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1、 通过本章的学习了解数控电火花线切割加工的工作原理与特点，掌握数控电火花线切割加工机床优点、分类和结构，数控线切割机床的3B和ISO编程方法等。学习目的 本章的学习重点是数控电火花线切割加工机床结构和编程，了解目前国内、外数控电火花线切割加工的现状。重点第第7章章 数控电火花线切割加工及编程数控电火花线切割加工及编程第1页/共92页7.1.1 线切割机的工作原理与特点线切割机的工作原理与特点7.1.2 电火花线切割机的用途电火花线切割机的用途7.1.3 电火花线切割机的种类电火花线切割机的种类7.1.4 数控电火花线切割加工工艺数控电火花线切割加工工艺 7.1 数控线切割加工机床的结构组成及其
2、工作原理数控线切割加工机床的结构组成及其工作原理第2页/共92页7.1.1 线切割机的工作原理与特点线切割机的工作原理与特点 1线切割机的工作原理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。线切割视频实例线切割视频实例7.1 数控线切割加工机床的结构组成及其工作原理数控线切割加工机床的结构组成及其工作原理第3页/共92页如图7.2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
3、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。7.1 数控线切割加工机床的结构组成及其工作原理数控线切割加工机床的结构组成及其工作原理第4页/共92页图7.1 快速走丝线切割加工原理7.1 数控线切割加工机床的结构组成及其工作原理数控线切割加工机床的结构组成及其工作原理第5页/共92页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
4、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。7.1 数控线切割加工机床的结构组成及其工作原理数控线切割加工机床的结构组成及其工作原理第6页/共92页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)采用直径不等的细金属丝(铜丝或钼丝等)作工具电极。刀具简单，降低生产准备工时。(2)利用计算机辅助制图自动编程软件。加工直纹表面
5、。(3)电极丝直径较细(0.0250.3)，切缝很窄。利于材料的利用 适合细小零件的加工7.1 数控线切割加工机床的结构组成及其工作原理数控线切割加工机床的结构组成及其工作原理第7页/共92页(4)电极丝不断更新(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。(7)加工对象主要是平面形状，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。7.1 数控线切割加工机床的结
6、构组成及其工作原理数控线切割加工机床的结构组成及其工作原理第8页/共92页7.1.2 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。加工模具。数控线切割加工适用于各种形状的冲模。调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。7.1 数控线切割加工机床的结构组成及其工作原理数控线切割加工机床的结构组成及其工作原理第9页/共92页(2)加工电火花成型加工用的电极。加工电火花成型加工用的电极。
7、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。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，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，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。7.1 数控线切割加工机床的结构组成及其工作原理数控线切割加工机床的结构组成及其工作原理第10页/共92页7.1.3 电火花线切割机的种类电火花线切割
8、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。7.1 数控线切割加工机床的结构组成及其工作原理数控线切割加工机床的结构组成及其工作原理第11页/共92页 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
9、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。7.1 数控线切割加工机床的结构组成及其工作原理数控线切割加工机床的结构组成及其工作原理第12页/共92页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，只有在加工高精度零件时，才选择
10、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7-1所示。7.1 数控线切割加工机床的结构组成及其工作原理数控线切割加工机床的结构组成及其工作原理第13页/共92页表7-1 快、慢速走丝数控线切割机床的加工特点比较7.1 数控线切割加工机床的结构组成及其工作原理数控线切割加工机床的结构组成及其工作原理第14页/共92页7.1.4 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
11、讨论。7.1 数控线切割加工机床的结构组成及其工作原理数控线切割加工机床的结构组成及其工作原理第15页/共92页1.工艺分析工艺分析1)零件图工艺分析零件图工艺分析 a.对零件图进行分析以明确加工要求。b.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。遵循基准选择原则外，还应使标注方便于编程。c.零件进行安装和调整。d.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，发生变形难以弥补。7.1 数控线切割加工机床的结构组成及其工作原理数控线切割加工机床的结构组成及其工作原理第16页/共92页 2)工
12、艺基准的选择工艺基准的选择在选择工艺基准时应注意以下几点：a.分析选择主要定位基准以保证将工件正确、可靠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。b.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。7.1 数控线切割加工机床的结构组成及其工作原理数控线切割加工机床的结构组成及其工作原理第17页/共92页 3)工件的装夹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
