模具數(shù)控加工技術(shù)第章 模具電加工.ppt

第5章模具電加工技術(shù),5.1電火花加工的基本原理與特點(diǎn)5.2電火花加工機(jī)床簡(jiǎn)介5.3電火花加工工藝與實(shí)例5.4線切割編程5.5典型模具零件的電加工,電火花加工（ElectricalDischargeMachining）是利用電腐蝕原理，對(duì)工件進(jìn)行加工的一種工藝方法。它既可以加工一般材料的工件，也可以加工用傳統(tǒng)的切削方法難于加工的各種高熔點(diǎn)、高硬度、高強(qiáng)度、高韌性的金屬材料及精度要求高的工件，因此特別適合模具零件的加工。電火花加工形式很多，其中以電火花成形加工（簡(jiǎn)稱電火花加工）和電火花線切割加工（WireCutEDM，簡(jiǎn)稱WEDM）應(yīng)用最為廣泛。電火花成形加工主要用于形狀復(fù)雜的型腔、凸模、凹模的加工，電火花線切割加工主要用于沖模、擠壓模的加工。5.1電火花加工的基本原理與特點(diǎn)5.1.1電火花加工的基本原理研究結(jié)果表明，要想利用火花放電產(chǎn)生的電蝕現(xiàn)象對(duì)工件進(jìn)行加工，必須具備以下基本條件。,5.1.1電火花加工的基本原理如圖5-1所示:電壓脈沖的持續(xù)時(shí)間ti稱為脈沖寬度（單位為s），在精加工時(shí)要選用較小的脈沖寬度，以提高加工精度和表面質(zhì)量；在粗加工時(shí)應(yīng)選用較大的脈沖寬度，以保證加工速度，但是不能過(guò)大，一般應(yīng)小于10s30s。這樣可以使每一個(gè)放點(diǎn)局限在很小的范圍內(nèi)，使放電產(chǎn)生的熱量來(lái)不及傳導(dǎo)和擴(kuò)散到加工表面以外的部位，防止將工件表面燒傷而無(wú)法加工。兩個(gè)電壓脈沖之間的間隔時(shí)間t0稱為脈沖間隙（單位為s），脈沖間隙的大小也應(yīng)合理選用，如果間隔時(shí)間過(guò)短，會(huì)使絕緣介質(zhì)來(lái)不及恢復(fù)絕緣狀態(tài)，容易產(chǎn)生電弧放電，燒傷工件和工具；脈沖間隔時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，又會(huì)降低加工生產(chǎn)率。一個(gè)電壓脈沖開始到下一個(gè)電壓脈沖開始之間的時(shí)間T稱為脈沖周期（單位為s），顯然T=ti+t0。,圖5-1脈沖電壓波形ti-脈沖寬度;t0-脈沖間隔;T-脈沖周期;Ie-脈沖高度,2.脈沖放電要有足夠的能量，也就是說(shuō)放電通道要有很大的電流密度（一般為105A/cm2106A/cm2）。這樣可以保證在火花放電時(shí)產(chǎn)生較高的溫度將工件表面的金屬融化或氣化，以達(dá)到加工的目的。3.保證有合理的放電間隙。放電間隙指利用火花放電進(jìn)行加工時(shí)工具表面和工件表面之間的距離，用S表示。放電間隙的大小與加工電壓、加工介質(zhì)等因素有關(guān)，一般在幾微米到幾百微米之間合理選用。間隙過(guò)大，會(huì)使工作電壓不能擊穿絕緣介質(zhì)；而間隙過(guò)小，易形成短路，都將導(dǎo)致電極間電流為零，不能產(chǎn)生火花放電，從而不能對(duì)工件進(jìn)行加工。,4.火花放電必須在具有一定絕緣性能的液體介質(zhì)中進(jìn)行。絕緣介質(zhì)的作用有4點(diǎn)：一是在達(dá)到要求的擊穿電壓之前，應(yīng)保持電學(xué)上的非導(dǎo)電性，即起到絕緣作用；二是在達(dá)到擊穿電壓后，絕緣介質(zhì)要盡可能地壓縮放電通道的橫截面積，從而提高單位面積上的電流強(qiáng)度；三是在放電完成后，迅速熄滅火花，使火花間隙消除電離從而恢復(fù)絕緣；四是要求介質(zhì)具有較好的冷卻作用，并將電蝕產(chǎn)物從放電間隙中帶走。目前大多數(shù)電火花機(jī)床均采用煤油作為工作液。但是對(duì)大型復(fù)雜零件的加工時(shí)，功率較大，可能引起煤油著火，這時(shí)可以采用燃點(diǎn)較高的機(jī)油或者是煤油與機(jī)油混合物等作為工作液。另外，新開發(fā)的水基工作液也逐漸應(yīng)用在電火花加工中，這種工作液可使粗加工效率大幅度提高，并且降低了因加工功率大而引起著火的隱患。,圖5-2電火花加工原理圖1-脈沖電源2-工件3-自動(dòng)進(jìn)給調(diào)節(jié)裝置4-工具5-工作液6-過(guò)濾器7-工作液泵,電火花加工原理如圖5-2所示。脈沖電源1的兩個(gè)輸出端分別與工件2和工具4連接。自動(dòng)進(jìn)給裝置3（此處為液壓缸及活塞）使工件與工具之間經(jīng)常保持一個(gè)很小的放電間隙，當(dāng)加在兩極間的脈沖電壓足夠大時(shí)，便使兩極間隙最小處或絕緣強(qiáng)度最低處的介質(zhì)被擊穿，在該處形成火花放電，瞬時(shí)達(dá)到高溫使工具和工件表面都蝕掉一小部分金屬，各自形成一個(gè)小凹坑，如圖5-3（a）所示，表示單個(gè)脈沖放電后的電極表面。脈沖放電結(jié)束后，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間間隔（即脈沖間隔t0），使工作液恢復(fù)絕緣并清除電蝕產(chǎn)物后，第二個(gè)脈沖電壓又加到兩極上，又會(huì)使兩極間隙最小處或絕緣強(qiáng)度最低處的介質(zhì)被擊穿，從而又形成小凹坑。這樣隨著相當(dāng)高的頻率，連續(xù)不斷地重復(fù)放電，工具電極不斷地向工件進(jìn)給，從而保持一定的放電間隙，就可將工具端面和橫截面的形狀復(fù)制在工件上，加工出所需形狀的零件，整個(gè)加工表面將由無(wú)數(shù)個(gè)小凹坑所形成。圖5-3（b）所示為多次脈沖放電后的電極表面。,圖5-3電火花加工表面局部放大圖,5.1.2電火花加工的特點(diǎn),1.電火花加工的優(yōu)點(diǎn)能加工用切削的方法難于加工或無(wú)法加工的高硬度導(dǎo)電材料。在電火花加工過(guò)程中，主要是靠電、熱能進(jìn)行加工，幾乎與力學(xué)性能（硬度、強(qiáng)度等）無(wú)關(guān)。從而使工件的加工不受工具硬度、強(qiáng)度的限制，實(shí)現(xiàn)了用軟質(zhì)的材料（如石墨、銅等）加工硬質(zhì)的材料（如淬火鋼、硬質(zhì)合金和超硬材料等）。便于加工細(xì)長(zhǎng)、薄、脆性零件和形狀復(fù)雜的零件。由于加工過(guò)程中，工具與工件沒有直接接觸，這樣就使工件與工具之間沒有機(jī)械加工的切削力，機(jī)械變形小，因此可以加工復(fù)雜形狀和進(jìn)行微細(xì)加工。工件變形小，加工精度高。目前，電火花加工的精度可達(dá)0.010.05mm，在精密光整加工時(shí)可小于0.005mm。易于實(shí)現(xiàn)加工過(guò)程的自動(dòng)化。電火花加工主要利用電能進(jìn)行加工，而電能、電參數(shù)較機(jī)械量易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制。目前我國(guó)電火花加工機(jī)床大多都是數(shù)字控制。,2.電火花加工的不足只能對(duì)導(dǎo)電材料進(jìn)行加工。