的旋转运动改变为拖板的直线位移运动。位移运动。齿轮副或蜗轮副：步进电机与丝杆间的传动通常是采用齿轮副或蜗轮副：步进电机与丝杆间的传动通常是采用齿轮副来实现。步进电机主轴上的主动齿轮改变转动方向时，齿轮副来实现。步进电机主轴上的主动齿轮改变转动方向时，会出现传动空程，应采取措施减少或消除齿轮传动空程。会出现传动空程，应采取措施减少或消除齿轮传动空程。3.3.走丝机构：走丝机构主要
8、用来带动电极丝按一定线速度移走丝机构：走丝机构主要用来带动电极丝按一定线速度移动且保持一定的张力，并将电极丝整齐地排绕在贮丝筒或线动且保持一定的张力，并将电极丝整齐地排绕在贮丝筒或线盘上。盘上。对走丝机构的要求：对走丝机构的要求：快速走丝机构的贮丝筒或线盘转动时，还要进行相应的轴快速走丝机构的贮丝筒或线盘转动时，还要进行相应的轴向移动，以保证电极丝整齐地排绕在贮丝筒或线盘上。向移动，以保证电极丝整齐地排绕在贮丝筒或线盘上。贮丝筒或线盘的径向跳动和轴向窜动量要小。贮丝筒或线盘的径向跳动和轴向窜动量要小。贮丝筒或线盘能正反向旋转，电极丝的走丝速度在贮丝筒或线盘能正反向旋转，电极丝的走丝速度在0 0
9、10 10 m/sm/s范围内无级可有级可调，或恒速运动。范围内无级可有级可调，或恒速运动。走丝机构与床身要相互绝缘。走丝机构与床身要相互绝缘。传动齿轮副、丝杆副应具备润滑措施。传动齿轮副、丝杆副应具备润滑措施。4.4.锥度切割装置：为了切割落料角的冲模和某些有锥度的锥度切割装置：为了切割落料角的冲模和某些有锥度的内外表面，有些线切割机床具有锥度切割功能。实现锥度切内外表面，有些线切割机床具有锥度切割功能。实现锥度切割的方法有多种，下面只介绍两种。割的方法有多种，下面只介绍两种。1)1)偏移式丝架偏移式丝架 对电极丝起支撑作用，并使电极丝工作部分与工作台平面对电极丝起支撑作用，并使电极丝工作部
10、分与工作台平面保持一定的几何角度。它与走丝机构组成了电极丝的运动系保持一定的几何角度。它与走丝机构组成了电极丝的运动系统。统。对丝架的要求：对丝架的要求：具有足够的刚度和强度，在电极丝运动时，不出现振动具有足够的刚度和强度，在电极丝运动时，不出现振动和变形。和变形。丝架的导轮有较高的运动精度、径向偏摆和轴向窜动不丝架的导轮有较高的运动精度、径向偏摆和轴向窜动不超过超过5m5m。导轮与丝架本体、丝架与床身之间有良好的绝缘性能。导轮与丝架本体、丝架与床身之间有良好的绝缘性能。导轮运动组合件有密封措施，防止带有大量放电产物和导轮运动组合件有密封措施，防止带有大量放电产物和杂质的工作液进入导轮轴承。杂
11、质的工作液进入导轮轴承。丝架不但能保证电极丝垂直于工作台平面，还具备使电丝架不但能保证电极丝垂直于工作台平面，还具备使电极丝按给定要求，保持与工作台平面成一定几何角度的功能。极丝按给定要求，保持与工作台平面成一定几何角度的功能。图图3-5a3-5a为上（或下）丝臂平动法，上（或下）丝臂沿为上（或下）丝臂平动法，上（或下）丝臂沿x x、y y方向平移，此法锥度不宜过大。否则钼丝易拉断，导轮易磨方向平移，此法锥度不宜过大。否则钼丝易拉断，导轮易磨损，工件上有一定的加工圆角。损，工件上有一定的加工圆角。图图3-5b3-5b为上、下丝臂同时绕一定中心移动的方法，如果模具为上、下丝臂同时绕一定中心移动的
12、方法，如果模具刃口放在中心刃口放在中心“O O”上，则加工圆角近似为电极丝半径。此法上，则加工圆角近似为电极丝半径。此法加工锥度也不宜过大。加工锥度也不宜过大。图图3-5c3-5c为上、下丝臂分别沿导轮径向平动相轴向摆动的方为上、下丝臂分别沿导轮径向平动相轴向摆动的方法，此法加工锥度不影响导轮磨损。最大切割锥度通常可达法，此法加工锥度不影响导轮磨损。最大切割锥度通常可达5 5。（2 2）双坐标联动装置）双坐标联动装置 在低速走丝线切割机床上广泛采用，在低速走丝线切割机床上广泛采用，主要依靠上导向器亦能作纵横两轴（称主要依靠上导向器亦能作纵横两轴（称u u、v v轴）驱动，与工轴）驱动，与工作台
