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1、宜宾职业技术学院教案Yibin Vocational&Technical College 课程名称 数控编程 教学主题 数控电火花线切割机床的程序编制 授课班级 授课时间 授课地点 教学目标:掌握线切割机床程序编制工艺准备的内容及基本方法。掌握 3B、4B、ISO 指令编程 职业技能教学点：线切割加工工艺的特点、取件位置及切割路线 3B、4B、ISO 指令编程 教学设计：教学手段：讲解、举例、启发式、多媒体教学 教 学 过 程 教 学 内 容 与 板 书 备注 第六章 数控电火花线切割机床的程序编制 第一节 编程前的工艺准备 一、数控电火花线切割机床的简介 1、机床的基本组成 数控电火花线切割
2、机床由工作台、走丝机构、供液系统、脉冲电源、和控制系统（控制柜）等五大部分组成。宜宾职业技术学院教案Yibin Vocational&Technical College 教 学 内 容 与 板 书 备注 1）工作台 又称切割台，由工作台面、中拖板和下拖板组成。（如下图）图 1 2）走丝机构 走丝机构主要由贮丝筒、走丝电动机、丝架和导轮 等 组成。图 2 自动张紧式线切割走丝机构 3）供液系统 供液系统是为机床的切割加工提供足够、合适的工作液。工作液的种类很多，有煤油、乳化液、去离子水、蒸馏水、洗涤液、酒精等。宜宾职业技术学院教案Yibin Vocational&Technical Colleg
3、e 教 学 内 容 与 板 书 备注 图 3 快走丝线切割机床工作液循环系统 4）脉冲电源 图 4 2、工作过程 宜宾职业技术学院教案Yibin Vocational&Technical College 教 学 内 容 与 板 书 备注 3、主要技术指标 1.工作台尺寸 2.最大加工厚度 3.X、Y轴行程 4.最大切割锥度 5.定位精度 6.最大加工电流 7.最大加工速度 8.电极丝直径范围 9.电极丝运行速度 4、机床坐标系 与其他数控机床一致，数控线切割机床坐标系符合国家标准：1)刀具（钼丝）相对于静止的工件运动；2)采用右手笛卡儿直角坐标系。二、数控线切割中的工艺处理 数控电火花线切割加
4、工，一般是作为工件尤其是模具加工中的最后工序。要达到加工零件的精度及表面粗糙度要求，应合理控制线切割加工时的各种工艺参数（电参数、切割速度、工件装夹等），同时应安排好零件的工艺路线及线切割加工前的准备加工。有关模具加工的线切割加工工艺准备和工艺过程，如图所示。图 5 宜宾职业技术学院教案Yibin Vocational&Technical College 教 学 内 容 与 板 书 备注 1、偏移量的确定 、取件位置、切割路线及起点的选择 1）取件位置的选择 在切割热处理性能较差的材料时，工件应取自坯件的里侧，减少工件变形。2）切割路线及起点的选择 在加工中，工件内部残余应力的相对平衡受到破坏
5、后，会引起工件变形，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（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（3）两次切割法 切割孔类零件，为减少变形，采用两次切割，（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，而应从该毛坯的不同预制穿丝孔开始加工，。（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
6、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。宜宾职业技术学院教案Yibin Vocational&Technical College 教 学 内 容 与 板 书 备注（3）在一块毛坯上要切出两个以上零件或在加工大型工件时，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。、编程尺寸计算 线切割加工时，为了获得所要求的加工尺寸，电极丝和加工图形之间必须保持一定的距离，编程时首先要求出电极丝中心轨迹与加工图形之间的垂直距离R（间隙补偿距离），并将电极丝中心
7、轨迹分割成单一的直线或圆弧段，求出各线段的交点坐标后，逐步进行编程。具体步骤如下：（1）设置加工坐标系 根据工件的装夹情况和切割方向，确定加工坐标系。为简化计算，应尽量选取图形的对称轴线为坐标轴。（2）补偿计算 按选定的电极丝半径 r，放电间隙 和凸、凹模的单面配合间隙 Z2，则加工凹模的补偿距离R1r，加工凸模的补偿距离R2rZ2，（3）将电极丝中心轨迹分割成平滑的直线和单一的圆弧线，按型孔或凸模的平均尺寸计算出各线段交点的坐标值。a)凹模 b)凸模 图 6 电极丝中心轨迹、零件定位方式的确定与夹具选择、辅助程序 宜宾职业技术学院教案Yibin Vocational&Technical Co
8、llege 教 学 内 容 与 板 书 备注 第二节 手工编程指令 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，各符号含义如下：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（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
