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1、第六章第六章 数控特种加工技术数控特种加工技术 第一节第一节 数控电火花成形加工技术数控电火花成形加工技术 电火花加工又称放电加工或电蚀加工。它是利用在一定介质中，通过工具电极和工件电极之间脉冲放电时的电腐蚀作用对工件进行加工的一种工艺方法。一、数控电火花成形加工简介一、数控电火花成形加工简介 （一）数控电火花成形加工原理 如图6-1所示，电火花成形加工的原理是基于工件与工具电极（简称电极）之间脉冲性火花放电时的电腐蚀现象来蚀除多余的金属，以达到零件的加工要求。须具备以下条件：（1）自动进给调节系统保证工件与电极之间经常保持一定距离以形成放电间隙。返回课件首页第1页/共45页第六章第六章 数控
2、特种加工技术数控特种加工技术 （2）加工中工件和电极浸泡在液体介质中，这种液体介质称为工作液。（3）脉冲电源输出单向脉冲电压加在工件和电极上。当电压升高到间隙中工作液的击穿电压时，会使介质在绝缘强度最低处被击穿,产生火花放电,如图6-2（a）所示,瞬间高温使工件和电极表面都被蚀除掉一小块材料形成小的凹坑,如图6-2（b）。脉冲电源提供的脉冲电流波形如图6-3所示。（二）数控电火花成形机床的主要组成 电火花成形加工机床按数控程度分为普通（非数控）电火花成形加工机床和数控电火花成形加工机床。返回课件首页第2页/共45页第六章第六章 数控特种加工技术数控特种加工技术 见图6-1，数控电火花成形加工机
3、床主要由主机、脉冲电源和机床电气系统、数控系统和工作液循环过滤系统等部分组成。1主机及附件 机床主机由床身、立柱、主轴头、工作台等组成。附件包括用以实现工件和电极的装夹、固定和调整其相对位置的机械装置,电极自动交换装置（或）等。可调节工具电极角度的夹头属机床附件。平动头也属机床附件，如图6-4所示。2脉冲电源 脉冲电源的作用是将工频交流电转变成一定频率的定向脉冲电流，提供电火花成形加工所需能量。3数控系统 （1）自动进给调节系统 它的任务是通过改变、调节主轴头（电返回课件首页第3页/共45页第六章第六章 数控特种加工技术数控特种加工技术 极）进给速度,使进给速度接近并等于蚀除速度,以维持一定的
4、“平均”放电间隙,保证电火花加工正常而稳定进行,以获得较好的加工效果。常用自动进给调节系统有电液自动控制系统和电机械式自动进给调节系统,数控电火花机床普遍采用电机械式自动进给调节系统。（2）电火花成形加工单轴数控系统 （3）电火花成形加工多轴数控系统 图6-5为采用X、Z、C多轴联动加工型孔。图（a）为横向X轴伺服进给水平加工圆孔；图（b）为横向X轴和垂直方向Z轴联动加工；图（c）为Z向伺服进给，每加工一个长方孔后，C轴分度转过300（12等分），加工圆周均布的多个长方形孔。返回课件首页第4页/共45页第六章第六章 数控特种加工技术数控特种加工技术 图 6-6为电火花三轴数控摇动加工（指工作台
5、在数控系统控制下向外逐步扩弧运动）型腔。4工作液循环过滤系统 工作液在电火化成形加工中的作用是形成火花击穿放电通道，并在放电结束后迅速恢复间隙的绝缘状态；对放电通道起压缩作用，使放电能量集中；在强迫流动过程中，将电蚀产物从放电间隙中带出来，并对电极和工件表面起到冷却作用。工作液循环过滤系统由工作液箱、液压泵、电机、过滤器、工作液分配器、阀门、油杯等组成，它的作用是强迫一定压力的工作液流经放电间隙将电蚀产物排出，并且对使用过的工作液进行过滤和净化。工作液循环过滤系统的工 作方式有冲油式、抽油式两种，如图6-7所示。返回课件首页第5页/共45页第六章第六章 数控特种加工技术数控特种加工技术 （三）
6、数控电火花成形加工的特点及应用 数控电火花成形加工的特点与应用有如下方面：（1）适合于难切削材料的加工 （2）可加工特殊及复杂形状的零件 （3）直接利用电能、热能进行加工,便于实现加工过程自动控制。（4）主要加工金属等导电材料，但在一定条件下也可加工半导体和非导体材料。（5）加工效率一般较低，电极存在损耗，加工的最小角部半径受限制。返回课件首页第6页/共45页第六章第六章 数控特种加工技术数控特种加工技术 二、数控电火花成形加工的一般工艺规律 电火花成形加工的主要工艺指标有加工速度、加工精度、加工表面质量和电极损耗等，影响这些工艺指标的因素构成电火花成形加工工艺的基本规律。（一）影响材料放电腐