13、作台x x、y y轴在一起构成轴在一起构成NCNC四轴同时控制（图四轴同时控制（图3-63-6），这种方式），这种方式的自由度很大，依靠功能丰富的软件，可以实现上下异形截的自由度很大，依靠功能丰富的软件，可以实现上下异形截面形状的加工。最大的倾斜角度一般为土面形状的加工。最大的倾斜角度一般为土5 5，有的甚至可达，有的甚至可达3030（与工件厚度有关）。在锥度加工时，保持导向间距（与工件厚度有关）。在锥度加工时，保持导向间距（上下导向器与电极丝接触点之间的直线距离）一定，是获（上下导向器与电极丝接触点之间的直线距离）一定，是获得高精度的主要因素，为此有的机床具有得高精度的主要因素，为此有的机床
14、具有Z Z轴设置功能，并且轴设置功能，并且一般采用圆孔方式的无方向性导向器。一般采用圆孔方式的无方向性导向器。二、脉冲电源二、脉冲电源 由于受到表面粗糙度限制和电极丝允许承载的放电电流限由于受到表面粗糙度限制和电极丝允许承载的放电电流限制，单个脉冲放电能量较小，故线切割加工脉冲电源的脉宽制，单个脉冲放电能量较小，故线切割加工脉冲电源的脉宽较窄（较窄（2 26060s s），平均电流一般较小（），平均电流一般较小（1 15A5A），而脉冲），而脉冲频率较高。频率较高。三、工作液循环系统三、工作液循环系统 目前，快走丝线切割工作液广泛采用的是乳化液，其加工目前，快走丝线切割工作液广泛采用的是乳化液
15、，其加工速度快。慢走丝线切割机床采用的工作液是去离子水和煤油。速度快。慢走丝线切割机床采用的工作液是去离子水和煤油。工作液循环装置一般由工作液泵、液箱、过滤器、管道和流工作液循环装置一般由工作液泵、液箱、过滤器、管道和流量控制阀等组成。对快速走丝机床，通常采用浇注式供液方量控制阀等组成。对快速走丝机床，通常采用浇注式供液方式，而对慢速走丝机床，近年来有些采用浸泡式供液方式。式，而对慢速走丝机床，近年来有些采用浸泡式供液方式。控控制制系系统统是是进进行行电电火火花花线线切切割割加加工工的的重重要要环环节节。控控制制系系统统的的稳稳定定性性及及自自动动化化程程度度都都直直接接影影响响到到加加工工工
16、工艺艺指指标标和和工工人人的的劳劳动动强强度。度。控控制制系系统统的的主主要要作作用用是是在在电电火火花花线线切切割割加加工工过过程程中中，按按加加工工要要求求自自动动控控制制电电极极丝丝相相对对工工件件的的运运动动轨轨迹迹和和进进给给速速度度，来来实实现现对对工工件件的的形形状状和和尺尺寸寸加加工工。亦亦即即当当控控制制系系统统使使电电极极丝丝相相对对于于工工件件按按一一定定轨轨迹迹运运动动时时，同同时时还还应应该该实实现现进进给给速速度度的的自自动动控控制制，以以维维持持正正常常的的稳稳定定切切割割加加工工。后后者者是是根根据据放放电电间间隙隙大大小小与与放放电电状态自动控制的，使进给速度
17、与工件材料的蚀除速度相平衡。状态自动控制的，使进给速度与工件材料的蚀除速度相平衡。第三节第三节 电火花线切割加工控制系统电火花线切割加工控制系统 电电火火花花线线切切割割机机床床控控制制系系统统的的具具体体功功能能包包括括：轨轨迹迹控控制制和和加加工工控控制制，此此外外还还有有走走丝丝机机构构控控制制、机机床床操操作作控控制制以以及及其其它它辅辅助助控制等。控制等。一、轨迹控制系统一、轨迹控制系统 1.1.作作用用：按按加加工工要要求求自自动动控控制制电电极极丝丝相相对对工工件件的的运运动动轨轨迹迹，以便对材料进行形状与尺寸加工。以便对材料进行形状与尺寸加工。2.2.类类型型：主主要要有有靠靠