通過(guò)電火花加工原理的分析，我們可以看出，電火花加工所用的工具和工件必須是導(dǎo)體，所以塑料、陶瓷等絕緣的非導(dǎo)體材料不能用電火花進(jìn)行加工。加工精度受到電極損耗的限制。由于加工過(guò)程中，工具電極同樣會(huì)受到電、熱的作用而被蝕除，特別是在尖角和底面部分，蝕除量較大，又造成了電極損耗不均勻的現(xiàn)象，所以電火花加工的精度受到限制。加工速度慢。由于火花放電時(shí)產(chǎn)生的熱量只局限在電極表面，而且又很快被介質(zhì)冷卻，所以加工速度要比機(jī)械加工慢。最小圓角半徑受到放電間隙的限制。雖然電火花加工具有一定的局限性，但與傳統(tǒng)的切削加工相比仍有巨大的優(yōu)勢(shì)，因此其應(yīng)用領(lǐng)域日益擴(kuò)大，目前已廣泛應(yīng)用于機(jī)械（特別是模具制造）、航空航天、電子、電器和儀器儀表的行業(yè)，用來(lái)解決難加工材料及復(fù)雜形狀零件的加工問題。,5.2電火花加工機(jī)床簡(jiǎn)介,電火花加工機(jī)床狹義上指能完成穿孔和成型加工的機(jī)床，而在廣義上講，電火花加工機(jī)床應(yīng)該包括電火花穿孔機(jī)，成型加工機(jī)床，電火花線切割加工機(jī)床和電火花磨削機(jī)床，以及各種專門用途的電火花加工機(jī)床，如加工小孔，螺紋環(huán)規(guī)和異形孔紡絲板等的電火花加工機(jī)床。這幾種機(jī)床的工作原理都是用電火花放電加工來(lái)蝕除金屬，但在工藝形式，機(jī)床結(jié)構(gòu)和操作方法上存在很大差別。本節(jié)主要介紹電火花成型機(jī)床，電火花穿孔機(jī)。,5.2.1電火花機(jī)床名稱、型號(hào)與分類我國(guó)早期生產(chǎn)的電火花機(jī)床按其用途分為兩類，一類是采用RC，RLC和電子管，閘流管脈沖電源，主要用于穿孔加工的電火花穿孔加工機(jī)床，被命名為D61系列（如D6125、D6140型等）；另一類是采用長(zhǎng)脈沖發(fā)電動(dòng)機(jī)電源，主要用于成型加工的電火花成型加工機(jī)床，被命名為D55系列（如D5540、D5570等）。從20世紀(jì)80年代開始，電火花加工機(jī)床大多采用晶體管脈沖電源，這樣就使同一臺(tái)電火花加工機(jī)床既能用做穿孔加工，也可用做成型加工。因此我國(guó)把電火花穿孔，成型加工定名為D71系列，統(tǒng)稱為電火花成型加工機(jī)床，或簡(jiǎn)稱為電火花加工機(jī)床，其型號(hào)表示如圖5-4所示。,圖5-4,我國(guó)電火花成型加工機(jī)床的參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)如表5-1所示。,電火花加工機(jī)床和其他加工機(jī)床一樣，有很多分類方法:1.按照機(jī)床的數(shù)控程度可分為：非數(shù)控（手動(dòng)型）、單軸數(shù)控及多軸數(shù)控型等。2.按照機(jī)床的規(guī)格大小可分為：小型（工作臺(tái)寬度小于25厘米）、中型（工作臺(tái)寬度為25厘米63厘米）和大型（工作臺(tái)寬度大于63厘米）。3.按精度等級(jí)分為：標(biāo)準(zhǔn)、精密和高精度電火花成型機(jī)床。4.按工具電極的伺服進(jìn)給系統(tǒng)的類型分為：液壓進(jìn)給、步進(jìn)電動(dòng)機(jī)進(jìn)給、直流或交流伺服電動(dòng)機(jī)進(jìn)給驅(qū)動(dòng)等類型。5.按應(yīng)用范圍分為：通用機(jī)床、專用機(jī)床（例如：航空葉片零件加工機(jī)床、螺紋加工機(jī)床和輪胎橡膠模加工機(jī)床等）。,6.根據(jù)機(jī)床結(jié)構(gòu)分為：龍門式、滑枕式、懸臂式、框形立柱式和臺(tái)式電火花成型機(jī)床，其中立柱式應(yīng)用最為廣泛。圖5-5（a）所示為龍門式大型電火花加工機(jī)床，工作臺(tái)固定在床身上，主軸頭可做橫向坐標(biāo)移動(dòng)，根據(jù)加工的需要，可在機(jī)床的橫梁上裝設(shè)幾個(gè)主軸頭，以滿足同時(shí)加工出幾個(gè)型孔的需要。這種機(jī)床剛性好，可以做成大、中型電火花加工機(jī)床。圖5-5（b）所示為滑枕式結(jié)構(gòu)電火花加工機(jī)床。它的主要特點(diǎn)是工件安裝在床身工作臺(tái)上不動(dòng)，兩主軸頭安裝在x、y兩個(gè)滑枕上運(yùn)動(dòng)，這樣可以避免重大的工件和油槽中煤油工作液在x、y方向快速運(yùn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生很大的慣性力。其缺點(diǎn)是行程大時(shí)機(jī)床剛度變差，電極裝夾找正也因油箱體積大而不太方便。隨著機(jī)床工業(yè)的發(fā)展，模具行業(yè)對(duì)電火花加工機(jī)床的需求不斷增加，電火花加工機(jī)床將朝著高精度，高穩(wěn)定性和高自動(dòng)化程度等方向發(fā)展。國(guó)外已經(jīng)研制出帶工具電極庫(kù)能按程序自動(dòng)更換電極的電火花加工中心。,圖5-5典型電火花機(jī)床結(jié)構(gòu)示意圖,5.2.2電火花加工機(jī)床結(jié)構(gòu),電火花加工機(jī)床主要由機(jī)床主體，脈沖電源，自動(dòng)進(jìn)給調(diào)節(jié)系統(tǒng)和工作液凈化及循環(huán)系統(tǒng)幾部分組成。隨著時(shí)代的進(jìn)步，電加工事業(yè)的發(fā)展，尤其數(shù)控技術(shù)在電火花成型加工機(jī)床上的廣泛使用，更顯示出電火花加工在模具制造中的重要性。為了適應(yīng)模具工業(yè)的需要，已經(jīng)批量生產(chǎn)計(jì)算機(jī)三坐標(biāo)數(shù)字控制的電火花成型加工機(jī)床，以及帶工具電極庫(kù)能按程序自動(dòng)更換的電火花加工中心。圖5-6（a）所示為立柱式電火花加工機(jī)床結(jié)構(gòu)圖，圖5-6(b)所示為其外觀圖。1機(jī)床主體機(jī)床主體部分主要包括主軸頭、床身、立柱、工作臺(tái)及工作液槽幾部分。其作用主要是支承、固定工件和工具電極，并通過(guò)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)工具電極相對(duì)于工件的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。,圖5-6立柱式電火花加工機(jī)床1-床身2-液壓油箱3-工作液槽4-主軸頭5-工作液箱6-電源箱7-控制柜,2.脈沖電源脈沖電源的作用是把交流電轉(zhuǎn)換成單向脈沖電源，以提供能量來(lái)蝕除金屬。脈沖電源的輸出分別接電極和制件，在加工過(guò)程中向間隙不斷輸出脈沖電源。當(dāng)電極與制件之間的間隙達(dá)到一定值時(shí)，工作液被擊穿而形成脈沖火花放電，同時(shí)使制件材料被氣化而蝕除。電極向制件的不斷進(jìn)給，使制件被加工成所需形狀。脈沖電源對(duì)電火花加工的生產(chǎn)率，工件的表面質(zhì)量、加工精度，加工過(guò)程中的穩(wěn)定性和工具電極損耗等技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)有很大的影響。