模塊三 應(yīng)用3B代碼編程并加工零件

前面學(xué)習(xí)了線切割機(jī)床的工作原理和基本操作方法。在企業(yè)生產(chǎn)實(shí)踐中，線切割機(jī)床常用來(lái)加工凸、凹模和樣板零件等。3B代碼編程是一種較常用的線切割機(jī)床手工編程方法，在本模塊將介紹線切割機(jī)床3B代碼編程的方法，并運(yùn)用3B代碼編程并加工凸模和樣板。

課題一加工方形冷沖凸模本課題要求運(yùn)用線切割機(jī)床加工如圖3-1所示方形冷沖凸模，工件厚度為15mm，加工表面粗糙度為Ra3.2mm，其雙邊配合間隙為0.02mm，電極絲為

0.18mm的鉬絲，雙面放電間隙為0.02mm，采用3B代碼編程。圖3-1方形冷沖凸模

本課題的學(xué)習(xí)目標(biāo)是：掌握直線的3B代碼編程，能用線切割機(jī)床加工由直線構(gòu)成的零件。一、基礎(chǔ)知識(shí)1．直線的3B代碼編程3B代碼編程格式是數(shù)控線切割機(jī)床上最常用的程序格式。（1）平面坐標(biāo)系的規(guī)定。面對(duì)機(jī)床操作臺(tái)，工作平臺(tái)面為坐標(biāo)系平面，左右方向?yàn)閄軸，且右方向?yàn)檎?；前后方向?yàn)閅軸，前方為正，具體參見圖2-3。編程時(shí)，采用相對(duì)坐標(biāo)系，即坐標(biāo)系的原點(diǎn)隨程序段的不同而變化。（2）X和Y值的確定。①以直線的起點(diǎn)為原點(diǎn)，建立正常的直角坐標(biāo)系，X和Y表示直線終點(diǎn)的坐標(biāo)絕對(duì)值，單位為m。②在直線3B代碼中，X和Y值主要是確定該直線的斜率，所以可將直線終點(diǎn)坐標(biāo)的絕對(duì)值除以它們的最大公約數(shù)作為X和Y的值，以簡(jiǎn)化數(shù)值。③若直線與X或Y軸重合，為區(qū)別一般直線，X和Y均可寫作0，也可以不寫。（3）G的確定。G用來(lái)確定加工時(shí)的計(jì)數(shù)方向，分Gx和Gy。直線編程的計(jì)數(shù)方向的選取方法是：以要加工的直線的起點(diǎn)為原點(diǎn)，建立直角坐標(biāo)系，取該直線終點(diǎn)坐標(biāo)絕對(duì)值大的坐標(biāo)軸為計(jì)數(shù)方向。具體確定方法為：若終點(diǎn)坐標(biāo)為（xe，ye），令X=|xe|，Y=|ye|，若Y<X，則G=Gx，如圖3-2（a）所示；若Y>X，則G=Gy，如圖3-2（b）所示；若Y=X，則在一、三象限取G=Gy，在二、四象限取G=Gx。由上可見，計(jì)數(shù)方向的確定以45°線為界，取與終點(diǎn)處走向較平行的軸作為計(jì)數(shù)方向，具體可參見圖3-2（c）。圖3-2直線3B代碼編程時(shí)G的確定（4）J的確定。J為計(jì)數(shù)長(zhǎng)度，以m為單位。以前編程應(yīng)寫滿六位數(shù)，不足六位前面補(bǔ)零，現(xiàn)在的機(jī)床基本上可以不用補(bǔ)零。J的取值方法為：由計(jì)數(shù)方向G確定投影方向，若G=Gx，則將直線向X軸投影得到長(zhǎng)度的絕對(duì)值即為J的值；若G=Gy，則將直線向Y軸投影得到長(zhǎng)度的絕對(duì)值即為J的值。（5）Z的確定。加工指令Z按照直線走向和終點(diǎn)的坐標(biāo)不同可分為L(zhǎng)1、L2、L3、L4，其中與+X軸重合的直線算作L1，與?X軸重合的直線算作L3，與+Y軸重合的直線算作L2，與?Y軸重合的直線算作L4，具體可參考圖3-3。2．直線3B代碼編程舉例應(yīng)用3B代碼編制如圖3-4所示圖形的線切割程序（不考慮間隙補(bǔ)償）。

圖3-3直線3B代碼編程時(shí)Z的確定

圖3-4直線3B代碼編程舉例設(shè)定加工路線為A→B→C→A，程序?yàn)椋築0B0B100000GxL1A→BB0B0B100000GYL2B→CB1B1B100000GYL3C→A3．間隙補(bǔ)償問題在實(shí)際加工中，電火花線切割數(shù)控機(jī)床是通過(guò)控制電極絲的中心軌跡來(lái)加工的，圖3-5中電極絲中心軌跡用虛線表示。在線切割機(jī)床上，電極絲的中心軌跡和圖紙上工件輪廓之間差別的補(bǔ)償稱為間隙補(bǔ)償，間隙補(bǔ)償分編程補(bǔ)償和自動(dòng)補(bǔ)償兩種形式。