18、模模仿仿型型控控制制、光光电电跟跟踪踪控控制制、数数字字程程度度控控制三种类型。制三种类型。(1)(1)靠模仿型控制靠模仿型控制 是是电电火火花花线线切切割割加加工工设设备备早早期期的的控控制制方方法法。需需要要预预先先制制作作靠靠模，然后把靠模仿与工件材料经过绝缘垫装夹在一起，在靠模模，然后把靠模仿与工件材料经过绝缘垫装夹在一起，在靠模 控制系统的作用下，电极丝将沿着靠模的边缘运动，同时与控制系统的作用下，电极丝将沿着靠模的边缘运动，同时与工件材料进行脉冲放电，结果就在工件材料上切割出与靠模同工件材料进行脉冲放电，结果就在工件材料上切割出与靠模同样形状的工件。样形状的工件。(2)(2)光电跟
19、踪控制光电跟踪控制 是采用光电跟踪仿型控制技术来控制切割轨迹的，无须象靠是采用光电跟踪仿型控制技术来控制切割轨迹的，无须象靠模仿型控制那样，要预先制作精密的靠模，而是按一定比例和模仿型控制那样，要预先制作精密的靠模，而是按一定比例和要求画出工件的轮廓图线，就能自动跟踪图线切割出与图线形要求画出工件的轮廓图线，就能自动跟踪图线切割出与图线形状一样的工件。状一样的工件。(3)(3)数字程序控制系统数字程序控制系统 与靠模仿型、光电跟踪控制不同，它无须制造精密的靠模和与靠模仿型、光电跟踪控制不同，它无须制造精密的靠模和描画精确的放大图，而是根据工件的形状与尺寸，按照一定的描画精确的放大图，而是根据工
20、件的形状与尺寸，按照一定的格式编排程序后用计算机进行直接控制加工。格式编排程序后用计算机进行直接控制加工。3.3.数字程序控制基本原理数字程序控制基本原理 常见图形均可分为直线和圆弧的组合。用数字控制技术来控常见图形均可分为直线和圆弧的组合。用数字控制技术来控制直线和圆弧组合成的轨迹，有逐点比较法、数字积分法、矢制直线和圆弧组合成的轨迹，有逐点比较法、数字积分法、矢量判别法和最小偏差法等。数控线切割大多采用简单易行的逐量判别法和最小偏差法等。数控线切割大多采用简单易行的逐点比较法。点比较法。逐点比较法每进给一步，都要经过四个节拍：逐点比较法每进给一步，都要经过四个节拍：(1)(1)偏差判别：判
21、别加工点对规定图线的偏离位置，以决定拖偏差判别：判别加工点对规定图线的偏离位置，以决定拖板的走向；板的走向；(2)(2)拖板进给：控制纵拖板或横拖板进给一步，向规定的图线拖板进给：控制纵拖板或横拖板进给一步，向规定的图线逼近；逼近；(3)(3)偏差计算：对新的加工点进行计算，得出反映偏差位置情偏差计算：对新的加工点进行计算，得出反映偏差位置情况的偏差，作为下一步判别的依据；况的偏差，作为下一步判别的依据；(4)(4)终点判别：当进给一步并完成偏差计算之后，应判断是否终点判别：当进给一步并完成偏差计算之后，应判断是否到达图线终点。到达图线终点。如果已经到达终点，则发出停止进给命令，否则，继续重复
22、如果已经到达终点，则发出停止进给命令，否则，继续重复前面的工作节拍。前面的工作节拍。二、加工控制系统二、加工控制系统 加工控制系统功能很多，主要有：进给控制、短路回退、间加工控制系统功能很多，主要有：进给控制、短路回退、间隙补偿、图形缩放旋转平移、适应控制、自动找中心和信息显隙补偿、图形缩放旋转平移、适应控制、自动找中心和信息显示。示。三、电火花线切割编程三、电火花线切割编程线切割加工的步骤线切割加工的步骤 目目前前生生产产的的线线切切割割加加工工机机床床都都有有计计算算机机自自动动编编程程功功能能，即即可可以以将将线线切切割割加加工工的的轨轨迹迹图图形形自自动动生生成成机机床能够识别的程序。
23、床能够识别的程序。线线切切割割程程序序与与其其它它数数控控机机床床的的程程序序相相比比，有有如如下下特点：特点：(1)(1)线切割程序普遍较短，很容易读懂。线切割程序普遍较短，很容易读懂。(2)(2)国内线切割程序常用格式有国内线切割程序常用格式有3B(3B(个别扩充为个别扩充为4B4B或或5B)5B)格式和格式和ISOISO格式。其中慢走丝机床普遍采用格式。其中慢走丝机床普遍采用ISOISO格式，快走丝机床大部分采用格式，快走丝机床大部分采用3B3B格式。格式。（一）线切割（一）线切割3B3B代码程序格式代码程序格式 线切割加工轨迹图形是由直线和圆弧组成的，线切割加工轨迹图形是由直线和圆弧组