常用的有張弛式、閘流管式、電子管式、可控硅式和晶體管式脈沖電源，目前以晶體管式脈沖電源使用最廣。3.自動(dòng)進(jìn)給調(diào)節(jié)系統(tǒng)自動(dòng)進(jìn)給調(diào)節(jié)系統(tǒng)由自動(dòng)調(diào)節(jié)器和自適應(yīng)控制裝置組成。其主要作用是在電火花加工過(guò)程中維持一定的火花放電間隙，保證加工過(guò)程正常、穩(wěn)定地進(jìn)行，主要體現(xiàn)在兩個(gè)方面，一是在放電過(guò)程中，工具電極和工件電極不斷被蝕除，造成兩極間的間隙不斷增大，當(dāng)間隙過(guò)大時(shí)，則不會(huì)產(chǎn)生放電，此時(shí)自動(dòng)進(jìn)給調(diào)節(jié)裝置將自動(dòng)調(diào)節(jié)工具進(jìn)行補(bǔ)償進(jìn)給，以維持所需的放電間隙；另一方面是當(dāng)工具電極和工件電極距離太近或發(fā)生短路時(shí)，自動(dòng)進(jìn)給調(diào)節(jié)裝置自動(dòng)調(diào)節(jié)工具反向離開工件，再重新進(jìn)給調(diào)節(jié)放電間隙。,圖5-7所示為步進(jìn)電動(dòng)機(jī)自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)原理框圖。其工作原理是：檢測(cè)環(huán)節(jié)對(duì)放電間隙進(jìn)行檢測(cè)后，輸出一個(gè)反映間隙狀態(tài)的電壓信號(hào)。變頻電路則將該信號(hào)加以放大，并轉(zhuǎn)換成不同頻率的脈沖，為環(huán)行分配器提供進(jìn)給觸發(fā)脈沖。同時(shí)，多諧震蕩器發(fā)出恒頻率的回退觸發(fā)脈沖。根據(jù)放電間隙的物理狀態(tài)，兩種觸發(fā)脈沖由判別電路選其一種送至環(huán)行分配器，決定進(jìn)給或是回退。當(dāng)極間放電狀態(tài)正常時(shí)，判別電路通過(guò)單穩(wěn)電路打開進(jìn)給與門1；當(dāng)極間放電狀態(tài)異常（短路或形成有害的電?。r(shí)，則判別電路通過(guò)單穩(wěn)電路打開回退與門2，分別驅(qū)動(dòng)相對(duì)應(yīng)的環(huán)形分配器的相序，使步進(jìn)電極正向或反向轉(zhuǎn)動(dòng)，使主軸進(jìn)給或退回。,圖5-7步進(jìn)電動(dòng)機(jī)自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)原理圖,4.工作液凈化及循環(huán)系統(tǒng)電火花加工用的工作液凈化及循環(huán)過(guò)濾系統(tǒng)由儲(chǔ)液箱、過(guò)濾器和泵和控制閥等部件組成。工作液循環(huán)的方式很多，主要有以下幾種。非強(qiáng)迫循環(huán)工作液僅做簡(jiǎn)單循環(huán)，用清潔的工作液換臟的工作液。電蝕產(chǎn)物不能被強(qiáng)迫排除，僅可應(yīng)用在粗、中電標(biāo)準(zhǔn)時(shí)。強(qiáng)迫沖油將清潔的工作液強(qiáng)迫沖入放電間隙，工作液連同電蝕產(chǎn)物一起從電極側(cè)面間隙中被排出，稱為強(qiáng)迫沖油。這種方法排屑力強(qiáng)，但電蝕產(chǎn)物通過(guò)已加工區(qū)，排出時(shí)形成二次放電，容易形成大的間隙和斜度。此外，強(qiáng)力沖油對(duì)主軸頭的自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)會(huì)產(chǎn)生干擾，過(guò)強(qiáng)的沖油會(huì)造成加工不穩(wěn)定。如果工作液中帶有氣泡，進(jìn)入加工區(qū)域?qū)?huì)發(fā)生爆裂而引起“放炮”現(xiàn)象，并伴隨有強(qiáng)烈振動(dòng)，嚴(yán)重影響加工質(zhì)量。,強(qiáng)迫抽油將工作液連同電蝕產(chǎn)物經(jīng)過(guò)放電間隙和工件待加工面強(qiáng)迫吸出，稱為強(qiáng)迫抽油。這種排屑方式可以避免電蝕產(chǎn)物的二次放電，故加工精度高，但排屑力較小，不能用于粗規(guī)準(zhǔn)加工。其工作液循環(huán)過(guò)濾系統(tǒng)如圖5-8所示,工作過(guò)程主要為：沖油、抽油和放油3個(gè)過(guò)程。,圖5-8工作液循環(huán)過(guò)濾系統(tǒng),1粗過(guò)濾器;2單向閥;3電動(dòng)機(jī);4渦旋泵;5、8、13壓力表;6安全閥;7精過(guò)濾器;9沖油選擇閥;10射流抽吸管;11快速進(jìn)油控制閥（補(bǔ)油）;12壓力調(diào)節(jié)器,當(dāng)前我國(guó)常用的電火花加工的工作液是煤油，它的作用是在電火花加工之前保證工具與工件之間的間隙絕緣；在加工過(guò)程中，形成火花放電通道，并在放電結(jié)束后迅速恢復(fù)間隙的絕緣狀態(tài)；對(duì)放電通道產(chǎn)生壓縮作用；幫助電蝕產(chǎn)物的拋出和排除；冷卻工具和工件等。在大功率工作條件下，為了避免煤油著火，可以采用燃點(diǎn)較高的機(jī)油或煤油與機(jī)油的混合物等作為工作液。近年來(lái)，新開發(fā)的水基工作液可使粗加工功效率大幅度提高。隨著數(shù)字控制技術(shù)的發(fā)展，電火花加工機(jī)床已數(shù)控化，并采用微機(jī)進(jìn)行控制。機(jī)床功能更加完善，自動(dòng)化程度大為提高，實(shí)現(xiàn)了電極和工件的自動(dòng)定位、加工條件的自動(dòng)轉(zhuǎn)換、電極的自動(dòng)交換、工作臺(tái)的自動(dòng)進(jìn)給，以及平動(dòng)頭的多方向伺服控制等。低損耗電源、微精加工電源、適應(yīng)控制技術(shù)和完善的夾具系統(tǒng)的采用，顯著提高了加工速度、加工精度和加工穩(wěn)定性，擴(kuò)大了應(yīng)用范圍。電火花加工機(jī)床不僅向小型、精密和專用方向發(fā)展，而且向能加工汽車車身、大型沖壓模的超大型方向發(fā)展。,5.3電火花加工工藝與實(shí)例,隨著電火花加工工藝和機(jī)床的發(fā)展,電火花成型穿孔加工應(yīng)用也日趨廣泛，主要應(yīng)用于沖壓模具零件（包括凸凹模、卸料板和固定板等）、粉末冶金模具零件、擠壓模具零件和各種型腔模具（包括鍛模、壓鑄模和塑料模等）零件的制造上。電火花穿孔加工中的小孔加工，由于孔徑小，所以采用的加工工藝與其他穿孔加工有很多不同之處，一般單列出來(lái)。5.3.1電火花穿孔加工用電火花方法加工通孔稱為電火花穿孔加工,主要應(yīng)用與加工那些用機(jī)械方法難以加工或無(wú)法加工的零件,例如硬質(zhì)合金、淬火鋼等硬度較大的金屬材料和具有復(fù)雜形狀的零件的通孔加工等。沖裁模具在生產(chǎn)中應(yīng)用較為廣泛，但是由于沖裁模具具有形狀復(fù)雜、硬度高和尺寸精度要求高等特點(diǎn)，所以用一般的機(jī)械加工方法加工是非常困難的，有時(shí)甚至無(wú)法用通用機(jī)床進(jìn)行加工，而只能靠鉗工進(jìn)行加工，這樣將增大勞動(dòng)量，加工精度難以保證。