13、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。线切割工件装夹线切割工件装夹7.1 数控线切割加工机床的结构组成及其工作原理数控线切割加工机床的结构组成及其工作原理第18页/共92页工件装夹的一般要求如下：工件装夹的一般要求如下：工件的基准表面应清洁无毛刺，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
14、，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。7.1 数控线切割加工机床的结构组成及其工作原理数控线切割加工机床的结构组成及其工作原理第19页/共92页装夹方法主要有以下几种：装夹方法主要有以下几种：a.悬臂式装夹。如图7.2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。7.1 数控线切割加工机床的结构组成及其工作原理数控线切割加工机床的结构组成及其工作原理第20页/共92页图7.2 悬臂式装夹7.1 数控线切割加工机床的结构组成及其工作原理数控线切割加工机床的结构组
15、成及其工作原理第21页/共92页b.两端支撑方式装夹。如图7.3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。c.桥式支撑方式装夹。如图7.4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。7.1 数控线切割加工机床的结构组成及其工作原理数控线切割加工机床的结构组成及其工作原理第22页/共92页图7.3 两端支撑方式装夹 7.1 数控线切割加工机床的结构组成及其工作原理数控线切割加工机床的结构组成及其工作原理图7.4 桥式支撑方式装夹 第23页/共92页(4)板式支撑方式装夹。如图7.5所示，这种方式是根据常用的工件形状和尺寸，采用有通
16、孔的支撑板装夹工件，装夹精度高，但通用性差。(5)复式支撑方式装夹。如图7.6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。7.1 数控线切割加工机床的结构组成及其工作原理数控线切割加工机床的结构组成及其工作原理第24页/共92页图7.5 板式支撑方式装夹 7.1 数控线切割加工机床的结构组成及其工作原理数控线切割加工机床的结构组成及其工作原理图7.6 复式支撑方式装夹 第25页/共92页 4)加工路线的选择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
17、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：a.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7.7所示。7.1 数控线切割加工机床的结构组成及其工作原理数控线切割加工机床的结构组成及其工作原理第26页/共92页图7.7 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 7.1 数控线切割加工机床的结构组成及其工作原理数控线切割加工机床的结构组成及其工作原理图7.8 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27页/共92页 b.不能沿工件端面加工。
18、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。c.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。d.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。e.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7.8所示。7.1 数控线切割加工机床的结构组成及其工作原理数控线切割加工机床的结构组成及其工作原理第28页/共92页2电极丝的选择和穿丝孔位置的确定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的选择电极丝应具有
19、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0.030.1 mm 窄缝的精加工 黄铜丝 慢速加工，表面粗糙度和平直度较好，抗拉强度差，直径0.10.3 mm，慢速单向走丝 钼丝 抗拉强度高，快速走丝，直径在0.080.2 mm7.1 数控线切割加工机床的结构组成及其工作原理数控线切割加工机床的结构组成及其工作原理第29页/共92页 2)穿丝孔位置的确定穿丝孔位置的确定a.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。b.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较为
20、方便，但切入行程较长，不适合大型工件采用。c.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。d.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。7.1 数控线切割加工机床的结构组成及其工作原理数控线切割加工机床的结构组成及其工作原理第30页/共92页 3工艺参数的确定工艺参数的确定7.1 数控线切割加工机床的结构组成及其工作原理数控线切割加工机床的结构组成及其工作原理 1)脉冲参数的选择脉冲参数的选择a.脉冲宽度。脉冲宽度是指脉冲电流的持续时间。在其他
21、加工条件相同的情况下，切割速度随着脉冲宽度的增加而提高，电蚀物增加，电蚀物不及时排除时，则加工不稳定、表面粗糙度增大，切割速度降低。b.脉冲间隙。其他条件不变，减小相邻两个脉冲之间的时间，使切割速度提高。当脉冲间隙减小到一定程度，电蚀物不及时排除，加工间隙的绝缘强度来不及恢复，破坏了加工的稳定性，切割速度下降。第31页/共92页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
22、成断丝。7.1 数控线切割加工机床的结构组成及其工作原理数控线切割加工机床的结构组成及其工作原理第32页/共92页 2)机械参数的选择机械参数的选择a.走丝速度。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。走丝速度过高，引起机械振动，易断丝。走丝速度应根据工件厚度和切割速度选择。7.1 数控线切割加工机床的结构组成及其工作原理数控线切割加工机床的结构组成及其工作原理b.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
23、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。第33页/共92页 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。7.1 数控线切割加工机