9、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，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
10、 Gy；|Ye|Xe|时，取 Gx；|Xe|=|Ye|时，取 Gx或 Gy均可。（）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，如图所示。宜宾职业技术学院教案Yibin Vocational&Technical College 教 学 内 容 与 板 书 备注【例题】加工图 6-28(a)所示斜线OA，终点 A的坐标为（8，19），写出加工程序。加工程序为：B8000B19000B019000GyL1 【例题】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。圆弧半径为：mmR92202900022000 计数长度为：m
11、YJAC9000，mYJCD9220 mmRJDBY72202000 则：mmJJJJDBYCDYACYY25440)722092209000(编制的加工程序为：B2000B9000B025440 GYNR 2 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。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rR（r为电极丝半径，为放电间隙）。（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
12、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 使电极丝相对工件轮廓自 动 实 现间隙补偿。其格式见表。G40 取消间隙补偿 G41 左偏间隙补偿，D 表示偏移量 G42 右偏间隙补偿，D 表示偏移量 宜宾职业技术学院教案Yibin Vocational&Technical College 教 学 内 容 与 板 书 备注 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
13、个完整的程序由程序名、程序段和程序结束指令组成。其格式如下：运动 指令 坐标方式 指令 坐标系 指令 补偿 指令 M代码 镜像 指令 锥度 指令 坐标 指令 其他 指令 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 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_ G52 A_ G50（单列一段）在进行锥度加工时，还需输
14、入工件及工作台参数，如图 6-30 所示。宜宾职业技术学院教案Yibin Vocational&Technical College 教 学 内 容 与 板 书 备注【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。计算偏移量：mmmmD07.001.006.0212.0 编写的数控加工程序：。（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
15、个型孔上便于编程的某一点设为其加工坐标系原点，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：（4）M是系统的辅助功能指令（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
16、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）各交点坐标值及各线段的加工顺序，逐段编制程序。（5）程序检验 宜宾职业技术学院教案Yibin Vocational&Technical College 教 学 内 容 与 板 书 备注 数控电火花线切割加工实例 编制加工图 6.34 所示凸凹模（图示尺寸是根据刃口尺寸公差及凸凹模配合间隙计算出的平均尺寸）的数控线切割程序。电极丝直径为 0.1mm的钼丝，单面放电间隙为 0.01mm。下面主要就工艺计算和程序编制进行讲述。1、确定计算坐标系 由于图形上、下对称，孔的圆心在图形对称轴上，圆心为坐标原点（如图
17、6.35）。因为图形对称于 X轴，所以只需求出 X轴上半部（或下半部）钼丝中心轨迹上各段的交点坐标值，从而使计算过程简化。图 6.34 凸凹模 图 6.35 凸凹模编程示意图 宜宾职业技术学院教案Yibin Vocational&Technical College 教 学 内 容 与 板 书 备注 2、确定补偿距离 补偿距离为：R=(0.1/2+0.01)mm=0.06mm 钼丝中心轨迹，如图 6.35 中双点划线所示。3、计算交点坐标 将电极丝中心点轨迹划分成单一的直线或圆弧段。求 E点的坐标值：因两圆弧的切点必定在两圆弧的连心线 OO1上。直线OO1的方程为 Y=(2.75/3)X。故可求