采用電火花加工就能很好地解決上述困難。所以本書就以加工沖裁模具為例進(jìn)行講解。,5.3.1電火花穿孔加工,1.電火花加工工藝方法對(duì)于沖裁模具來(lái)說(shuō),沖裁凸模與凹模配合間隙的大小和均勻性,直接影響到?jīng)_裁產(chǎn)品的質(zhì)量和模具的壽命。在電火花加工過(guò)程中，為了滿足這一要求，常用的加工工藝方法有：直接電極法、混合電極法、修配凸模法和二次電極法。由于電火花線切割加工技術(shù)的發(fā)展，沖模加工已主要采用線切割加工，但電火花穿孔加工沖模可以達(dá)到比電火花線切割更好的配合間隙、表面粗糙度和刃口斜度，因此，一些要求較高的沖模仍采用電火花穿孔加工工藝。2電極設(shè)計(jì)電極的精度直接影響到電火花穿孔加工的精度，所以合理選擇電極材料和確定電極尺寸就顯示得尤為重要了。,電極材料的選擇電極材料必須具有導(dǎo)電性能好、損耗小、造型容易、加工過(guò)程穩(wěn)定、生產(chǎn)效率高、來(lái)源豐富和價(jià)格低廉等特點(diǎn)。生產(chǎn)中常用的電極材料的石墨、黃銅、紫銅、鑄鐵、鋼和銅鎢合金等，這幾種材料的性能如表5-2所示。選擇時(shí)應(yīng)根據(jù)加工對(duì)象、工藝方法和脈沖電源的類型等因素綜合考慮。電極結(jié)構(gòu)電火花加工用的工具電極一般可以分為整體式電極、鑲拼式電極和組合式電極3種類型。,電極尺寸電極的尺寸包括電極橫截面尺寸和電極長(zhǎng)度尺寸。電極橫截面尺寸的計(jì)算在加工凹模型孔時(shí)，電極橫截面的輪廓一般應(yīng)比型孔均勻地縮小一個(gè)放電間隙值，如圖5-9所示。由圖可知，存在如下3類尺寸。尺寸增大的有：R1=r+2、B=r+2。尺寸減小的有：R2=r-2、A=r-2。尺寸不變的有：C=c。,圖5-9電極橫截面尺寸的計(jì)算A、B、C、R1、R2電極橫截面基本尺寸a、b、c、r1、r2型孔基本尺寸單邊放電間隙,電極長(zhǎng)度尺寸的計(jì)算工具電極的長(zhǎng)度L一般與加工深度、電極材料、加工方式和型孔復(fù)雜程度等因素有關(guān)，一般可以用下面的公式進(jìn)行估算：L=KH+H1+H2+(0.40.8)(n-1)KH式中H電火花加工深度，單位為mm。H1當(dāng)凹模下部挖空時(shí)，電極需要加長(zhǎng)的長(zhǎng)度，單位為mm。H2電極夾持部分長(zhǎng)度，單位為mm。n電極的使用次數(shù)。K與電極材料、加工方式和型孔復(fù)雜程度等因素有關(guān)的系數(shù)。對(duì)于不同材料K值的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)為：紫銅(22.5)、黃銅(33.5)、石墨(1.72)、鑄鐵(2.53)、鋼(33.5)。電極材料損耗小，型孔簡(jiǎn)單，電極輪廓無(wú)尖角時(shí)，K取小值；反之取大值。當(dāng)電極損耗較大是時(shí)，如加工硬質(zhì)合金時(shí)，電極長(zhǎng)度可以適當(dāng)加長(zhǎng)。,電極的制造電火花穿孔加工用電極的長(zhǎng)度尺寸一般無(wú)嚴(yán)格要求，而橫截面尺寸要求較高。對(duì)這類電極，一般先經(jīng)過(guò)普通機(jī)械加工，然后成型進(jìn)行成型磨削。不易用磨削加工的材料，可在機(jī)械加工后，采用鉗工精修的方法達(dá)到要求。對(duì)于整體式電極（一般采用鋼作為電極），如果模具的配合間隙較小，可用化學(xué)溶液浸蝕作為電極的部分，使電極部分的端面輪廓均勻的縮小，在加工時(shí)就可以選用較大的放電間隙了；如果模具的配合間隙較大，可用鍍銅或鍍鋅的方法，均勻地增大作為電極部分的尺寸。對(duì)于鑲拼式電極一般采用環(huán)氧樹脂或聚乙烯醇縮醛膠粘接，當(dāng)粘合面積小不易粘牢時(shí)，可采用釬焊的方法進(jìn)行固定。隨著電火花線切割技術(shù)的發(fā)展，目前，電火花加工用的電極一般都采用電火花線切割的方法制造。,3.電參數(shù)的選擇電火花加工中的電參數(shù)主要包括電流峰值、脈沖寬度和脈沖間隔等，這些參數(shù)大小選擇的好壞，不僅影響電火花加工精度，還直接影響加工的生產(chǎn)率和經(jīng)濟(jì)性。電參數(shù)的確定，主要取決于工件的加工精度要求、加工表面要求、工件和工具電極材料以及生產(chǎn)率等因數(shù)。由于影響電參數(shù)的因素較多，實(shí)際判斷困難，所以在生產(chǎn)中主要是通過(guò)工藝實(shí)驗(yàn)的方法來(lái)確定。通過(guò)以前的學(xué)習(xí)我們知道，加工速度與加工精度和表面質(zhì)量是相互制約的，即提高加工速度的同時(shí)，必然降低加工精度和表面質(zhì)量。為了解決這一矛盾，電火花加工過(guò)程一般分為粗加工、半精加工和精加工3個(gè)階段，每一個(gè)階段電參數(shù)選擇的原則都不同。3個(gè)階段的加工電參數(shù)如表5-3所示。,表5-3加工電參數(shù),由表5-3可知，我們可以在粗加工時(shí)在留有一定加工余量的前提下，盡量加大單個(gè)脈沖能量，來(lái)提高生產(chǎn)率；在半精加工和精加工時(shí)，以保證精度和表面質(zhì)量為目的，采用小的電流峰值、高頻率和短的脈沖寬度。這樣既加快了加工速度，提高了生產(chǎn)率，又能獲得較好的精度。值得注意的是，在整個(gè)加工過(guò)程中，工具電極損耗對(duì)加工精度的影響。特別是粗加工時(shí)，脈沖能量大，工具電極損耗同樣也會(huì)較大。這時(shí)就應(yīng)該在加工之前很好地利用極性效應(yīng)，或者在精加工時(shí)更換工具電極來(lái)提高加工精度。,5.3.2電火花穿孔加工應(yīng)用,例:電火花穿孔加工實(shí)例。圖5-10所示為中夾板落料凹模，工件材料為Cr12鋼，配合間隙為0.08mm0.10mm，熱處理淬火硬度為62HRC64HRC。1.案例分析電加工前的工藝路線在電火花加工前，應(yīng)利用銑床、磨床等機(jī)械加工機(jī)床先把除凹模型孔以外的尺寸加工出來(lái)，并應(yīng)用銑床對(duì)凹模型孔進(jìn)行預(yù)加工，單面留電加工余量0.3mm0.5mm。然后進(jìn)行熱處理淬火，使硬度達(dá)到62HRC64HRC。最后平磨上、下兩平面。,圖5-10中夾板落料凹模,工具電極準(zhǔn)備針對(duì)此模具特點(diǎn)，可以利用凸模作為工具電極，采用“鋼打鋼”的方法進(jìn)行加工。所以在進(jìn)行電火花加工前，應(yīng)先利用機(jī)械加工方法或電火花線切割加工出凸模。電火花加工工藝方法利用凸模加工凹模時(shí)，要將凹模底面朝上進(jìn)行加工，這樣可以利用“二次放電”產(chǎn)生的加工斜度，作為凹模的漏料口，既通常所說(shuō)的“反打正用”。工件的裝夾、校正及安裝固定首先將工具電極（即凸模）用電極夾柄緊固，校正后予以固定在主軸頭上；然后將工件（凹模）放置在電火花加工機(jī)床的工作臺(tái)上，調(diào)整工具電極與工件的位置，使兩電極中心重合，保證加工孔口的位置精度，最后用壓板將工件凹模壓緊固定。