24、床的结构组成及其工作原理数控线切割加工机床的结构组成及其工作原理第34页/共92页 2)快速走丝线切割加工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。7.1 数控线切割加工机床的结构组成及其工作原理数控线切割加工机床的结构组成及其工作原理第35页/共92页3)工作液具有的性能工作液具有的性能a.具有一定的绝缘性能。b.具有较好的洗涤性能。c.具有较好的冷却性能。d.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
25、制后不能油水分离、储存时间较长及不应有沉淀或变质现象等性能。7.1 数控线切割加工机床的结构组成及其工作原理数控线切割加工机床的结构组成及其工作原理第36页/共92页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。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。7.1 数控线切割加工机床的结构组成及其工作原理数控线切割加工机床的结构组成及其工作原理第37页/共92
26、页 1)断丝后的继续加工处理断丝后的继续加工处理 a.突然断丝 关闭高频电源和加工开关 关闭水泵马达和走丝马达 变频粗调放置在“手动”开启加工开关 十字拖板继续按规定程序走完 回起点 去掉断丝。b.剩下电极丝可用 工件预孔中重新穿丝 人工紧丝后重新加工。c.加工工件即将完成时断丝 可从末尾进行切割，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。7.1 数控线切割加工机床的结构组成及其工作原理数控线切割加工机床的结构组成及其工作原理 第38页/共92页 2)意外断电后的处理意外断电后的处理在加工过程中，有时会出现控制台故障
27、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；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。7.1 数控线切割加工机床的结构组成及其工作原理数控线切割加工机床的结构组成及其工作原理第39页/共92页 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。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。采用电极丝沿加工轨迹的进给速度乘以工
28、件厚度来表示电火花线切割加工的速度。其公式为:式中：vA电火花切割加工的切割速度，单位为mm2/s；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。7.1 数控线切割加工机床的结构组成及其工作原理数控线切割加工机床的结构组成及其工作原理第40页/共92页7.2.1 3B格式程序编制格式程序编制7.2.2 4B格式程序编制格式程序编制7.2.3 ISO格式程序编制格式程序编制7.27.2数控线切割机床的编程 第41页/共92页7.2.1 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
29、：7.27.2数控线切割机床的编程 第42页/共92页 1)分隔符号分隔符号B 因为X、Y、J均为数字，所以用分隔符号(B)将其隔开，以免混淆。2)坐标值坐标值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。7.27.2数控线切割机床的编程 第43页/共92页 3)计数方向计数方向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
30、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7.9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7.10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。7.27.2数控线切割机床的编程 第44页/共92页图图7.9 斜线的计数方向斜线的
31、计数方向7.27.2数控线切割机床的编程 图7.10 圆弧的计数方向第45页/共92页 4)计数长度计数长度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7.11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。7.27.2数控线切割机床的编程 第46页/共92页加工圆弧时，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
32、度的总和。加工如图7.12(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。加工如图7.12(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。7.27.2数控线切割机床的编程 第47页/共92页图图7.11 斜线的计数长度的确定斜线的计数长度的确定7.27.2数控线切割机床的编程 第48页/共92页图7.12 圆弧计数长度的确定7.27.2数控线切割机床的编程 第49页/共92页 5)加工指令加工指
33、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7.13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7.13(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7.13(d)选取。(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7.13(b)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7.13(c)所示。7.27.2数控线切割机床的编程 第50页/共92页图7.13 加工指
34、令(a)直线加工指令；(b)顺时针圆弧指令(c)逆时针圆弧指令；(d)坐标轴上直线加工指令；7.27.2数控线切割机床的编程 第51页/共92页(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，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。7.27.2数控线切割机床的编程 第52页/共92页 2程序应用举例程序应用举例例例7.1 加工如图7.14所示的斜线OA。程序为：B17000 B5000 B017000 GX L1；例例
35、7.2 加工如图7.15所示的直线OA，其长度为21.5 mm。程序为：BBB021500 GY L2；例例7.3 加工如图7.16所示的圆弧，加工起点的坐标为A(5，0)。程序为：B5000 BB010000 GY SR27.27.2数控线切割机床的编程 第53页/共92页图7.14 加工斜线 7.27.2数控线切割机床的编程 图7.15 加工与轴正方向重合的直线 图7.16 加工半圆弧 第54页/共92页例例7.4 如图7.19所示的凸模，试编制其加工程序。该凸模由三段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