7、蚀的主要因素 为提高电火花加工的生产率、降低电极的损耗，必须了解影响材料放电腐蚀的主要因素。1极性效应 在电火花加工过程中，工件和电极都要受到不同程度的电腐蚀。实践证明,即使工件和电极材料完全相同,也会因为所接电源的极性不同而有不同的蚀除速度,这一现象称为“极性效应”。在生产中常把工件接脉冲电源的正极,称为“正极性加工”或“正极性接法”；反之，工件接脉冲电源的负极称为“负极性加工”或“负极性接法”。由上分析可知,脉冲宽度ti是影响极性效应的一个主要原因,实际加工中,极性效应还受到电极及工件材料、加工介质、电源种类、单个脉冲能量等多种因素的综合影响。在电火花加工中,极性效应返回课件首页第7页/共
8、45页第六章第六章 数控特种加工技术数控特种加工技术 愈显著愈好。要充分利用极性效应，正确选择极性，使工件的蚀除量大于电极的蚀除量，最大限度降低电极损耗。极性的选择主要靠经验或实验确定：当采用短脉冲，如紫铜加工钢ti10s 时加工，应选用正极性加工；当采用长脉冲，如紫铜加工钢ti80s时，应选用负极性加工。2电参数 电参数即为脉冲电源提供给电火花成形加工的脉冲宽度、脉冲间隙和峰值电流。研究结果表明，在连续的电火花加工过程中，工件或工具都存在单个脉冲的蚀除量q与单个脉冲能量WM在一定范围内成正比的关系。某一段时间的总蚀除量q约等于这段时间内单个有效脉冲蚀除量的总和，故正、负极的蚀除速度与单个脉冲
9、能量、脉冲频率成正比。用公式表达为：返回课件首页第8页/共45页第六章第六章 数控特种加工技术数控特种加工技术 单个脉冲放电所释放的能量取决于极间放电电压、放电电流和放电持续时间。实验表明：火花维持电压与脉冲电压幅值、极间距离、以及放电电流大小等的关系不大，因而可以说，单个脉冲能量正比于平均放电电流的大小和电流脉宽，即：WM=k ie ti 提高电蚀除量和生产率的算途径在于：提高脉冲频率f；增加单个脉冲能量WM或者增加单个脉冲平均放电电流ie（对矩形波即为峰值电流Ie）和脉冲宽度ti；减少脉冲间隔t0；设法提高系数Ka、Kc。当然，实际生产时要考虑到这些因素之间的相互制约关系和对其他工艺指标的
10、影响。3金属材料热学常数 金属的热学常数指材料的熔点、沸点、热导率、比热容、熔化热、气化热等。当脉冲放电能量相同时,金属的熔点、沸点、比热容、熔化热、气化热愈高,电蚀量将愈少,愈难加工；另一方面,热导率愈大的金属,由于较多地把瞬时产生的热量传导散失到其它部位,因而降低了本身的蚀除量。返回课件首页第9页/共45页第六章第六章 数控特种加工技术数控特种加工技术 在单个脉冲能量一定时,材料的热学常数和脉冲宽度综合影响电蚀量,脉冲电流峰值Ie愈小,即脉冲宽度ti愈长,散失的热量也愈多,从而减少电蚀量。可见,蚀除量与金属的热学常数、脉冲宽度和单个脉冲能量有密切关系。在脉冲能量一定时,都会有一个使工件电蚀
11、量最大的最佳脉宽,且对于不同材料,其最佳脉宽也不同。一般选择脉冲宽度在其最佳脉宽附近,再加以正确选择极性,可实现“高效低损耗”加工。此外,影响电蚀量的还有工作液、加工过程的稳定性等因素。（二）影响加工精度的主要因素 影响加工精度的工艺因素很多,主要有机床本身的制造精度、工件的装夹精度、电极的制造及装夹精度、电极损耗、放电间隙、加工斜度等因素,这里主要讨论与电火花加工工艺有关的因素。1放电间隙大小及其一致性 电火花加工时,放电间隙能否保持一致外,其大小对加工精度也有影响,尤其是对复杂形状的加工表面,棱角部位电场强度分布不均，间隙越大,影响越严重。如图6-8所示。返回课件首页第10页/共45页第六
12、章第六章 数控特种加工技术数控特种加工技术 2电极的损耗 电火花加工时是将电极的形状和尺寸复制到工件上的，工具电极的损耗对工件尺寸精度和形状精度都有影响。电火花穿孔加工时，电极可以贯穿型孔而补偿电极的损耗，型腔加工时则无法采用这一方法，精密型腔加工时可采用更换电极的方法。3二次放电 二次放电是指已加工表面上由于电蚀产物等地介入而再次引起的一种非正常放电，集中反映在加工深度方向产生斜度和加工棱边棱角变钝等方面,从而影响电火花加工的形状精度。产生加工斜度的情况图6-9所示。目前，电花火加工的精度可达0.010.05mm左右。（三）影响电火花加工表面质量的工艺因素 1表面粗糙度 电火花加工后的表面，