加工工藝參數(shù)采用低壓脈寬2s，間隔20s；低壓80V，加工電流3.5A；高壓脈寬5s，高壓173V，加工電流0.6A；加工極性為負(fù)；下沖油方式；加工深度30mm。加工效果加工時(shí)間約10小時(shí)；加工斜度為0.03mm（雙邊）；凹凸模配合間隙0.08mm（雙邊）；表面粗糙度Ra2.25m。,2.電火花成型加工用電火花加工方法加工型腔與用機(jī)械加工法加工相比，具有加工質(zhì)量好、粗糙度小、操作簡(jiǎn)單、勞動(dòng)強(qiáng)度低、生產(chǎn)周期短，適合各種硬質(zhì)材料和復(fù)雜形狀型腔的加工的優(yōu)點(diǎn)。隨著電火花加工機(jī)床和工藝的日趨完善，電火花加工已經(jīng)成為型腔加工的主要方法之一。3.電火花型腔加工的工藝方法電火花型腔加工要比型孔加工困難得多，主要表現(xiàn)在：型腔加工屬于盲孔加工，金屬蝕除量大，工作液循環(huán)困難，生成的電蝕產(chǎn)物不易排除，較易產(chǎn)生二次放電；電極損耗不能像型孔加工一樣，用增加電極長(zhǎng)度和進(jìn)給來(lái)補(bǔ)償；加工面積大，加工過(guò)程中要求電參數(shù)的調(diào)節(jié)范圍大：型腔形狀復(fù)雜，電極損耗不均勻等。因此，在實(shí)際生產(chǎn)中，我們要保證加工表面質(zhì)量的前提下，提高工件電極的蝕除量，從而提高生產(chǎn)率；降低工件電極的損耗和改善工作液循環(huán)條件來(lái)提高加工精度。通常采用下列幾種方法。,單電極加工法所謂單電極加工法就是指在電火花加工過(guò)程中，不更換電極，用一個(gè)電極完成整個(gè)型腔加工的一種工藝方法。單電極加工法只需制造一個(gè)電極，進(jìn)行一次裝夾定位，適用于加工形狀簡(jiǎn)單、精度要求不高的型腔；對(duì)于加工量較大的型腔模具，可以先用其他加工方法（例如機(jī)械加工方法）去除大量的加工余量，再用電火花的加工方法加工到精度要求，這樣可以大大提高加工效率。為了解決工具電極損耗對(duì)加工精度的影響以及提高加工效率，在生產(chǎn)中通常采用下面的方法。單電極平動(dòng)法在帶有平動(dòng)頭的電火花機(jī)床上，我們可以通過(guò)工具電極做平面圓周運(yùn)動(dòng)來(lái)完成型腔的粗、中、精加工。在加工過(guò)程中，先采用低損耗、高生產(chǎn)率的電參數(shù)對(duì)型腔進(jìn)行粗加工，然后利用平動(dòng)頭做平面圓周運(yùn)動(dòng)，按照粗、中、精的順序逐級(jí)改變電參數(shù)。同時(shí)依次加工電極的平動(dòng)量，以補(bǔ)償前后兩個(gè)加工規(guī)范之間型腔側(cè)面放電間隙差和表面微觀不平度差，實(shí)現(xiàn)型腔側(cè)面仿形修光，完成整個(gè)型腔模的加工，其原理如圖5-11所示。,采用平動(dòng)法加工可以很好的改善排屑條件，方便電蝕產(chǎn)物的排除，減小二次放電產(chǎn)生的可能性；但是由于平動(dòng)時(shí)，使電極上的每一個(gè)點(diǎn)都按平動(dòng)頭的偏心半徑做圓周運(yùn)動(dòng)，清角半徑由偏心半徑?jīng)Q定，這就使平動(dòng)法難以加工出清角、清棱的型腔模。此外電極在粗加工中容易引起不平的表面龜裂狀的積碳層，影響型腔表面粗糙度。這時(shí)可以采用精度較高的重復(fù)定位夾具，將粗加工后的電極取下，經(jīng)均勻修光后，再重復(fù)定位裝夾，用平動(dòng)頭完成型腔的終加工，可消除上述缺陷。,圖5-11平動(dòng)頭加工原理圖1-工具電極;2-工件電極,單電極加工法單電極搖動(dòng)法采用三軸聯(lián)動(dòng)的數(shù)控電火花加工機(jī)床時(shí)，可以利用工作臺(tái)按一定軌跡做微量移動(dòng)來(lái)修光側(cè)面，這種方法被稱為單電極搖動(dòng)法。由于搖動(dòng)是靠數(shù)控控制器產(chǎn)生的，所以具有更靈活多樣的模式，除了可以做圓形平動(dòng)外，還可以做方形平動(dòng)、十字形平動(dòng)等，圖5-12所示為方形平動(dòng)加工原理圖。這樣就更能適應(yīng)復(fù)雜形狀的側(cè)面修光的需要，也可以利用加工尖角。這是一般平動(dòng)頭所無(wú)法做到的。,圖5-12方形平動(dòng)加工原理圖,多電極加工法多電極加工法就是指在整個(gè)電火花加工過(guò)程中，采用多個(gè)形狀相同、尺寸不同的電極依次更換加工同一個(gè)型腔，通過(guò)調(diào)節(jié)不同的電參數(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)型腔的粗、中、精加工的一種加工方法。每一個(gè)電極都要對(duì)型腔的整個(gè)被加工表面進(jìn)行加工，這樣就可以上一個(gè)電極的放電痕跡去掉。電極的多少主要取決于加工精度和表面質(zhì)量要求，如采用粗、半精、精加工工序，就可以選用3個(gè)電極進(jìn)行加工。多電極加工原理如圖5-13所示，為3個(gè)電極分別負(fù)責(zé)工件的粗、半精、精加工，其使用的電參數(shù)不同，放電間隙也不同，故電極的尺寸亦不同。,圖5-13多電極加工原理,多電極加工法的優(yōu)點(diǎn)是仿形精度高，特別適合帶有尖角、窄縫多的型腔模具的加工；缺點(diǎn)是需要制造多個(gè)電極，并且對(duì)各個(gè)電極的一致性和制造精度要求都很高；另外，因?yàn)樾枰鼡Q電極，所以必須確保更換工具電極時(shí)的重復(fù)定位精度，對(duì)機(jī)床和操作人員裝夾、定位精度要求較高。因此主要適合于沒有平動(dòng)和搖動(dòng)加工條件時(shí)，或多型腔模具和相同零件的加工場(chǎng)合。一般用兩個(gè)電極進(jìn)行粗、精加工就可滿足要求；而當(dāng)型腔模的精度和表面質(zhì)量要求很高時(shí)，采用3個(gè)或更多個(gè)工具電極進(jìn)行加工。,分解電極法分解電極法上根據(jù)型腔的幾何形狀，把工具電極分解為主型腔電極和副型腔電極，主、副電極分別制造和使用，是單電極平動(dòng)法和多電極加工法的綜合應(yīng)用。圖5-14所示為分解電極法加工示意圖。這種方法的優(yōu)點(diǎn)是可以根據(jù)主、副型腔的不同加工要求，選擇不同的電參數(shù)，有利于提高加工速度和加工質(zhì)量，從而便于工具電極的制造和修整；缺點(diǎn)是同多電極加工法一樣，需要制造多個(gè)電極，并且對(duì)電極的制造和定位精度要求很高。此法主要適用與尖角、窄縫、沉孔和深槽多的復(fù)雜型腔模具的加工。,圖5-14分解電極法加工示意圖,4.電極設(shè)計(jì)電極材料的選擇用于型腔加工的電極材料有紫銅、石墨、銅鎢合金和銀鎢合金。其性能和應(yīng)用如表7-2所示。由于銅鎢合金和銀鎢合金價(jià)格昂貴，所以只用在精密模具的制造上。生產(chǎn)中廣泛應(yīng)用的是紫銅和石墨電極。電極結(jié)構(gòu)電火花型腔加工的電極與穿孔加工一樣，也分為整體式、鑲拼式和組合式3中類型。其中整體式適用與尺寸不大和復(fù)雜程度一般的型腔模加工；鑲拼式適用與型腔尺寸較大、單塊電極坯料尺寸不夠，或型腔形狀復(fù)雜、電極易分塊制作的條件；組合式電極適用于一模多腔的條件，可簡(jiǎn)化個(gè)型腔見的定位工序、提高定位精度。