24、成的，它们的它们的3B3B程序指令格式如下表所示。程序指令格式如下表所示。表表3B3B程序指令格式程序指令格式 注注：B B为为分分隔隔符符，它它的的作作用用是是将将X X、Y Y、J J数数码码区区分分开开来来；X X、Y Y直直线线的的终终点点或或圆圆弧弧起起点点的的坐坐标标值值；J J为为加加工工线线段段的的计计数长度；数长度；G G为加工线段计数方向；为加工线段计数方向；Z Z为加工指令。为加工指令。1.1.直线的直线的3B3B代码编程代码编程 1)x1)x，y y值的确定值的确定 (1)(1)以以直直线线的的起起点点为为原原点点，建建立立正正常常的的直直角角坐坐标标系，系，x x，y
25、 y表示直线终点的坐标绝对值，单位为表示直线终点的坐标绝对值，单位为m m。(2)(2)在在直直线线3B3B代代码码中中，x x，y y值值主主要要是是确确定定该该直直线线的的斜斜率率，所所以以可可将将直直线线终终点点坐坐标标的的绝绝对对值值除除以以它它们们的的最大公约数作为最大公约数作为x x，y y的值，以简化数值。的值，以简化数值。(3)(3)若若直直线线与与X X或或Y Y轴轴重重合合，为为区区别别一一般般直直线线，x x，y y均可写作均可写作0 0，且在，且在B B后可不写。后可不写。2)G 2)G的确定的确定 G G用用来来确确定定加加工工时时的的计计数数方方向向，分分GxGx和
26、和GyGy。直直线线编编程程的的计计数数方方向向的的选选取取方方法法是是：以以要要加加工工的的直直线线的的起起点点为为原原点点，建建立立直直角角坐坐标标系系，取取该该直直线线终终点点坐坐标标绝绝对对值值大大的的坐坐标标轴轴为为计计数数方方向向。具具体体确确定定方方法法为为：若若终终点点坐坐标标为为(x(xe e，y ye e)，令令x=|xx=|xe e|，y=|yy=|ye e|，若若yxyxyx，则则G=Gy G=Gy(如如图图(b)(b)所所示示)；若若y=xy=x，则则在在一一、三三象象限限取取G=GyG=Gy，在在二二、四四象象限限取取G=GxG=Gx。由由上上可可见见，计计数数方方
27、向向的的确确定定以以4545线线为为界界，取取与与终终点点处走向较平行的轴作为计数方向，具体可参见处走向较平行的轴作为计数方向，具体可参见图图(c)(c)。G G的确定的确定 3)J3)J的确定的确定 J J为为计计数数长长度度，以以mm为为单单位位。以以前前编编程程应应写写满满六六位位数数，不不足足六位前面补零，现在的机床基本上可以不用补零。六位前面补零，现在的机床基本上可以不用补零。J J的的取取值值方方法法为为：由由计计数数方方向向G G确确定定投投影影方方向向，若若G=GxG=Gx，则则将将直直线线向向X X轴轴投投影影得得到到长长度度的的绝绝对对值值即即为为J J的的值值；若若G=G
28、yG=Gy，则则将将直直线向线向Y Y轴投影得到长度的绝对值即为轴投影得到长度的绝对值即为J J的值。的值。4)Z4)Z的确定的确定 加加工工指指令令Z Z按按照照直直线线走走向向和和终终点点的的坐坐标标不不同同可可分分为为L L1 1、L L2 2、L L3 3、L L4 4，其其中中与与+X+X轴轴重重合合的的直直线线算算作作L L1 1，与与-X-X轴轴重重合合的的直直线线算算作作L L3 3，与，与+Y+Y轴重合的直线算作轴重合的直线算作L L2 2，与，与-Y-Y轴重合的直线算作轴重合的直线算作L L4 4。2.2.圆弧的圆弧的3B3B代码编程代码编程 1)x1)x，y y值的确定值