13、是由脉冲放电时所形成的大量凹坑和硬凸边排列重叠而形成的。返回课件首页第11页/共45页第六章第六章 数控特种加工技术数控特种加工技术 在一定的加工条件下，加工表面的粗糙度可用以下经验公式表示 Ra=KRati0.3Ie0.4 由上式可以看出,电蚀表面粗糙度的评定参数Ra随脉冲宽度和电流峰值增大而增大。在一定的加工条件下,脉冲宽度和电流峰值增大使单个脉冲能量增大,电蚀凹坑的断面尺寸也增大,所以表面粗糙度主要取决于单个脉冲能量。单个脉冲能量愈大,表面愈粗糙。要使Ra减小,必须减小单个脉冲能量,但加工速度要下降许多。2表面变质层（电火花加工表层）经电火花加工后的工件表层，由于受瞬时高温作用和工作液的
14、冷却作用，其化学成分和组织结构发生了很大变化，它包括熔化凝固层和热影响层，如图6-10所示。（四）电极 在电火花成形加工过程中,电极是十分重要的部件,对其工艺影响甚大。1电极损耗 电火花成形加工时,电极和工件一样会受到电腐蚀而损耗。电极的损耗是影响加工精度的一个重要因素。减少电极损耗的措施有：返回课件首页第12页/共45页第六章第六章 数控特种加工技术数控特种加工技术 （1）正确选择极性 一般说来，在短脉冲精加工时采用正极性加工，而在长脉冲粗加工时则采用负极加工。（2）利用吸附效应。2电极材料 根据电火花加工原理，可以说任何导电材料都可以用来制作电极，但在生产中应选择损耗小，加工过程稳定，生产
15、率高，机械加工性能良好，来源丰富，价格低廉的材料作电极材料。电极的损耗受电极材料的热物理常数的综合影响。电极材料的熔点、沸点、比热容、熔化热、气化热愈高,加工时损耗愈小,电极材料的热导率愈大,能将瞬时热量传导散失到其它部份,损耗愈小。选择时应根据加工对象、工艺方法、脉冲电源的类型等因素综合考虑。3电极结构 电极结构可分为整体式电极、组合式电极和镶拼电极等三种。（1）整体式电极 整个电极用一块材料加工而成，如图6-11所示，是最常用的结构形式。返回课件首页第13页/共45页第六章第六章 数控特种加工技术数控特种加工技术 （2）组合式电极 在同一工件上有多个型孔或型腔时，在某些情况下可以把多个电极
16、组合在一起，如图6-12所示，一次可同时完成多型孔或型腔的加工。（3）镶拼电极 对形状复杂的电极整体加工有困难时,常将其分成几块,分别加工后再镶拼成整体,这样可节省材料,且便于制造。4电极长度的确定 电极的长度取决于被加工零件的结构形式、型孔或型腔的复杂程度、加工深度、电极使用次数、装夹形式及电极工艺等一系列因素。加工凹模型孔时电极长度可按图6-13进行计算，即：返回课件首页第14页/共45页第六章第六章 数控特种加工技术数控特种加工技术 加工型腔时电极长度h按如图6-14进行计算，即：h=h1+h2 h1=H1+C1H1+C2S-j 三、数控电火花成形加工工艺过程及实例 （一）电加工工艺参数
17、的选定 1电极极性选择 工具电极极性的一般选择原则是：（1）铜电极对钢，或钢电极对钢，选“+”极性；（2）铜电极对铜，或石墨电极对铜，或石墨电极对硬质合金，选“”极性；（3）铜电极对硬质合金，选“+”或“”极性都可以；（4）石墨电极对钢，加工Rmax为15m以下的孔，选“”极性；加工Rmax为15m以上的孔，选“+”极性。2加工脉冲电流峰值Ie和脉冲宽度ti的选择 Ie和ti主要影响加工表面粗糙度、加工速度。这一对参数的选择,主要根据加工经验和所用机床的电源特性进行选择。返回课件首页第15页/共45页第六章第六章 数控特种加工技术数控特种加工技术 3脉冲间隔的选择 脉冲间隔t0主要影响加工效率
18、，但太小t0的会引起放电异常，重点考虑排屑情况，以保证正常加工。（二）提高加工效率的方法 除改善电参数外，提高加工效率还有如下的方法。1工件预加工 2蚀出物去除 在加工区的蚀出物要及时去除,以避免二次放电,影响加工质量和正常的放电加工。蚀出物去除的方式有三种：冲油式、抽油式、喷射式。前两种方式,已在前面的工作液循环过滤系统介绍过,而喷射式主要用于工件或电极不能开工作液孔时。（三）加工方式选定 电火花成形加工方式主要单电极加工、多电极多次加工和摇动加工等,其选择要根据具体情况而定。单电极加工一般用于比较简单的型腔；多电极多次加工的加工时间较长,需电极定位正确,但其工艺参数的选择比较简单；摇动加工
19、用于一些型腔粗糙度和形状精度要求较高的零件。返回课件首页第16页/共45页第六章第六章 数控特种加工技术数控特种加工技术 （四）加工实例 【例题6-1】纪念币模具加工。纪念币尺寸为：38mm，型腔深1.2mm，如图6-15所示。1工艺分析 纪念币的纹路细,要求电极损耗小,另外要求其光泽好。2工艺安排（1）电极：选用电铸电极（2）电极极性：“+”，即负极性加工（3）工件预加工：模板上下面平磨，四边平面用作定位（4）电极安装：以9mm的铜柄作装夹柄并调整其垂直度，要求倾斜度小于0.007mm（5）排屑方法：采用两边喷射，压力为0.3MPa（6）加工条件选择，分粗、半精、精和光整等四次加工，其电参数
