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1、第五章第五章 电火花线切割编程、加工工艺及实例电火花线切割编程、加工工艺及实例5.1 5.1 电火花线切割编程电火花线切割编程5.2 5.2 线切割加工工艺线切割加工工艺5.3 5.3 线切割加工实例线切割加工实例图5-1 线切割加工的步骤5.1 电火花线切割编程电火花线切割编程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床能能够够识识别别的的程序。程序。线切割程序与其它数控机床的程序相比，有如下特点：线切割程序与其它数控机床的程序相比，有如下特点：(1)(1)线切割
2、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)国国内内线线切切割割程程序序常常用用格格式式有有3B(3B(个个别别扩扩充充为为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。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，它线切割加工轨迹图形是由直线和圆弧组成的，它们的们的3B3B程序指令格式如表程序指令格式如表5-15-1所示。所示。表5-1 3B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
3、区分分开开来来；X X、Y Y为为增增量量(相相对对)坐坐标标值值；J J为为加加工工线线段段的的计计数数长长度度；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 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)在直线在直线3B3B代码中，代码中，x x，y y值主要是确定该直线的斜率，值主要是确定该直线的斜率，所以可将直线终点坐标的绝对值除以它
4、们的最大公约数作为所以可将直线终点坐标的绝对值除以它们的最大公约数作为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均均可可写作写作0 0也可以不写。也可以不写。如如图图5-2(a)5-2(a)所所示示的的轨轨迹迹形形状状，请请读读者者试试着着写写出出其其x x，y y值值，具具体体答答案案可可参参考考表表5-25-2。(注注：在在本本章章图图形形所所标标注的尺寸中若无说明，单位都为注的尺寸中若无说明，单位都为mmmm。)图5-2 直线轨迹表5-2 3B代码2)G2)G的确定的确定G G用
5、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。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。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。由上可见，计数方向的确定以由上可见，计数方向的确定以4545线为界，取与终点处线为界，取与终点处走向较平行的轴作为计数方向，具体可参见图走向较平行的轴作为计数方向，具体可参见图5-3(
6、c)5-3(c)。图5-3 G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，不足六位前面补零，现在的机床基本上可以不用补零。不足六位前面补零，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=GyG=Gy，则将直线向则将直线向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
7、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L1L1、L2L2、L3L3、L4L4，其其中中与与+X+X轴轴重重合合的的直直线线算算作作L1L1，与与-X-X轴轴重重合合的的直直线线算算作作L3L3，与与+Y+Y轴轴重重合合的的直直线线算算作作L2L2，与与-Y-Y轴轴重重合合的的直直线线算作算作L4L4。图5-4 Z的确定 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