29、的确定 以圆弧的圆心为原点，建立正常的直角坐标系，以圆弧的圆心为原点，建立正常的直角坐标系，x x，y y表示圆弧起点坐标的绝对值，单位为表示圆弧起点坐标的绝对值，单位为mm。图图 (a)(a)中，中，x=30000 x=30000，y=40000y=40000；图；图 (b)(b)中，中，x=40000,y=30000 x=40000,y=300002)G2)G的确定的确定 G G用用来来确确定定加加工工时时的的计计数数方方向向，分分GxGx和和GyGy。圆圆弧弧编编程程的的计计数数方方向向的的选选取取方方法法是是：以以某某圆圆心心为为原原点点建建立立直直角角坐坐标标系系，取取终终点点坐坐标
30、标绝绝对对值值小小的的轴轴为为计计数数方方向向。具具体体确确定定方方法法为为：若若圆圆弧弧终终点点坐坐标标为为(xe(xe，ye)ye)，令令x=|xe|x=|xe|，y=|ye|y=|ye|，若若yxyxyx，则则G=Gx G=Gx(如如图图(b)(b)所所示示)；若若y=xy=x，则则GxGx、GyGy均可。均可。由上可见，圆弧计数方向由圆弧终点的坐标绝对值大小决定，由上可见，圆弧计数方向由圆弧终点的坐标绝对值大小决定，其确定方法与直线刚好相反，即取与圆弧终点处走向较平行的其确定方法与直线刚好相反，即取与圆弧终点处走向较平行的轴作为计数方向，具体可参见轴作为计数方向，具体可参见图图(c)(
31、c)。3)J3)J的确定的确定 圆圆弧弧编编程程中中J J的的取取值值方方法法为为：由由计计数数方方向向G G确确定定投投影影方方向向，若若G=GxG=Gx，则则将将圆圆弧弧向向X X轴轴投投影影；若若G=GyG=Gy，则则将将圆圆弧弧向向Y Y轴轴投投影影。J J值值为为各各个个象象限限圆圆弧弧投投影影长长度度绝绝对对值值的的和和。如如在在图图 (a)(a)、(b)(b)中，中，J1J1、J2J2、J3J3大小分别如图中所示，大小分别如图中所示，J=|J1|+|J2|+|J3|J=|J1|+|J2|+|J3|。4)Z4)Z的确定的确定 加工指令加工指令Z Z按照第一步进入的象限可分为按照第一
32、步进入的象限可分为R1R1、R2R2、R3R3、R4R4；按切割的走向可分为顺圆；按切割的走向可分为顺圆S S和逆圆和逆圆N N，于是共有，于是共有8 8种指令：种指令：SR1SR1、SR2SR2、SR3SR3、SR4SR4、NR1NR1、NR2NR2、NR3NR3、NR4NR4，具体可参考下，具体可参考下图。图。Z Z的确定的确定例例1 1 请写出下图所示轨迹的请写出下图所示轨迹的3B3B程序。程序。解解 对图对图 (a)(a)，起点为，起点为A A，终点为，终点为B B，J=J1+J2+J3+J4=10000+50000+50000+20000=130000J=J1+J2+J3+J4=10
33、000+50000+50000+20000=130000故其故其3B3B程序为：程序为：B30000 B40000 B130000 GY NR1B30000 B40000 B130000 GY NR1对图对图 (b)(b)，起点为，起点为B B，终点为，终点为A A，J=J1+J2+J3+J4=40000+50000+50000+30000=170000J=J1+J2+J3+J4=40000+50000+50000+30000=170000故其故其3B3B程序为：程序为：40000 B30000 B170000 GX SR440000 B30000 B170000 GX SR4例例2 2 用用
34、3B3B代代码码编编制制加加工工图图所所示示的的线线切切割割加加工工程程序序。已已知知线线切切割割加加工工用用的的电电极极丝丝直直径径为为0.18 0.18 mmmm，单单边边放放电电间间隙隙为为0.01 0.01 mmmm，图图中中A A点点为为穿穿丝丝孔孔，加加工工方方向向沿沿A AB BC CD DE EF FG GH HA A进行。进行。线切割切割图形线切割切割图形 解解 (1)(1)分分析析。现现用用线线切切割割加加工工凸凸模模状状的的零零件件图图，实实际际加加工工中中由由于于钼钼丝丝半半径径和和放放电电间间隙隙的的影影响响，钼钼丝丝中中心心运运行行的的轨轨迹迹形形状状如如图图 (b