20、设定如表6-3所示。返回课件首页第17页/共45页第六章第六章 数控特种加工技术数控特种加工技术 （7）加工机床：三菱M25C6G15型（8）纪念币模具加工数控程序，如表6-4所示。返回课件首页加工阶段脉冲电流峰值Ie（A）脉冲宽度ti（s）脉冲间隔t0（s）加工深度（mm）加工条件序号粗加工1090601.09958半精加工532321.19959精加工216161.169960光整加工1441.29961程 序 段说 明G26Z；电极与工件端面定位G92XYZC；机床各轴设零G90F100；绝对值加工，加工速度初设为100mm/minM80M88；充加工液并保持加工液高度E9958；取出数
21、据库种的第9958号加工条件，即粗加工条件M84；打开加工电源G01Z-1.0；加工方向为Z向，加工深度1.0mmE9959；切换电加工条件，代号为9959，即半精加工条件G01Z-1.1；加工方向为Z向，加工深度1.1mmE9960；切换电加工条件，代号为9960，即精加工条件G01Z-1.16；加工方向为Z向，加工深度1.16mmE9961；切换电加工条件，代号为9961，即光整加工条件G01Z-1.2；加工方向为Z向，加工深度1.2mmM85；关闭加工电源M25G01Z0.；机床主轴Z回零M81M89；放加工液回油箱，取消加工液高度保证功能M02%程序结束第18页/共45页第六章第六章
22、数控特种加工技术数控特种加工技术 返回课件首页程 序 段说 明G26Z；电极与工件端面定位G92XYZC；机床各轴设零G90F100；绝对值加工，加工速度初设为100mm/minM80M88；充加工液并保持加工液高度E9958；取出数据库种的第9958号加工条件，即粗加工条件M84；打开加工电源G01Z-1.0；加工方向为Z向，加工深度1.0mmE9959；切换电加工条件，代号为9959，即半精加工条件G01Z-1.1；加工方向为Z向，加工深度1.1mmE9960；切换电加工条件，代号为9960，即精加工条件G01Z-1.16；加工方向为Z向，加工深度1.16mmE9961；切换电加工条件，代
23、号为9961，即光整加工条件G01Z-1.2；加工方向为Z向，加工深度1.2mmM85；关闭加工电源M25G01Z0.；机床主轴Z回零M81M89；放加工液回油箱，取消加工液高度保证功能M02%程序结束第19页/共45页第六章第六章 数控特种加工技术数控特种加工技术 第第二节节 数控电火花线切割加工技术数控电火花线切割加工技术 电火花线切割加工能弥补电火花成形加工的不足，不用成形电极就能实现微细加工，而且比电火花成形机床操作更方便、效率更高。一、数控电火花线切割加工简介 （一）数控电火花线切割加工原理 电火花线切割加工的加工原理与电火花成形加工基本相同,但加工方式不同,电火花线切割加工采用连续
24、移动的细金属丝作电极,如图6-16所示。（二）数控电火花线切割加工机床分类与基本组成 数控电火花线切割加工机床,根据电极丝运动的方式可分成快速走丝数控电火花线切割加工机床和慢速走丝数控电火花切割机床两大类别。返回课件首页第20页/共45页第六章第六章 数控特种加工技术数控特种加工技术 1快速走丝线切割机床 这种机床采用钼丝（直径0.080.2mm）或铜丝（0.3mm左右）作电极。电极丝在贮丝筒的带动下通过加工缝隙作往复循环运动，一直使用到断线为止，其走丝速度快。2慢走丝数控电火花线切割机床 这种机床的走丝速度一般为3m/min,最高为15m/min。可使用紫铜、黄铜、钨、钼等作为丝电极,其直径
25、约为0.030.35mm。相对慢走丝线切割机床而言,快走丝线切割机床结构简单,价格低廉,且加工生产率较高,精度能满足一般要求,目前在我国生产、使用较为广泛。3数控电火花线切割机床的组成 它主要由机械装置、脉冲电源、工作液供给装置、数控装置和编程装置等组成。()机械装置 它主要由床身、坐标工作台、丝电极驱动装置、工作液箱、附件和夹具等几部分组成。这里仅介绍其中两部分。返回课件首页第21页/共45页第六章第六章 数控特种加工技术数控特种加工技术 坐标工作台 可以有、向移动工作台和U、V形移动工作台，如图6-17所示。丝电极驱动装置 它又称为走丝系统。快走丝线切割机床丝电极驱动装置，如图6-16所示