電極尺寸的確定電火花型腔加工的電極尺寸包括水平尺寸、垂直方向尺寸和電極總高度尺寸。,水平尺寸的計(jì)算與主軸頭進(jìn)給方向垂直的電極尺寸稱為水平尺寸，可用下式確定：=AK式中電極水平方向的尺寸，單位為mm。A型腔圖紙的名義尺寸，單位為mm。電極的單面縮放量，單位為mm。K與型腔尺寸注法有關(guān)的系數(shù)。在公式中，型腔凸出部分，較相對(duì)應(yīng)的電極凹入部分的尺寸應(yīng)放大，如圖7-15中的r1，1計(jì)算時(shí)應(yīng)取“+”號(hào)；反之型腔凹入部分較電極凸出部分的尺寸應(yīng)縮小，如圖7-15中的r2，2計(jì)算時(shí)應(yīng)取“-”號(hào)。,水平尺寸的計(jì)算K值的選取原則是：當(dāng)型腔尺寸以兩加工表面為尺寸界限標(biāo)注時(shí)，若蝕除方向相反，取K=2（如圖5-.15中的A2）；若蝕除方向相同，取K=0（如圖7-15中的C）。當(dāng)型腔尺寸以中心或非加工面為基準(zhǔn)標(biāo)注時(shí)，取K=1（如圖5-15中的A1）；凡與型腔中心線之間的位置尺寸及角度尺寸相對(duì)應(yīng)的電極尺寸不縮不放，取K=0。,圖5-15電極水平尺寸縮放示意圖,電極的單面縮放量與電極的平動(dòng)量、精加工最后一擋的單邊放電間隙和精加工時(shí)電極側(cè)面損耗有關(guān)，一般取0.70.9mm。也可用下式估算：=e+d-S式中e工具電極平動(dòng)量，一般取0.50.6mm。d精加工最后一擋的單邊放電間隙。一般取0.020.03mm。s精加工（平動(dòng)）時(shí)電極側(cè)面損耗（單邊），一般不超過(guò)0.1mm，通常忽略不計(jì)。垂直尺寸的計(jì)算與主軸頭進(jìn)給方向平行的電極尺寸稱為垂直尺寸。一般情況下，型腔底部的拋光量很小，所以在計(jì)算垂直尺寸時(shí)，可以忽略不計(jì)。電極的垂直尺寸可用下式確定：b=BKS式中b電極垂直方向的有效加工尺寸，單位為mm。B為型腔深度方向的尺寸，單位為mm。KS放電間隙與電極損耗要求電極端面的修正量之和，單位為mm。,電極總高度的確定在確定電極在垂直方向總高度H時(shí)，要考慮電火花加工工藝需要、同一電極使用的次數(shù)和裝夾要求等因素。圖5-16所示為電極總高度確定示意圖。一般用下式確定：H=b+L式中H電極在垂直方向的總高度，單位為mm。b電極垂直方向的有效加工尺寸，單位為mm。L考慮加工結(jié)束時(shí)，為避免電極固定板和工件電極3相碰，同一電極能多次使用等因素而增加的高度，一般取520mm。,圖5-16電極總高度確定示意圖1-夾具;2-工具電極;3-工件電極,(4)沖油孔和排氣孔由于電火花型腔加工屬于盲孔加工，不易排氣、排屑，將直接影響加工速度、加工穩(wěn)定性和加工質(zhì)量，所以在一般情況下，要在不易排氣、排屑的拐角、窄縫處開沖油孔。在蝕除面積較大和電極端部有凹入的位置設(shè)置排氣孔。沖油孔和排氣孔的直徑，應(yīng)不大于縮放量的兩倍，一般設(shè)計(jì)為1mm2mm?？讖讲灰诉^(guò)大，太大則加工后殘留的凸起太大，不易清除?？椎臄?shù)量一般以蝕除產(chǎn)物不產(chǎn)生堆積為宜。各孔間距離一般取20mm40mm左右?？椎奈恢帽M量錯(cuò)開，這樣可以減少“波紋”的形成。常用形式如圖5-17所示的沖油孔的電極和如圖5-18所示的排氣孔的電極。,圖5-17沖油孔的電極圖5-18所示的排氣孔的電極。,5.3.3電火花小孔加工,電火花小孔加工與型腔加工相比，工具電極的截面積小，容易變形；不易排屑和散熱，電極損耗大。為了解決上述問題，小孔加工應(yīng)選用剛性好、不易變形、加工穩(wěn)定性好和損耗小的材料做電極，如鎢絲、鉬絲、黃銅絲和銅鎢合金等。加工時(shí)還可以設(shè)置導(dǎo)向裝置來(lái)防止工具電極彎曲變形。生產(chǎn)中常用的電火花小孔加工主要是高速電火花小孔加工和電火花小孔磨削。1.高速電火花小孔加工高速電火花小孔加工的電極一般采用銅管，銅管旋轉(zhuǎn)或不旋轉(zhuǎn)，管內(nèi)通入高壓水，銅管與工件之間放電，高壓水起到介質(zhì)、冷卻及快速將電蝕物排除的作用。由于在高壓水的作用下能夠快速將蝕除物從深小孔中排出，所以放電狀態(tài)良好，加工效率高。加工孔徑為0.3mm3mm，最大深徑比可達(dá)2001。這類機(jī)床主要用于加工淬火鋼、不銹鋼、硬質(zhì)合金、銅和鋁等各種導(dǎo)電材料上加工深小孔，如數(shù)控電火花線切割工件的穿絲孔、篩板上的群孔和飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)葉片的散熱孔，并能在工件的斜面、曲面上直接加工。,2.電火花小孔磨削電火花磨削加工可在穿孔、成型機(jī)床上附加一套磨頭來(lái)實(shí)現(xiàn)，使工具電極做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，如工件也附加一旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，則磨得的孔可更圓。也有設(shè)計(jì)成專用電火花磨床或電火花坐標(biāo)磨孔機(jī)床的，也可用磨床、銑床和鉆床改裝，工具電極做往復(fù)運(yùn)動(dòng)，同時(shí)還自轉(zhuǎn)。小孔磨削時(shí)電極的運(yùn)動(dòng)形式一般有3種：工件自身的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)、工件或工具電極的軸向往復(fù)運(yùn)動(dòng)及工件或工具電極的徑向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。在小孔磨削時(shí)，工具電極與工件不直接接觸，不存在機(jī)械力，不會(huì)產(chǎn)生因切削力引起的變形。而在機(jī)械磨削中，因加工的孔小，所使用的磨削砂輪小，且砂輪軸細(xì)，在機(jī)械切削力作用下，極易產(chǎn)生變形、振動(dòng)，故難于保證工件的加工精度和表面粗糙度。,常用電火花小孔加工機(jī)床外觀如圖7-19所示。,5.4線切割編程,線切割的基本工作原理是利用連續(xù)移動(dòng)的細(xì)金屬絲（稱為線切割的電極絲，常用鉬絲）作為電極，對(duì)工件進(jìn)行脈沖火花放電蝕除金屬，由計(jì)算機(jī)控制，配合一定的水基乳化液進(jìn)行冷卻排屑，將工件切割加工成型。線切割主要用于加工各種形狀復(fù)雜和精密細(xì)小的工件，例如線切割可以加工沖裁模的凸模、凹模、凸凹模、固定板、卸料板等，成型刀具、樣板，線切割還可以加工各種微細(xì)孔槽、窄縫、任意曲線等。線切割有許多無(wú)可比擬的優(yōu)點(diǎn)，比如，線切割具有加工余量小、加工精度高、生產(chǎn)周期短、制造成本低等突出優(yōu)點(diǎn)，線切割已在生產(chǎn)中獲得廣泛的應(yīng)用。線切割由坐標(biāo)工作臺(tái)(X、Y)、運(yùn)絲機(jī)構(gòu)、絲架和床身四部分組成。X、Y坐標(biāo)工作臺(tái)用來(lái)裝夾被加工的工件，控制臺(tái)給X軸和Y軸執(zhí)行機(jī)構(gòu)發(fā)出進(jìn)給信號(hào)，分別控制兩個(gè)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)，進(jìn)行預(yù)定圖形的加工。