35、)(b)中中虚虚线线所所示示，即即加加工工轨轨迹迹与与零零件件图图相相差差一一个个补补偿偿量量，补补偿偿量量的的大大小小为为在在加加工工中中需需要要注注意意的的是是EFEF圆圆弧弧的的编编程程，圆圆弧弧EF(EF(如如图图 (a)(a)所所示示)与与圆圆弧弧EF(EF(如如图图 (b)(b)所所示示)有有较较多多不不同同点点，它它们们的的特特点点比比较较如如下表所示。下表所示。表表 圆弧圆弧EFEF和和EFEF特点比较表特点比较表(2)计计算算并并编编制制圆圆弧弧EF的的3B代代码码。在在图图(b)中中，最最难难编编制制的是圆弧的是圆弧EF，其具体计算过程如下：，其具体计算过程如下：以以圆圆弧
36、弧EF的的圆圆心心为为坐坐标标原原点点，建建立立直直角角坐坐标标系系，则则E点点的坐标为：的坐标为：=0.1mm =。根据对称原理可得根据对称原理可得F的坐标为的坐标为(-19.900，0.1)。根根据据上上述述计计算算可可知知圆圆弧弧EF的的终终点点坐坐标标的的Y的的绝绝对对值值小小，所以计数方向为所以计数方向为Y。圆弧圆弧EF在第一、二、三、四象限分别向在第一、二、三、四象限分别向Y轴投影得到长轴投影得到长度的绝对值分别为度的绝对值分别为0.1 mm、19.9 mm、19.9 mm、0.1 mm，故，故J=40000。圆圆弧弧EFEF首首先先在在第第一一象象限限顺顺时时针针切切割割，故故加
37、加工工指指令为令为SR1SR1。由上可知，圆弧由上可知，圆弧EFEF的的3B3B代码为代码为 (3)(3)经经过过上上述述分分析析计计算算，可可得得轨轨迹迹形形状状的的3B3B程程序序，如下表所示。如下表所示。表表 切割轨迹切割轨迹3B3B程序程序一、主要工艺指标一、主要工艺指标1 1切割速度切割速度 线切割加工中的切割速度是指在保证一定的表线切割加工中的切割速度是指在保证一定的表面粗糙度的切割过程中，面粗糙度的切割过程中，单位时间内电极丝中心线单位时间内电极丝中心线在工件上切过的面积的总和，单位为在工件上切过的面积的总和，单位为mmmm2 2/min/min。最高。最高切割速度是指在不计切割
38、方向和表面粗糙度等条件切割速度是指在不计切割方向和表面粗糙度等条件下，所能达到的最大切割速度。通常快走丝线切割下，所能达到的最大切割速度。通常快走丝线切割加工的切割速度为加工的切割速度为404080mm80mm2 2/min/min。第四节第四节 电火花线切割加工工艺规律电火花线切割加工工艺规律2 2加工精度加工精度 加工精度是指所加工工件的尺寸精度、形状精度加工精度是指所加工工件的尺寸精度、形状精度和位置精度的总称。加工精度是一项综合指标，它包和位置精度的总称。加工精度是一项综合指标，它包括切割轨迹的控制精度、机械传动精度、工件装夹定括切割轨迹的控制精度、机械传动精度、工件装夹定位精度以及脉
39、冲电源参数的波动、电极丝的直径误差位精度以及脉冲电源参数的波动、电极丝的直径误差、损耗与抖动、工作液脏污程度的变化、加工操作者、损耗与抖动、工作液脏污程度的变化、加工操作者的熟练程度等对加工精度的影响。快速走丝线切割的的熟练程度等对加工精度的影响。快速走丝线切割的可控加工精度在可控加工精度在0.010.010.02mm0.02mm左右，低速走丝线切割左右，低速走丝线切割可达可达0.0050.0050.0020.002m m左右。左右。3 3表面粗糙度表面粗糙度 表表面面粗粗糙糙度度常常用用轮轮廓廓算算术术平平均均偏偏差差Ra(m)Ra(m)来来表表示示，快快速速走走丝丝线线切切割割一一般般的的