26、。（2）脉冲电源（3）工作液供给装置 其作用与组成与电火化成形加工中工作液循环过滤系统的相同。（三）数控电火花线切割加工的特点和应用范围 1数控电火花线切割加工的特点 与电火化成形加工相比较，数控电火花线切割有如下不同的方面：（1）它是以很细的金属丝为工具电极，可加工微细异形孔、窄缝和复杂形状的工件。（2）不需要制造特定形状的电极，大大降低了工具电极的设计返回课件首页第22页/共45页第六章第六章 数控特种加工技术数控特种加工技术 和制造费用，缩短了生产准备时间，加工周期短，这对新产品的试制是很有意义的。（3）由于采用移动的长电极丝（快走丝时）或一次性电极丝（慢走丝时）进行加工，使单位长度电极
27、丝的损耗较少，从而对加工精度的影响小。（4）轮廓加工所需加工的余量小，能有效地节约贵重的材料。（5）采用乳化液或去离子水的工作液，不易引燃起火，可实现安全无人运转。（6）依靠数控系统的线径偏移补偿功能，使冲模加工的凹凸模间隙，可以任意调节。（7）利用四轴联动，可加工上、下面异形体，形状扭曲曲面体，变锥度和球形体等零件。2数控电火花线切割加工的应用范围 线切割加工在新产品试制、精密零件加工及模具制造中应用广泛，具体有以下方面：（1）加工模具（2）能加工电火花成形加工用的电极，而且比较经济。（3）加工零件。返回课件首页第23页/共45页第六章第六章 数控特种加工技术数控特种加工技术 二、数控电火花
28、线切割的工艺与工装 电火花线切割加工，一般是作为工件加工中最后工序。要达到加工零件的加工要求，应合理控制线切割加工的各种工艺因素，同时配合选择合适工装。1工艺分析 首先对零件图进行分析以明确加工要求。其次是确定工艺基准，采用什么方法定位。2切割路线的确定 在加工中，工件内部残余应力的相对平衡受到破坏后,会引起工件的变形，所以在选择切割路线时，须注意以下方面。（1）应将工件与其夹持部分分割的部分安排在切割路线的末端 如图6-18所示，（a）图先切割靠近夹持的部分，使主要连接部位被割离,余下材料与夹持部分连接较少,工件刚性下降,易变形而影响加工精度。（b）图的切割路线才是正确的。返回课件首页第24
29、页/共45页第六章第六章 数控特种加工技术数控特种加工技术 （2）切割路线应从坯件预制的穿丝孔开始，由外向内顺序切割 如图6-19所示，（a）图采用从工件端面开始由内向外切割的方案,变形最大,不可取。（b）图也是采用从工件端面开始切割,但路线由外向内,比（a）图方案安排合理些,但仍有变形。（c）图的切割起点取在坯件预制的穿丝孔中,且由外向内,变形最小,是最好的方案。（3）两次切割法 切割孔类零件,为减少变形,采用两次切割,如图6-20所示。返回课件首页第25页/共45页第六章第六章 数控特种加工技术数控特种加工技术 （4）在一块毛坯上要切出两个以上零件时,不应连续一次切割出来,而应从该毛坯的不
30、同预制穿丝孔开始加工,如图6-21所示。（5）加工的路线,距离端面（侧面）应大于5mm。3电极丝初始位置的确定 线切割加工前，应将电极丝调整到切割的起始位置上，可通过对穿丝孔来实现。穿丝孔位置的确定，有如下原则：（1）当切割凸模需要设置穿丝孔时，其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上，对编程计算和电极丝定位都较方便。但切入行程较长，不适合大型工件，此时应将穿丝孔设置在靠近加工轨迹边角处或选在已知坐标点上。返回课件首页第26页/共45页第六章第六章 数控特种加工技术数控特种加工技术 （3）在一块毛坯上要切出两个以上零件或在加工大型
31、工件时,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。确定电极丝相对工件的基准面、基准线或基准孔的坐标位置的方法有以下几种：（1）目测法（2）火花法（3）电阻法（4）自动找中心 所谓自动找中心,就是让电极丝在工件孔的中心自定位。其原理如图6-22所示。4加工条件的选择 数控电火花线切割的加工条件随工件材质、板厚、丝电极和加工的要求的不同而不同。按照加工要求,使这些条件设定在稳定加工、不产生短路、不断丝的情况下,以获得较高的切割速度。（1）电参数的选择 快速走丝线切割加工电参数的选择见表6-5。返回课件首页第27页/共45页第六章第六章 数控特种加工技术数控特种加工技术