18、得 E点的坐标值 X、Y为 X=-1.570mm Y=-1.493mm 其余各点坐标可直接从图形中求得到,见表 6.11。切割型孔时电极丝中心至圆心 O的距离（半径）为 R=（1.1-0.06）mm=1.04mm 表 6.11 凸凹模轨迹图形各段交点及圆心坐标 交点 X Y 交点 X Y 圆心 X Y B-3.74-2.11 G-3 0.81 O1-3-2.75 C-3.74-0.81 H-3 0.81 O2-3-2.75 D-3-0.81 I-3.74 2.11 E-1.57-1.4393 K-6.96 2.11 4、编写程序单 切割凸凹模时，不仅要切割外表面，而且还要切割内表面，因此要在凸
19、凹模型孔的中心 O 处钻穿丝孔。先切割型孔，然后再按BCDEFGHIKAB 的顺序切割。（1）3B格式切割程序单见表 6.12 所示。宜宾职业技术学院教案Yibin Vocational&Technical College 教 学 内 容 与 板 书 备注 表 6.12 凸凹模线切割程序 序号 B X B Y B J G Z 说明 1 B B B 001040 Gx L3 穿丝切割 2 B 1040 B B 004160 Gy SR2 3 B B B 001040 Gx L1 4 D 拆卸钼丝 5 B B B 013000 Gy L4 空走 6 B B B 003740 Gx L3 空走 7
20、D 重新装上钼丝 8 B B B 012190 Gy L2 切入并加工BC段 9 B B B 000740 Gx L1 10 B B 1940 B 000629 Gy SR1 11 B 1570 B 1439 B 005641 Gy NR3 12 B 1430 B 1311 B 001430 Gx SR4 13 B B B 000740 Gx L3 14 B B B 001300 Gy L2 15 B B B 003220 Gx L3 16 B B B 004220 Gy L4 17 B B B 003220 Gx L1 18 B B B 008000 Gy L4 退出 19 D 加工结束 （
21、2）ISO 格式切割程序单如下：H000=+00000000 H001=+00000110；H005=+00000000；T84 T86 G54 G90 G92X+0Y+0U+0V+0；C007；G01X+100Y+0；G04X0.0+H005；G41H000；C007；G41H000；G01X+1100Y+0；G04X0.0+H005；宜宾职业技术学院教案Yibin Vocational&Technical College 教 学 内 容 与 板 书 备注 G41H001；G03X-1100Y+0I-1100J+0；G04X0.0+H005；X+1100Y+0I+1100J+0；G04X0.
22、0+H005；G40H000G01X+100Y+0；M00；/取废料 C007；G01X+0Y+0；G04X0.0+H005；T85 T87；M00；/拆丝 M05G00X-3000；/空走 M05G00Y-2750；M00；/穿丝 H000=+00000000 H001=+00000110；H005=+00000000；T84 T86 G54 G90 G92X-2500Y-2000U+0V+0；C007；G01X-2801Y-2012；G04X0.0+H005；G41H000；C007；G41H000；G01X-3800Y-2050；G04X0.0+H005；G41H001；X-3800Y-
23、750；G04X0.0+H005；X-3000Y-750；G04X0.0+H005；G02X-1526Y-1399I+0J-2000；G04X0.0+H005；G03X-1526Y+1399I+1526J+1399；G04X0.0+H005；G02X-3000Y+750I-1474J+1351；G04X0.0+H005；G01X-3800Y+750；G04X0.0+H005；X-3800Y+2050；G04X0.0+H005；宜宾职业技术学院教案Yibin Vocational&Technical College 教 学 内 容 与 板 书 备注 X-6900Y+2050；G04X0.0+H0
24、05；X-6900Y-2050；G04X0.0+H005；X-3800Y-2050；G04X0.0+H005；G40H000G01X-2801Y-2012；M00；C007；G01X-2500Y-2000；G04X0.0+H005；T85 T87 M02；/程序结束(:The Cuting length=37.062133 MM)；/切割总长 电火花线切割机床根据电极丝的运动方式不同分为快速走丝电火花线切割机床和慢速走丝电火花线切割机床。快速走丝电火花线切割机床相对慢速走丝电火花线切割机床而言，其结构简单，价格低廉，生产效率高，且精度能满足一般要求，目前在我国得到广泛应用。在采用电火花成形加工和电火花线切割加工时，要注意其工艺规律，选择恰当的电规准，以达到所要求的尺寸精度和表面质量，尽可能提高加工效率。课 后 小 结 数控线切割中的工艺处理 3B 指令编程 4B 指令编程 作业布置 P6-2、P6-5、P6-7、P6-8