40、表表面面粗粗糙糙度度为为Ra5Ra52.52.5m m，最最佳佳也也只只有有1 1m m左左右右。低低速速走走丝丝线线切切割割一一般般可可达达Ra1.25Ra1.25m m，最最佳佳可可达达Ra0.2Ra0.2m m4 4电极丝损耗量电极丝损耗量 对对快快走走丝丝机机床床，电电极极丝丝损损耗耗量量用用电电极极丝丝在在切切割割10 10 000 000 mmmm2 2面面积积后后电电极极丝丝直直径径的的减减少少量量来来表表示示，一一般般减减小小量量不不应应大大于于0.01 0.01 mmmm。对对慢慢走走丝丝机机床床，由由于于电电极极丝丝是是一一次次性性的的，故故电电极丝损耗量可忽略不计。极丝损
41、耗量可忽略不计。1 1放电峰值电流对工艺指标的影响放电峰值电流对工艺指标的影响 放放电电峰峰值值电电流流增增大大，单单个个脉脉冲冲能能量量增增多多，工工件件放放电电痕痕迹迹增增大大，故故切切割割速速度度迅迅速速提提高高，表表面面粗粗糙糙度度数数值值增增大大，电电极极丝丝损损耗耗增增大大，加加工工精精度度有有所所下下降降。因因此此第第一一次次切切割割加加工工及及加加工工较较厚厚工工件件时时取取较较大的放电峰值电流。大的放电峰值电流。放放电电峰峰值值电电流流不不能能无无限限制制增增大大，当当其其达达到到一一定定临临界界值值后后，若若再再继继续续增增大大峰峰值值电电流流，则则加加工工的的稳稳定性变差
42、，加工速度明显下降，甚至断丝。定性变差，加工速度明显下降，甚至断丝。二、电参数对工艺指标的影响二、电参数对工艺指标的影响2 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 在在其其他他条条件件不不变变的的情情况况下下，增增大大脉脉冲冲宽宽度度，线线切切割割加加工工的的速速度度提提高高，表表面面粗粗糙糙度度变变差差。这这是是因因为为当当脉脉冲冲宽宽度度增增加加时时，单单个个脉脉冲冲放放电电能能量量增增大大，放放电电痕痕迹迹会会变变大大。同同时时，随随着着脉脉冲冲宽宽度度的的增增加加，电电极极丝丝损损耗耗也也变变大大。因因为为脉脉冲冲宽宽度度增增加加，正正离离子子对对电电极极丝丝的的轰轰击击加
43、加强强，结结果果使使得得接接负极的电极丝损耗变大。负极的电极丝损耗变大。当当脉脉冲冲宽宽度度增增大大到到一一临临界界值值后后，线线切切割割加加工工速速度度将将随随脉脉冲冲宽宽度度的的增增大大而而明明显显减减小小。因因为为当当脉脉冲冲宽宽度度达达到到一一临临界值后，加工稳定性变差，从而影响了加工速度。界值后，加工稳定性变差，从而影响了加工速度。3 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 在在其其他他条条件件不不变变的的情情况况下下，减减小小脉脉冲冲间间隔隔，脉脉冲冲频频率率将将提提高高，所所以以单单位位时时间间内内放放电电次次数数增增多多，平平均均电电流流增增大大，从而提高了切割速度
44、。从而提高了切割速度。脉脉冲冲间间隔隔在在电电火火花花加加工工中中的的主主要要作作用用是是消消电电离离和和恢恢复复液液体体介介质质的的绝绝缘缘。脉脉冲冲间间隔隔不不能能过过小小，否否则则会会影影响响电电蚀蚀产产物物的的排排出出和和火火花花通通道道的的消消电电离离，导导致致加加工工稳稳定定性性变变差差和和加加工工速速度度降降低低，甚甚至至断断丝丝。当当然然，也也不不是是说说脉脉冲冲间间隔隔越越大大，加加工工就就越越稳稳定定。脉脉冲冲间间隔隔过过大大会会使使加加工工速速度度明明显显降低，严重时不能连续进给，加工变得不稳定。降低，严重时不能连续进给，加工变得不稳定。在电火花成型加工中，脉冲间隔的变化
45、对加工表面粗糙度影在电火花成型加工中，脉冲间隔的变化对加工表面粗糙度影响不大。在线切割加工中，在其余参数不变的情况下，脉冲间响不大。在线切割加工中，在其余参数不变的情况下，脉冲间隔减小，线切割工件的表面粗糙度数值稍有增大。这是因为一隔减小，线切割工件的表面粗糙度数值稍有增大。这是因为一般电火花线切割加工用的电极丝直径都在般电火花线切割加工用的电极丝直径都在0.25 mm0.25 mm以下，放电以下，放电面积很小，脉冲间隔的减小导致平均加工电流增大，致使加工面积很小，脉冲间隔的减小导致平均加工电流增大，致使加工表面粗糙度值增大。表面粗糙度值增大。脉冲间隔的合理选取，与电参数、走丝速度、电极丝直径