32、表6-5 快速走丝线切割加工电参数的选择返回课件首页应 用脉冲宽度ti（s）电流峰值Ie（A）脉冲间隔t0（s）空载电压（v）快速切割或加工大厚度工件Ra2.5m 2040大于12为实现稳定加工，一般选择t0/ti34以上。一般为7090半精加工Ra1.252.5m 620612精加工Ra2.5m 264.8以下（2）工作液的选配 常用工作液主要有乳化液和去离子水。(3)电极丝选择。（4）工件装夹及常用夹具 常用的工件装夹方式有如下方式：悬臂支撑方式装夹 如图6-23。两端支撑装夹 如图6-24。第28页/共45页第六章第六章 数控特种加工技术数控特种加工技术 桥式支撑装夹 如图6-25。板式
33、支撑装夹 如图6-26所示。复式支撑方式装夹 它是在桥式夹具上装上专用夹具组合而成,装夹方便,适用于成批零件加工。三、数控电火花线切割机床编程 与数控车、铣加工控制原理相同。数控电火花线切割机床所用的程序格式有3B、4B、ISO等。近年来所生产的数控电火花线切割机床使用的是计算机数控系统,采用ISO格式；而早期的机床常采用3B、4B格式。（一）3B格式程序编制 3B程序格式是我国电火花切割机床的一种常用编程格式，见表1-2，各符号含义如下：返回课件首页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 Z加工指令第29页/共45页第六章第六章
34、数控特种加工技术数控特种加工技术 （1）分隔符B。（2）坐标值X、Y为直线终点或圆弧起点坐标的绝对值，单位为m。（3）计数长度J是指加工轨迹（如直线、圆弧）在规定的坐标轴上（计数方向上）投影的总和，亦以m为单位，一般机床计数长度应补足位，例如计数长度为11200um，应写001120。（4）计数方向G是计数时选择作为投影轴的坐标轴方向。加工直线段的计数方向，取直线段终点坐标（Xe,Ye）绝对值比较，选取绝对值较大的坐标轴为计数方向，当坐标绝对值相等时，计数方向可任选Gx或GY。即：|Xe|Ye|时，取Gx；|Ye|Xe|时，取Gy；|Xe|=|Ye|时，取Gx或Gy均可。加工圆弧时的计数方向,
35、根据圆弧终点坐标（Xe,Ye）绝对值选取,选取坐标绝对值较小的坐标轴为计数方向,当坐标绝对值相等时,计数方向可任选x或GY。即：|Xe|Ye|时，取Gy；|Ye|Xe|时，取Gx；|Xe|=|Ye|时，取Gx或Gy均可。返回课件首页第30页/共45页第六章第六章 数控特种加工技术数控特种加工技术 （）加工指令是用来确定轨迹的形状、起点或终点所在象限和加工方向等信息的，如图6-27所示。【例题6-2】加工图6-28(a)所示斜线，终点A的坐标为（8，19），写出加工程序。加工程序为：B8000B19000B019000GyL1返回课件首页第31页/共45页第六章第六章 数控特种加工技术数控特种加
36、工技术 【例题6-3】加工图6-28(b)所示圆弧，加工起点A（-2，9），终点为B（9，-2），试编制其加工程序。编制的加工程序为：B2000B9000B025440 GYNR2 3B格式的数控制系统没有间隙补偿功能，确定切割路线时,必须先根据工件轮廓划出电极丝中心线轨迹,再按电极丝中心线轨迹编程，如图6-29。图中实线表示内表面（如凹模）和外表面（如凸模）的轮廓，双点划线表示电极丝中心线轨迹。两者相差一垂直距离间隙补偿值 （二）4B格式程序编制 4B格式是在3B格式的基础上发展起来的,与3B格式数控系统相比，4B格式数控系统带有间隙自动补偿功能,加工时直接按工件轮廓编程,数控系统使电极丝相
37、对工件轮廓自动实现间隙补偿。其格式见表6-6。返回课件首页第32页/共45页第六章第六章 数控特种加工技术数控特种加工技术 与3B格式相比，4B格式增加了R和D或DD两项功能。1圆弧半径R 2曲线形式D或DD （三）ISO代码数控程序编制 ISO代码为国际标准化机构制定的用于数控的一种标准代码，与数控车、数控铣ISO代码一致，采用8单位补编码。1程序格式 一个完整的加工程序由程序名、若干个程序段和程序结束指令组成。其格式如下：N_ G_ X_ Y_ M 2ISO代码及编程 我国快速走丝数控电火花切割机床常用的ISO 代码，与国际上使用的标准代码基本一致，但也存在不同之处返回课件首页BXBYBJ