8、，单位为mm。如在图。如在图5-5(a)5-5(a)中，中，x=30000 x=30000，y=40000y=40000；在图；在图5-5(b)5-5(b)中，中，x=40000,y=30000 x=40000,y=30000。图5-5 圆弧轨迹2)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标绝绝对对值值小小的的轴轴为为计计数数方方向向。若若y=xy=x，则则GxGx、GyGy均均可。可。由上可见，
9、圆弧计数方向由圆弧终点的坐标绝对值大小由上可见，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轴作为计数方向。较平行的轴作为计数方向。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轴投影。轴投影。J J值为各个象限圆弧投影长度绝对值的和。值为各个象限圆弧投影长度绝对值的和。4)Z4)Z的确定的确定加工指
10、令加工指令Z Z按照第一步进入的象限可分为按照第一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种指种指令：令：SR1SR1、SR2SR2、SR3SR3、SR4SR4、NR1NR1、NR2NR2、NR3NR3、NR4NR4。图5-6 Z的确定例例5.1 5.1 请写出图请写出图5-75-7所示轨迹的所示轨迹的3B3B程序。程序。图5-7 编程图形解解 对图对图5-7(a)5-7(a)，起点为，起点为A A，终点为，终点为B B，J=J1+J2+J3+J4=10000+50000+5000
11、0+20000=130000J=J1+J2+J3+J4=10000+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6-7(b)6-7(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 SR4
12、40000 B30000 B170000 GX SR4例例5.2 5.2 用用3B3B代代码码编编制制加加工工图图5-8(a)5-8(a)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AABCDEFGHBABCDEFGHBA进行。进行。图5-8 线切割切割图形 表5-3 切割轨迹3B程序例例5.3 5.3 用用3B3B代代码码编编制制加加工工图图5-95-9所所示示的的凸凸模模线线切切割割加加工工
13、程程序序，已已知知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O O为为穿穿丝丝孔孔拟拟采采用用的的加加工工路路线线O OE ED DC CB BA AE EO O。图5-9 加工零件图解解 经过分析，得到具体程序，如表经过分析，得到具体程序，如表5-45-4所示。所示。表5-4 切割轨迹3B程序5.2 5.2 线切割加工工艺线切割加工工艺一、电极丝穿丝一、电极丝穿丝慢慢走走丝丝线线切切割割机机床床的的穿穿丝丝较较简简单单，本本书书以以快快走走丝丝线线切切割机床为例讨论电极丝的上丝、穿丝及调节行程的方法。割机床为例讨论
14、电极丝的上丝、穿丝及调节行程的方法。1 1上丝操作上丝操作 上上丝丝的的过过程程是是将将电电极极丝丝从从丝丝盘盘绕绕到到快快走走丝丝线线切切割割机机床床储储丝丝筒筒上上的的过过程程。不不同同的的机机床床操操作作可可能能略略有有不不同同，下下面面以以北北京京阿阿奇奇公公司司的的FWFW系系列列为为例例说说明明上上丝丝要要点点(如如图图5-185-18、图图5-5-1919、图、图5-205-20所示所示)。图5-18 上丝示意图图5-19 储丝筒操作面板图5-20 穿丝示意图(1)(1)上上丝丝以以前前，要要先先移移开开左左、右右行行程程开开关关，再再启启动动丝丝筒筒，将将其其移移到到行行程程左
15、左端端或或右右端端极极限限位位置置(目目的的是是将将电电极极丝丝上上满满，如如果果不不需需要要上上满满，则则需需与与极极限限位位置置有有一一段距离段距离)。(2)(2)上上丝丝过过程程中中要要打打开开上上丝丝电电机机起起停停开开关关，并并旋旋转转上上丝丝电电机机电电压压调调节节按按钮钮以以调调节节上上丝丝电电机机的的反反向向力力矩矩(目目的的是是保保证证上上丝丝过过程程中中电电极极丝丝有有均均匀匀的的张张力力，避避免免电电极丝打折极丝打折)。(3)(3)按按照照机机床床的的操操作作说说明明书书中中上上丝丝示示意意图图的的提提示示将电极丝从丝盘上到储丝筒上。将电极丝从丝盘上到储丝筒上。2.2.穿