坐標(biāo)工作臺(tái)主要由拖板、導(dǎo)軌、絲杠運(yùn)動(dòng)副、齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)四部分組成。運(yùn)絲機(jī)構(gòu)主要用來(lái)帶動(dòng)電極絲按一定的線速度移動(dòng)，并將電極整齊地繞在絲筒上。絲架的主要功用是電極絲在按給定線速度運(yùn)動(dòng)時(shí)，對(duì)電極絲起支撐作用，并使電極絲的工作部分與工作臺(tái)平面保持一定的幾何角度。數(shù)控線切割編程與數(shù)控車床、銑床、加工中心的編程過(guò)程一樣，也是按要加工的工件編制出控制系統(tǒng)能接受的指令。,5.4.1線切割基本編程方法目前，我國(guó)數(shù)控線切割機(jī)床常用的程序格式符合國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的ISO格式（G代碼）和我國(guó)自己開發(fā)的3B、4B格式。下面將重點(diǎn)介紹ISO格式（G代碼）編程，同時(shí)對(duì)3B、4B格式編程也作簡(jiǎn)單的介紹。1.ISO代碼及其程序編制目前，我國(guó)的數(shù)控線切割系統(tǒng)使用的指令代碼與ISO基本一致。表5-4為數(shù)控線切割機(jī)床常用的指令代碼。,表5-4數(shù)控線切割機(jī)床常用的指令代碼代碼功能代碼功能G00快速點(diǎn)定位G10Y軸鏡像，X、Y軸變換G01直線插補(bǔ)G11Y軸鏡像，X軸鏡像，X、Y軸G02順時(shí)針方向圓弧插補(bǔ)G12消除鏡像G03逆時(shí)針方向圓弧插補(bǔ)G40取消間隙補(bǔ)償G05X軸鏡像G41左偏間隙補(bǔ)償，D偏移量G06Y軸鏡像G42右偏間隙補(bǔ)償，D偏移量G07X、Y軸交換G50消除錐度G08X軸鏡像，Y軸鏡像G51錐度左偏A角度值G09X軸鏡像，X、Y軸交換G52錐度右偏A角度值G54加工坐標(biāo)系1G91相對(duì)坐標(biāo)G55加工坐標(biāo)系2G92定起點(diǎn)G56加工坐標(biāo)系3M00程序暫停G57加工坐標(biāo)系4M02程序結(jié)束G58加工坐標(biāo)系5M05接觸感知解除G59加工坐標(biāo)系6M96主程序調(diào)用文件程序G80接觸感知M97主程序調(diào)用文件結(jié)束G82半程移動(dòng)W下導(dǎo)輪中心到工作臺(tái)面高度G84微弱放電找正H工件厚度G90絕對(duì)坐標(biāo)S工作臺(tái)面到上導(dǎo)輪中心高度,(1)G00快速點(diǎn)定位指令線切割機(jī)床在沒有脈沖放電的情況下，以點(diǎn)定位控制方式快速移動(dòng)到指定位置。它只是確定點(diǎn)的位置，而無(wú)運(yùn)動(dòng)軌跡要求且不能加工工件。指令格式:G00XY;如圖5-19所示。從起點(diǎn)A快速移動(dòng)到指定點(diǎn)B，其程序?yàn)镚00X45000Y75000。,圖5-19快速定位,(2)G01直線插補(bǔ)指令直線插補(bǔ)指令是直線運(yùn)動(dòng)指令，是最基本的一種插補(bǔ)指令，可使機(jī)床加工任意斜率的直線輪廓或用直線逼近的曲線輪廓。線切割機(jī)床一般有X、Y、U、V四軸聯(lián)動(dòng)功能，即四坐標(biāo)。指令格式:G01XYUV;如圖5-20所示，從起點(diǎn)A直線插補(bǔ)移動(dòng)到指定點(diǎn)B，其程序?yàn)镚01X16000Y20000;。U、V坐標(biāo)軸在加工錐度時(shí)使用。注意比較G00和G01的區(qū)別。,圖5-20直線插補(bǔ),（3）G02、G03圓弧插補(bǔ)指令G02為順時(shí)針方向圓弧插補(bǔ)加工指令;G03為逆時(shí)針方向圓弧插補(bǔ)加工指令。指令格式:G02XYIJ;G03XYIJ;式中，X、Y為圓弧終點(diǎn)坐標(biāo);I、J為圓心坐標(biāo)和圓心相對(duì)圓弧起點(diǎn)的增量值，I是X方向坐標(biāo)值，J是Y方向坐標(biāo)值，其值不得省略。與正方向相同，取正值;反之取負(fù)值。如圖5-21所示，從起點(diǎn)A加工到指定點(diǎn)B，再?gòu)狞c(diǎn)B加工到指定點(diǎn)C，其程序?yàn)镹0110G02X15Y10I5J0;N0120G03X20Y5I5J0;,圖5-21圓弧插補(bǔ),（4）G92定起點(diǎn)指令指定電極絲當(dāng)前位置在編程坐標(biāo)系中的坐標(biāo)值，一般情況將此坐標(biāo)作為加工程序的起點(diǎn)。指令格式:G92XY;如圖5-22凹模1，指定起點(diǎn)O，假使不考慮電極絲直徑和放電間隙，加工路線為O123456789101O。,圖5-22凹模1,其加工程序?yàn)镺0001N010G90G92X0Y0;N020G01X-1526Y-1399;N030G03X-1526Y1399I1526J1399;（加工12段圓弧）N040G02X-3000Y750I-1474J1351;（加工23段圓?。㎞050G01X-3800Y750;（加工34段直線）N060G01X3800Y2050;（加工45段直線）N070G01X-6900Y2050;（加工56段直線）N080G01X-6900Y-2050;（加工67段直線）N090G01X-3800Y-2050;（加工78段直線）N100G01X-3800Y-750;（加工89段直線）N110G01X-3000Y-750;（加工910段直線）N120G02X-1526Y-1399I0J-2000;（加工101段圓弧）N130G01X0Y0;（返回坐標(biāo)系原點(diǎn)）N140M02;（程序結(jié)束）,(5)G05、G06、G07、G08、G09、G10、G11、G12鏡像、交換加工指令模具零件上的圖形有些是對(duì)稱的，雖然也可以用前面介紹的基本指令編程，但很繁瑣，不如用鏡像、交換加工指令編程方便。鏡像、交換加工指令單獨(dú)成為一個(gè)程序段，在該程序段以下的程序段中，X、Y坐標(biāo)按照指定的關(guān)系式發(fā)生變化，直到出現(xiàn)取消鏡像加工指令為止。G05為X軸鏡像，關(guān)系式:X=-X，如圖5-23中的AB段曲線與CB段曲線。G06為Y軸鏡像，關(guān)系式:Y=-Y，如圖5-23中的AB段曲線與AD段曲線。G08為X軸鏡像，Y軸鏡像，關(guān)系式:X=-X，Y=-Y，即G08=G05+G06，如圖5-23中的AB段曲線與CD段曲線。G07為X、Y軸交換，關(guān)系式:X=Y，Y=X，如圖5-24所示。G09為X軸鏡像，X、Y軸交換，即G09=G05+G07。G10為Y軸鏡像，X、Y軸交換，即G10=G06+G07。G11為X軸鏡像，Y軸鏡像，X、Y軸交換，即G11=G05+G06+G07。G12為取消鏡像，每個(gè)程序鏡像后都要加上此指令，取消鏡像后程序段的含義就與原程序相同了。