38、BRGD或DDZ分隔符号X坐标值分隔符号Y坐标值分隔符号记数长度分隔符号圆弧半径记数方向曲线形式加工指令第33页/共45页第六章第六章 数控特种加工技术数控特种加工技术 下面讨论一些与数控车、铣编程指令有所不同的指令。（1）G50、G51、G52锥度加工指令 此方法可加工带锥度工件，例如模具中的凹模漏料孔加工，如图6-30所示。G51锥度左偏指令；G52锥度右偏指令；G50取消锥度指令。程序段格式：G51 A_ 或G52 A_ 或G50（单列一段）在进行锥度加工时,还需输入工件及工作台参数,如图6-30所示。【例题6-4】编制图6-30所示凹模的数控线切割程序。已知电极丝直径为0.12mm，单
39、边放电间隙为0.01mm，刃口斜度A=0.5，工件厚度为H=15mm，下导轮中心到工作台面的距离W=60mm，工作台面到上导轮中心的高度S=100mm。返回课件首页第34页/共45页第六章第六章 数控特种加工技术数控特种加工技术 计算偏移量;编写的数控加工程序如下表所示。返回课件首页程 序 段说 明P01程序名为P01W60000下导轮中心到工作台的距离W60mm设定H15000工件厚度H15mm设定S100000工件台面上导轮中心高度S100mm设定G51 A0.5锥度左偏,口斜度A=0.5G42 D70右偏间隙补偿，D偏移量为0.07mmG01 X5000 Y10000从O 点直线工进到（
40、5，10）点G02 X5000 Y-10000 I0 J-10000顺圆工进到（5，-10），I、J为圆心相对于起点G01 X-5000 Y-10000直线工进到（-5，-10）点G02 X-5000 Y10000 I0 J-10000顺圆工进到（-5，10）G01 X5000 Y10000直线工进到（5，10）点G50取消锥度G40取消间隙补偿G01 X0 Y0回到起始点O点M02程序结束第35页/共45页第六章第六章 数控特种加工技术数控特种加工技术 （2）G54、G55、G56、G57、G58、G59 当工件上有多个型孔需加工,为使尺寸计算简单,可将每个型孔上便于编程的某一点设为其加工坐
41、标系原点,建立其自有的加工坐标系。程序段格式：G54（单列一段）其余五个加工坐标系设定指令的格式与G54相同。（3）手动操作指令G80、G82、G84 其具体格式如下：G80接触感知指令,可使电极丝从现行位置接触工件,然后停止。G82半程移动指令,使加工位置沿指定坐标轴返回一半的距离（当前坐标系中坐标值一半的位置）。G84校正电极丝指令,能通过微弱放电校正电极丝与工作台的垂直度,在加工前一般要先进行校正。（4）M是系统的辅助功能指令 M00程序暂停，按“回车”键才能执行下面程序，电极丝在加工中进行装拆前后应用。M02程序结束，系统复位。返回课件首页第36页/共45页第六章第六章 数控特种加工技
42、术数控特种加工技术 M05接触感知解除。M96程序调用（子程序），程序段格式：M96 子程序名（子程序名后加“.”）M97子程序调用结束。（四）程序编制步骤 （1）根据相应的装夹情况和切割方向，确定相应的计算坐标系。为了简化计算，尽量选取图形的对称轴线为坐标轴。（2）按选定的电极丝半径r、放电间隙，计算电极丝中心相对工件轮廓的偏移量D。（3）采用3B格式编程，将电极丝中心轨迹分割成平滑的直线和单一的圆弧，计算出各段轨迹交点的坐标值；采用4B或ISO格式编程，将需切割的工件轮廓分割成平滑的直线和单一的圆弧，按轮廓平均尺寸计算出各线段交点的坐标值。（4）根据电极丝中心轨迹（或轮廓）各交点坐标值及各
43、线段的加工顺序，逐段编制程序。（5）程序检验 机床数控系统一般都提供程序检验的方法，常见的方法有画图检验和空运行等。返回课件首页第37页/共45页第六章第六章 数控特种加工技术数控特种加工技术 四、数控电火花线切割加工实例四、数控电火花线切割加工实例 【例题6-5】编制下图6-31所示凸凹模的线切割加工程序。已知电极丝直径为0.1mm，单边放电间隙为0.01mm。图中双点划线为坯料外轮廓。返回课件首页第38页/共45页第六章第六章 数控特种加工技术数控特种加工技术 1 工艺处理及计算 （1）工件装夹 采用两端支撑方式装夹工件，如图6-32所示。（2）选择穿丝孔及电极丝切入的位置 切割型孔时，在
44、型孔中心处钻中心孔；切割外轮廓，电极丝由坯件外部切入。（3）确定切割线路 切割线路参见图6-32，箭线所示为切割线路。先切割型孔，后切割外轮廓。（4）计算平均尺寸 如图6-33所示。（5）确定计算坐标系 为简单起见，直接选型孔的圆心作为坐标系原点，建立坐标系，如图6-33所示。（6）确定偏移量返回课件首页第39页/共45页第六章第六章 数控特种加工技术数控特种加工技术 2编制加工程序 （1）3B格式编程 计算电极丝中心轨迹 3B格式须按电极丝中心轨迹编程。电极丝中心轨迹见图6-34双点划线,相对工件平均尺寸偏移一垂直距离D=0.06mm。计算交点坐标 将电极丝中心轨迹划分为单一的直线或圆弧,可