46、、脉冲间隔的合理选取，与电参数、走丝速度、电极丝直径、工件材料及厚度有很大关系。因此，在选取脉冲间隔时必须根工件材料及厚度有很大关系。因此，在选取脉冲间隔时必须根据具体情况而定。当走丝速度较快、电极丝直径较大、工件较据具体情况而定。当走丝速度较快、电极丝直径较大、工件较薄时，因排屑条件好，可以适当缩短脉冲间隔时间。反之，则薄时，因排屑条件好，可以适当缩短脉冲间隔时间。反之，则可适当增大脉冲间隔。可适当增大脉冲间隔。综综上上所所述述，电电参参数数对对线线切切割割电电火火花花加加工工的的工工艺艺指指标标的的影响有如下规律：影响有如下规律：(1)(1)加加工工速速度度随随着着加加工工峰峰值值电电流流
47、、脉脉冲冲宽宽度度的的增增大大和和脉脉冲冲间间隔隔的的减减小小而而提提高高，即即加加工工速速度度随随着着加加工工平平均均电电流流的增加而提高。的增加而提高。(2)(2)加工表面粗糙度数值随着加工峰值电流、脉冲宽加工表面粗糙度数值随着加工峰值电流、脉冲宽度的增大及脉冲间隔的减小而增大，不过脉冲间隔对表度的增大及脉冲间隔的减小而增大，不过脉冲间隔对表面粗糙度影响较小。面粗糙度影响较小。实实践践表表明明，在在加加工工中中改改变变电电参参数数对对工工艺艺指指标标影影响响很很大大，必必须须根根据据具具体体的的加加工工对对象象和和要要求求，综综合合考考虑虑各各因因素素及及其其相相互互影影响响关关系系，选选
48、取取合合适适的的电电参参数数，既既优优先先满满足足主主要要加加工工要要求求，又又同同时时注注意意提提高高各各项项加加工工指指标标。例例如如，加加工工精精密密小小零零件件时时，精精度度和和表表面面粗粗糙糙度度是是主主要要指指标标，加加工工速速度度是是次次要要指指标标，这这时时选选择择电电参参数数主主要要满满足足尺尺寸寸精精度度高高、表表面面粗粗糙糙度度好好的的要要求求。又又如如加加工工中中、大大型型零零件件时时，对对尺尺寸寸的的精精度度和和表表面面粗粗糙糙度度要要求求低低一一些些，故故可可选选较较大大的的加加工工峰峰值值电电流流、脉脉冲冲宽宽度度，尽尽量量获获得得较较高高的的加加工工速速度度。此
49、此外外，不不管管加加工工对对象象和和要要求求如如何何，还还需需选选择择适适当当的的脉脉冲冲间间隔隔，以以保保证证加加工工稳稳定定进进行行，提提高高脉脉冲冲利利用用率率。因因此此选选择择电电参参数数值值是是相相当当重重要要的的，只只要要能能客客观观地地运运用用它它们们的的最最佳佳组组合合，就就一一定定能能够够获获得得良良好的加工效果。好的加工效果。（一）电极丝及其材料对工艺指标的影响（一）电极丝及其材料对工艺指标的影响1 1电极丝的选择电极丝的选择 目目前前电电火火花花线线切切割割加加工工使使用用的的电电极极丝丝材材料料有有钼钼丝丝、钨钨丝丝、钨钼合金丝、黄铜丝、铜钨丝等。钨钼合金丝、黄铜丝、铜
50、钨丝等。采用钨丝加工时，可获得较高的加工速度，但放电后丝质采用钨丝加工时，可获得较高的加工速度，但放电后丝质易变脆，容易断丝，故应用较少，只在慢走丝弱规准加工中易变脆，容易断丝，故应用较少，只在慢走丝弱规准加工中尚有使用。钼丝比钨丝熔点低，抗拉强度低，但韧性好，在尚有使用。钼丝比钨丝熔点低，抗拉强度低，但韧性好，在频繁的急热急冷变化过程中，丝质不易变脆、不易断丝。频繁的急热急冷变化过程中，丝质不易变脆、不易断丝。三、三、非电参数对工艺指标的影响非电参数对工艺指标的影响 钨钨钼钼丝丝加加工工效效果果比比前前两两种种都都好好，它它具具有有钨钨、钼钼两两者者的的特特性性，使使用用寿寿命命和和加加工工