,圖5-23鏡像示例,圖5-24交換加工示例,(6)G41、G42、G40間隙補(bǔ)償指令如果沒有間隙補(bǔ)償功能，只能按電極絲中心點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)軌跡尺寸編制加工程序，這就要求先根據(jù)工件輪廓尺寸及電極絲直徑和放電間隙計(jì)算出電極絲中心的軌跡尺寸，因此計(jì)算量大、復(fù)雜，且加工凸模、凹模、卸料板時(shí)需重新計(jì)算電極絲中心點(diǎn)的軌跡尺寸，重新編制加工程序。采用間隙補(bǔ)償指令后，凸模、凹模、卸料板、固定板等成套模具零件只需按工件尺寸編制一個(gè)加工程序，就可以完成加工，且是按工件尺寸編制加工程序，計(jì)算簡(jiǎn)單，對(duì)手工編程具有特別意義。G41為左偏間隙補(bǔ)償，沿著電極絲前進(jìn)的方向看，電極絲在工件的左邊。指令格式:G41DG42為右偏間隙補(bǔ)償，沿著電極絲前進(jìn)的方向看，電極絲在工件的右邊。指令格式:G42D;G40為取消間隙補(bǔ)償指令。指令格式:G40說(shuō)明:,(6)G41、G42、G40間隙補(bǔ)償指令說(shuō)明:左偏間隙補(bǔ)償(G41)、右偏間隙補(bǔ)償(G42)的確定必須沿著電極絲前進(jìn)的方向看，如圖5-25所示。圖5-25G41、G42的應(yīng)用左偏間隙補(bǔ)償(G41)、右偏間隙補(bǔ)償(G42)程序段必須放在進(jìn)刀線之前。D為電極絲半徑與放電間隙之和，單位為m。取消間隙補(bǔ)償(G40)指令必須放在退刀線之前。,圖5-25G41、G42的應(yīng)用,(7)G50、G51、G52錐度加工指令G51為錐度左偏，沿著電極絲前進(jìn)的方向看，電極絲上段在底平面加工軌跡的左邊。指令格式:G51A;G52為錐度右偏，沿著電極絲前進(jìn)的方向看，電極絲上段在底平面加工軌跡的右邊。指令格式:G52A;G50為取消錐度加工指令。指令格式:G50說(shuō)明:錐度左偏(G51)、錐度右偏(G52)程序段都必須放在進(jìn)刀線之前。A為工件的錐度，用角度表示。取消錐度加工指令(G50)必須放在退刀線之前。下導(dǎo)輪中心到工作臺(tái)面的高度W、工件的厚度H、工作臺(tái)面到上導(dǎo)輪中心的高度S需在使用G51、G52之前輸入。,【例5-1】如圖5-26所示凹模，工件厚度H=8mm，刃口錐度A=15，下導(dǎo)輪中心到工作臺(tái)面的高度W=60mm，工作臺(tái)面到上導(dǎo)輪中心的高度S=100mm。用直徑為0.13mm的電極絲加工，取單邊放電間隙為0.01mm。編制凹模加工程序（圖中標(biāo)注尺寸為平均尺寸）。,圖5-26凹模2,【例5-1】首先按平均尺寸繪制凹模刃口輪廓圖，建立如圖所示坐標(biāo)系，用CAD查詢（或計(jì)算）求出各節(jié)點(diǎn)的坐標(biāo)值A(chǔ)（-11.000，11.619）、B（-11.000，-11.619）;取O點(diǎn)為穿絲點(diǎn)，加工順序?yàn)镺ABAO?？紤]凹模間隙補(bǔ)償R=0.13/2+0.01=0.075mm。同時(shí)要注意G41與G42，G51與G52之間的區(qū)別。加工程序如下:O0002N010G90G92X0Y0;N020W60000;N030H8000;N040S100000;N050G51A0.150;N060G42D75;N070G01X-11000Y11619;N080G02X-11000Y-11619I11000J-11619;N090G01X-11000Y11619;N100G50;N110G40;N120G01X0Y0;N130M02;,(8)G80、G82、G84手工操作指令G80為接觸感知指令，使電極絲從現(xiàn)在的位置移動(dòng)到接觸工件，然后停止。G82為半程移動(dòng)指令，使加工位置沿指定坐標(biāo)軸返回一半的距離，即當(dāng)前坐標(biāo)系坐標(biāo)值的一半。G84為微弱放電找正指令，通過(guò)微弱放電校正電極絲與工作臺(tái)面垂直，在加工前一般要先進(jìn)行校正。,2.3B格式程序編程簡(jiǎn)介前面介紹的國(guó)際通用的ISO（G）代碼，其優(yōu)點(diǎn)是功能齊全、通用性強(qiáng)，是推廣的重點(diǎn)。而我國(guó)獨(dú)創(chuàng)的3B格式只能用于快走絲線切割，功能少、兼容性差，只能用相對(duì)坐標(biāo)編程而不能用絕對(duì)坐標(biāo)編程，但其針對(duì)性強(qiáng)，通俗易懂，且被我國(guó)絕大多數(shù)快走絲線切割機(jī)床生產(chǎn)廠采用。下面對(duì)3B格式進(jìn)行介紹。（1）程序格式3B格式的程序沒有間隙補(bǔ)償功能，其程序格式見表5-5。表中的B為分隔符號(hào)，它在程序單上起著把X、Y和J數(shù)值分隔開的作用。當(dāng)程序輸入控制器時(shí)，讀入第一個(gè)B后的數(shù)值表示X坐標(biāo)值，讀入第二個(gè)B后的數(shù)值表示Y坐標(biāo)值，讀入第三個(gè)B后的數(shù)值表示計(jì)數(shù)長(zhǎng)度J的值。表5-53B程序格式BXBYBJGZX坐標(biāo)值Y坐標(biāo)值計(jì)數(shù)長(zhǎng)度計(jì)數(shù)方向加工指令,加工圓弧時(shí)，程序中的X、Y必須是圓弧起點(diǎn)對(duì)圓心的坐標(biāo)值。加工斜線時(shí)，程序中的X、Y必須是該斜線段終點(diǎn)對(duì)其起點(diǎn)的坐標(biāo)值，斜線段程序中的X、Y值允許把它們同時(shí)縮小相同的倍數(shù)，只要其比值保持不變即可，因?yàn)閄、Y值只用來(lái)確定斜線的斜率，但J值不能縮小。對(duì)于與坐標(biāo)軸重合的線段，在其程序中的X或Y值可不必寫或全寫為零。X、Y坐標(biāo)值只取其數(shù)值，不管正負(fù)。X、Y坐標(biāo)值都以m為單位，1m以下的按四舍五入計(jì)。（2）計(jì)數(shù)方向G和計(jì)數(shù)長(zhǎng)度J計(jì)數(shù)方向G及其選擇。為保證所要加工的圓弧或線段長(zhǎng)度滿足要求，線切割機(jī)床是通過(guò)控制從起點(diǎn)到終點(diǎn)，某坐標(biāo)軸進(jìn)給的總長(zhǎng)度來(lái)達(dá)到的。因此在計(jì)算機(jī)中設(shè)立了一個(gè)計(jì)數(shù)器J進(jìn)行計(jì)數(shù)，即將加工該線段的某坐標(biāo)軸進(jìn)給總長(zhǎng)度J數(shù)值，預(yù)先置入J計(jì)數(shù)器中。加工時(shí)當(dāng)被確定為計(jì)數(shù)長(zhǎng)度的坐標(biāo)，每進(jìn)給一步，J計(jì)數(shù)器就減1，這樣，當(dāng)J計(jì)數(shù)器減到零時(shí)，則表示該圓弧或直線段已加工到終點(diǎn)。接下來(lái)該加工另一段圓弧或直線了。,加工斜線段時(shí)，必須用進(jìn)給距離比較大的一個(gè)方向作為進(jìn)給長(zhǎng)度控制。若線段的終點(diǎn)為A（X，Y），當(dāng)YX時(shí)，計(jì)數(shù)方向取；當(dāng)Y計(jì)數(shù)方向取x。當(dāng)確定計(jì)數(shù)方向時(shí)，可以45為分界線，在斜線在陰影區(qū)內(nèi)時(shí)，取x；反之取x。若斜線