45、通过几何计算或CAD查询得到各点坐标。切割型孔时电极丝中心至圆心O的距离（半径）为 R=10.01/2=-0.06=4.945mm 编写程序单 切割凸凹模时,先切割型孔,然后按：从 g下面距g为9.94mm的点切入gabcdefgg下面距g为9.94mm的点切出的顺序切割,采用相对坐标编程,其线切割程序单如下表所示。返回课件首页第40页/共45页第六章第六章 数控特种加工技术数控特种加工技术 返回课件首页序号BXBYBJGZ说 明1B4945B0B004945GXL1穿丝孔切入，O电极丝中心2B4945B0B019780GYNR1加工型孔圆弧3B4945B0B004945GXL1切出，电极丝中
46、心O4D拆卸钼丝5B10045B35000B035000GYL3空走，Og下面距g为9.94mm的点6D重新装钼丝7B0B9940B009940GYL2从g下面距g为9.94mm的点g切入8B42060B0B042060GXL1加工ga9B0B8045B008045GYNR4加工ab10B0B13364B013364GYL2加工bc11B10067B2886B010067GXL2加工cd12B7993B12640B010167GYSR4加工de13B8839B4772B015318GYNR1加工ef14B0B25060B025060GYL4加工fg15B0B9940B009940GYL4gg下
47、面距g为9.94mm的点切出16D加工结束第41页/共45页第六章第六章 数控特种加工技术数控特种加工技术 （2）4B格式编程 计算交点坐标 4B格式直接按工件轮廓编程 即按图6-33所示平均尺寸编程,各点坐标如下表所示。编写程序单 采用相对坐标编程,其线切割程序单如下表所示。返回课件首页交点XY交点XY圆心XYA32.015-25E8.7874.743O00B40-17.015F-9.9850O132.015-17.015C40-3.697G-9.985-25O22211.875D30.003-0.83第42页/共45页第六章第六章 数控特种加工技术数控特种加工技术 返回课件首页序号BXBY
48、BJBRGD或DDZ说 明1B5005BB005005BGXL1穿丝孔切入，O轮廓2B5005BB020020B005005GYDNR1加工型孔圆弧3B5005BB005005BGXL3切出，轮廓O4D拆卸钼丝5B9985B35000B035000BGYL3空走,OG下面距G为10mm的点6D重装钼丝7BB10000B010000BGYL2从G下面距G为10mm的点G切入8B42000BB042000BGXL1加工GA9BB7985B007985B007985GYDNR4加工AB10BB13318B013318BGYL2加工BC11B9997B2867B009997BGXL2加工CD12B80
49、03B12705B010193B015015GYDDSR4加工DE13B8787B4743B015227B009985GYDNR1加工EF14BB25000B025000BGYL4加工FG15BB10000B010000BGYL4GG下面距g为10mm的点切出16D停机第43页/共45页第六章第六章 数控特种加工技术数控特种加工技术 （3）ISO代码编程 按图6-33所示平均尺寸编程,其线切割程序单如下表所示。返回课件首页程 序 段说 明AM 主程序名为AMG90绝对坐标编程G92 X0 Y0设置工件坐标系G41 D60左偏间隙补偿，D偏移量为0.06mmG01 X5005 Y0穿丝孔切入，O
50、轮廓（5.005，0）G03 X5005 Y0 I-5005 J0走逆圆，线切割型孔，I、J为圆心相对于起点值G40取消间隙补偿G01 X0 Y0回到坐标原点M00程序暂停G00 X-9985 Y-35000快速走到G点下方10mm处M00程序暂停G41 D60左偏间隙补偿，D偏移量为0.06mmG01 X-9985 Y-25000走到G点 X32015 加工GAG03 X40 Y-17015 I0 J7985加工ABG01 X40 Y-3697加工BCG01 X30003 Y-830加工CDG02 X8787 Y4743 I-8003 J12705加工DEG03 X-9985 Y0 I-87