16、丝操作穿丝操作(1)(1)拉拉动动电电极极丝丝头头，按按照照操操作作说说明明书书说说明明依依次次绕绕接接各各导导轮轮、导导电电块块至至储储丝丝筒筒(如如图图5-205-20所所示示)。在在操操作作中中要要注意手的力度，防止电极丝打折。注意手的力度，防止电极丝打折。(2)(2)穿穿丝丝开开始始时时，首首先先要要保保证证储储丝丝筒筒上上的的电电极极丝丝与与辅辅助助导导轮轮、张张紧紧导导轮轮、主主导导轮轮在在同同一一个个平平面面上上，否否则则在在运丝过程中，储丝筒上的电极丝会重叠，从而导致断丝。运丝过程中，储丝筒上的电极丝会重叠，从而导致断丝。(3)(3)穿丝中要注意控制左右行程挡杆，使储丝筒左穿丝
17、中要注意控制左右行程挡杆，使储丝筒左右往返换向时，储丝筒左右二端留有右往返换向时，储丝筒左右二端留有3 35 mm5 mm的余量。的余量。二、电极丝垂直找正二、电极丝垂直找正电电极极丝丝垂垂直直度度找找正正的的常常见见方方法法有有两两种种，一一种种是是利利用用找找正正块，一种是利用校正器。块，一种是利用校正器。1 1利用找正块进行火花法找正利用找正块进行火花法找正找正块是一个六方体或类似六方体找正块是一个六方体或类似六方体(如图如图5-21(a)5-21(a)所示所示)。在校正电极丝垂直度时，首先目测电极丝的垂直度，若明显在校正电极丝垂直度时，首先目测电极丝的垂直度，若明显不垂直，则调节不垂直
18、，则调节U U、V V轴，使电极丝大致垂直工作台；然后将轴，使电极丝大致垂直工作台；然后将找正块放在工作台上，在弱加工条件下，将电极丝沿找正块放在工作台上，在弱加工条件下，将电极丝沿X X方向缓方向缓缓移向找正块。缓移向找正块。当当电电极极丝丝快快碰碰到到找找正正块块时时，电电极极丝丝与与找找正正块块之之间间产产生生火火花花放放电电，然然后后肉肉眼眼观观察察产产生生的的火火花花：若若火火花花上上下下均均匀匀(如如图图5-21(b)5-21(b)所所示示)，则则表表明明在在该该方方向向上上电电极极丝丝垂垂直直度度良良好好；若若下下面面火火花花多多(如如图图5-21(c)5-21(c)所所示示)，
19、则则说说明明电电极极丝丝右右倾倾，故故将将U U轴轴的的值值调调小小，直直至至火火花花上上下下均均匀匀；若若上上面面火火花花多多(如如图图5-21(d)5-21(d)所所示示)，则则说说明明电电极极丝丝左左倾倾，故故将将U U轴轴的的值值调调大大，直直至至火火花花上上下下均均匀匀。同同理理，调调节节V V轴轴的的值值，使使电电极极丝丝在在V V轴轴垂垂直度良好。直度良好。图5-21 用火花法校正电极丝垂直度在用火花法校正电极丝的垂直度时，需要注意以下几点：在用火花法校正电极丝的垂直度时，需要注意以下几点：(1)(1)找找正正块块使使用用一一次次后后，其其表表面面会会留留下下细细小小的的放放电电
20、痕痕迹迹。下下次次找找正正时时，要要重重新新换换位位置置，不不可可用用有有放放电电痕痕迹迹的的位位置置碰碰火花校正电极丝的垂直度。火花校正电极丝的垂直度。(2)(2)在在精精密密零零件件加加工工前前，分分别别校校正正U U、V V轴轴的的垂垂直直度度后后，需需要要再再检检验验电电极极丝丝垂垂直直度度校校正正的的效效果果。具具体体方方法法是是：重重新新分分别别从从U U、V V轴轴方方向向碰碰火火花花，看看火火花花是是否否均均匀匀，若若U U、V V方方向向上上火火花花均均匀匀，则则说说明明电电极极丝丝垂垂直直度度较较好好；若若U U、V V方方向向上上火火花不均匀，则重新校正，再检验。花不均匀
21、，则重新校正，再检验。(3)(3)在在校校正正电电极极丝丝垂垂直直度度之之前前，电电极极丝丝应应张张紧紧，张力与加工中使用的张力相同。张力与加工中使用的张力相同。(4)(4)在在用用火火花花法法校校正正电电极极丝丝垂垂直直度度时时，电电极极丝丝要要运转，以免电极丝断丝。运转，以免电极丝断丝。2 2用校正器进行校正用校正器进行校正校校正正器器是是一一个个触触点点与与指指示示灯灯构构成成的的光光电电校校正正装装置置，电电极极丝丝与与触触点点接接触触时时指指示示灯灯亮亮。它它的的灵灵敏敏度度较较高高，使使用用方方便便且且直直观观。底底座座用用耐耐磨磨不不变变形形的的大大理理石石或或花花岗岗岩岩制制成