36、图7.19(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7.27.2数控线切割机床的编程 第55页/共92页图7.19 编程零件图 7.27.2数控线切割机床的编程 第56页/共92页若考虑线径补偿，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
37、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7.19(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；引出直线段D；停机结束7.27.2数控线切割机床的编程 第57页/共92页7.2.2 4B
38、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。7.27.2数控线切割机床的编程 第58页/共92页 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：7.27.2数控线切割机床的编
39、程 第59页/共92页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。7.27.2数控线切割机床的编程 第60页/共92页7.2.3 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7-2所示。7.27.2数
40、控线切割机床的编程 表7-2 常用地址字母表第61页/共92页 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。7.27.2数控线切割机床的编程 第62页/共92页(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。(5)C为加工条件，
41、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。7.27.2数控线切割机床的编程 第63页/共92页2.常用编程指令常用编程指令1)工件起始点设置工件起始点设置(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
42、用G54G59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。7.27.2数控线切割机床的编程 第64页/共92页例例7.7 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)7.27.2数控线切割机床的编程 第65页/共92页 2)快速定
43、位快速定位(G00 或或G0)快速定位指令用于在线切割机床不放电的情况下，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7.8 “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。7.27.2数控线切割机床的编程 第66页/共92页3)直线插补直线插补(G01或或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
44、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。7.27.2数控线切割机床的编程 第67页/共92页 4)圆弧插补圆弧插补(G02或或G2，G03或或G3)圆弧插补指令格式与数控铣削加工中的圆弧插补指令格式完全相同，但应注意以下问题：(1)数控线切割加工没有坐标平面选择功能，只有X_ Y_ I_ J_一种格式，其中I、J是圆心在X,Y轴上相对于圆弧起点的坐标。(2)一个整圆不能只用一条圆弧插补指令来描述，编程时需要将圆分成两段以上的圆弧。7.27.2数控线切割机床的编程 第68页/共92页7.3.1 电火花加工概述电火花加工概述7.3.2 数控电火花成型加工机床分类数控电火
45、花成型加工机床分类7.3 数控电火花加工机床的结构组成及其工作原理数控电火花加工机床的结构组成及其工作原理第69页/共92页7.3.1 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。电火花加工视频实例电火花加工视频实例7.3 数控电火花加工机床的结构组成及其工作原理数控电火花加工机床的结构组成及其工作原理第70页/共92页图7.41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(
46、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。7.3 数控电火花加工机床的结构组成及其工作原理数控电火花加工机床的结构组成及其工作原理第71页/共92页图7.41 电火花加工原理图7.3 数控电火花加工机床的结构组成及
47、其工作原理数控电火花加工机床的结构组成及其工作原理第72页/共92页2.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。7.3 数控电火花加工机床的结构组成及其工作原理数控电火花加工机床
48、的结构组成及其工作原理第73页/共92页(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。7.3 数控电火花加工机床的结构组成及其工作原理数控电火花加工机床的结构组成及其工作原理第74页/共92页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5
49、0 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。7.3 数控电火花加工机床的结构组成及其工作原理数控电火花加工机床的结构组成及其工作原理第75页/共92页7.3.2 数控电火花成型加工机床分类1.1.按控制方式分普通数显电火花成型机床单轴数控电火花成型机床多轴数控电火花成型机床7.3 数控电火花加工机床的结构组成及其工作原理数控电火花加工机床的结构组成及其工作原理第76页/共92页2.2.按机床结构分固定立柱式电火花成型机床滑枕式电火花成型机床龙门式电火花成型机
50、床7.3 数控电火花加工机床的结构组成及其工作原理数控电火花加工机床的结构组成及其工作原理第77页/共92页3.3.按电极交换方式分普通电火花成型机床电火花加工中心7.3 数控电火花加工机床的结构组成及其工作原理数控电火花加工机床的结构组成及其工作原理第78页/共92页图图7.42 普通数显电火花成型机床普通数显电火花成型机床7.3 数控电火花加工机床的结构组成及其工作原理数控电火花加工机床的结构组成及其工作原理图图7.43 单轴数控电火花成型机床单轴数控电火花成型机床第79页/共92页图图7.44 多轴数控电火花成型机床多轴数控电火花成型机床7.3 数控电火花加工机床的结构组成及其工作原理数