22、成(如如图图5-5-2222、图、图5-235-23所示所示)。使使用用校校正正器器校校正正电电极极丝丝垂垂直直度度的的方方法法与与火火花花法法大大致致相相似似。主主要要区区别别是是：火火花花法法是是观观察察火火花花上上下下是是否否均均匀匀，而而用用校校正正器器则则是是观观察察指指示示灯灯。若若在在校校正正过过程程中中，指指示示灯灯同同时时亮亮，则说明电极丝垂直度良好，否则需要校正。则说明电极丝垂直度良好，否则需要校正。图5-22 垂直度校正器 图5-23 DF55-J50A型垂直度校正器在在使使用用校校正正器器校校正正电电极极丝丝的的垂垂直直度度时时，要要注注意意以以下下几几点：点：(1)(
23、1)电极丝停止走丝，不能放电。电极丝停止走丝，不能放电。(2)(2)电极丝应张紧，电极丝的表面应干净。电极丝应张紧，电极丝的表面应干净。(3)(3)若加工零件精度高，则电极丝垂直度在校正后需若加工零件精度高，则电极丝垂直度在校正后需要检查，其方法与火花法类似。要检查，其方法与火花法类似。三、工件的装夹三、工件的装夹线线切切割割加加工工属属于于较较精精密密加加工工，工工件件的的装装夹夹对对加加工工零零件件的的定定位位精精度度有有直直接接影影响响，特特别别在在模模具具制制造造等等加加工工中中，需需要要认真、仔细地装夹工件。认真、仔细地装夹工件。线切割加工的工件在装夹过程中需要注意如下几点：线切割加
24、工的工件在装夹过程中需要注意如下几点：(1)(1)确确认认工工件件的的设设计计基基准准或或加加工工基基准准面面，尽尽可可能能使使设设计计或加工的基准面与或加工的基准面与X X、Y Y轴平行。轴平行。(2)(2)工工件件的的基基准准面面应应清清洁洁、无无毛毛刺刺。经经热热处处理理的的工工件件，在穿丝孔内及扩孔的台阶处，要清理热处理残物及氧化皮。在穿丝孔内及扩孔的台阶处，要清理热处理残物及氧化皮。(3)(3)工工件件装装夹夹的的位位置置应应有有利利于于工工件件找找正正，并并应应与与机机床床行行程相适应。程相适应。(4)(4)工工件件的的装装夹夹应应确确保保加加工工中中电电极极丝丝不不会会过过分分靠
25、靠近近或或误误切割机床工作台。切割机床工作台。(5)(5)工工件件的的夹夹紧紧力力大大小小要要适适中中、均均匀匀，不不得得使使工工件件变变形形或翘起。或翘起。线切割的装夹方法较简单，常见的装夹方式如图线切割的装夹方法较简单，常见的装夹方式如图5-5-2424所示。目前，很多线切割机床制造商都配有自己的专所示。目前，很多线切割机床制造商都配有自己的专用加工夹具，图用加工夹具，图5-255-25所示为北京阿奇公司生产的专用夹所示为北京阿奇公司生产的专用夹具及装夹示意图，图具及装夹示意图，图5-265-26所示为所示为3R3R专用夹具。专用夹具。图5-24 常见的装夹方式图5-25 阿奇公司专用夹具
26、及装夹示意图图5-25 阿奇公司专用夹具及装夹示意图图5-26 3R专用夹具四、工件的找正四、工件的找正工工件件的的找找正正精精度度关关系系到到线线切切割割加加工工零零件件的的位位置置精精度度。在在实实际际生生产产中中，根根据据加加工工零零件件的的重重要要性性，往往往往采采用用按按划划线线找找正正、按按基基准准孔孔或或已已成成型型孔孔找找正正、按按外外形形找找正正等等方方法法。其其中中按按划划线线找找正正用用于于零零件件要要求求不不严严的的情情况况下。下。五、线切割断丝原因分析五、线切割断丝原因分析1 1快走丝机床加工中断丝的主要原因快走丝机床加工中断丝的主要原因若在刚开始加工阶段就断丝，则可
27、能的原因有：若在刚开始加工阶段就断丝，则可能的原因有：(1)(1)加工电流过大加工电流过大(2)(2)钼丝抖动厉害。钼丝抖动厉害。(3)(3)工件表面有毛刺或氧化皮。工件表面有毛刺或氧化皮。若在加工中间阶段断丝，则可能的原因有：若在加工中间阶段断丝，则可能的原因有：(1)(1)电参数不当，电流过大。电参数不当，电流过大。(2)(2)进给调节不当，开路短路频繁。进给调节不当，开路短路频繁。(3)(3)工作液太脏。工作液太脏。(4)(4)导电块未与钼丝接触或被拉出凹痕。导电块未与钼丝接触或被拉出凹痕。(5)(5)切割厚件时，脉冲过小。切割厚件时，脉冲过小。(6)(6)丝筒转速太慢。丝筒转速太慢。若在加工最后阶段出现断丝，则可能的原因有：若在加工最后阶段出现断丝，则可能的原因有：(1)(1)工件材料变形，夹断钼丝。工件材料变形，夹断钼丝。(2)(2)工件跌落，撞落钼丝。工件跌落，撞落钼丝。2 2慢走丝机床加工中断丝的主要原因慢走丝机床加工中断丝的主要原因慢走丝机床加工中出现断丝的主要原因有：慢走丝机床加工中出现断丝的主要原因有：(1)(1)电参数选择不当。电参数选择不当。(2)(2)导电块过脏。导电块过脏。(3)(3)电极丝速度过低。电极丝速度过低。(4)(4)张力过大。张力过大。(5)(5)工件表面有氧化皮。工件表面有氧化皮。5.3 5.3 线切割加工实例线切割加工实例