圖3-5電極絲中心軌跡（1）編程補(bǔ)償法。加工凸模時(shí)，電極絲中心軌跡應(yīng)在所加工的圖形的外面；加工凹模時(shí)，電極絲中心軌跡應(yīng)在所加工圖形的里面。所加工工件圖形與電極絲中心軌跡間的距離，在圓弧的半徑方向和線段垂直方向都等于間隙補(bǔ)償量f。確定間隙補(bǔ)償量正負(fù)的方法如圖3-6所示。間隙補(bǔ)償量的正負(fù)，可根據(jù)在電極絲中心軌跡圖形中圓弧半徑及直線段法線長(zhǎng)度的變化情況來(lái)確定，對(duì)圓弧是用于修正圓弧半徑r，對(duì)直線段是用于修正其法線長(zhǎng)度P。對(duì)于圓弧，當(dāng)考慮電極絲中心軌跡后，其圓弧半徑比原圖形半徑增大時(shí)取+f，減小時(shí)則取?f。

圖3-6間隙補(bǔ)償量的符號(hào)判別

間隙補(bǔ)償量的算法：加工沖模的凸、凹模形時(shí)，應(yīng)考慮電極絲半徑r絲、電極絲和工件之間的單邊放電間隙

電及凸模和凹模間的單邊配合間隙

配，當(dāng)加工沖孔模具時(shí)（即沖后要求工件保證孔的尺寸），凸模尺寸由孔的尺寸確定，因

配在凹模上扣除，故凸模的間隙補(bǔ)量?凸=r絲+

電，凹模的間隙補(bǔ)償量?凹=r絲+

電

配；當(dāng)加工落料模時(shí)（即沖后要求保證沖下的工件尺寸），凹模尺寸由工件的尺寸確定，因

配在凸模上扣除，故凸模的間隙補(bǔ)償量?凸=r絲＋

電

配，凹模的間隙補(bǔ)償量?凹=r絲+

電。（2）自動(dòng)補(bǔ)償法。加工前，將間隙補(bǔ)償量?輸入到機(jī)床的數(shù)控裝置。編程時(shí)，按圖樣的名義尺寸編制線切割程序，間隙補(bǔ)償量?不在程序段尺寸中，圖形上所有非光滑連接處應(yīng)加過(guò)渡圓弧修飾，使圖形中不出現(xiàn)尖角，過(guò)渡圓弧的半徑必須大于補(bǔ)償量。這樣在加工時(shí)，數(shù)控裝置能自動(dòng)將過(guò)渡圓弧處增大或減小一個(gè)?的距離實(shí)行補(bǔ)償，而直線段保持不變。4．穿絲孔的加工（1）穿絲孔的作用。工藝孔（即穿絲孔）在線切割加工工藝中是不可缺少的。它有三個(gè)作用：①用于加工凹模；②減小凸模加工中的變形量和防止因材料變形而發(fā)生夾絲現(xiàn)象；③保證被加工部分跟其他有關(guān)部位的位置精度。對(duì)于前兩個(gè)作用來(lái)說(shuō)，工藝孔的加工要求不需過(guò)高，但對(duì)于第三個(gè)作用來(lái)說(shuō)，就需要考慮其加工精度。顯然，如果所加工的工藝孔的精度差，那么工件在加工前的定位也不準(zhǔn)，被加工部分的位置精度自然也就不符合要求。在這里，工藝孔的精度是位置精度的基礎(chǔ)。通常影響工藝孔精度的主要因素有兩個(gè)，即圓度和垂直度。如果利用精度較高的鏜床、鉆床或銑床加工工藝孔，圓度就能基本上得到保證，而垂直度的控制一般是比較困難的。在實(shí)際加工中，孔越深，垂直度越不好保證。尤其是在孔徑較小、深度較大時(shí)，要滿足較高垂直度的要求非常困難。因此，在較厚工件上加工工藝孔，其垂直度如何就成為工件加工前定位準(zhǔn)確與否的重要因素。（2）穿絲孔的位置和直徑。在切割凹模類工件時(shí)，穿絲孔位于凹型的中心位置，操作最為方便。因?yàn)檫@既能準(zhǔn)確穿絲孔加工位置，又便于控制坐標(biāo)軌跡的計(jì)算。但是這種方法切割的無(wú)用行程較長(zhǎng)，因此不適合大孔形凹形工件的加工。在切割凸形工件或大孔形凹型工件時(shí)，穿絲孔加工在起切點(diǎn)附近為好。這樣，可以大大縮短無(wú)用切割行程。穿絲孔的位置最好選在已知坐標(biāo)點(diǎn)或便于運(yùn)算的坐標(biāo)點(diǎn)上，以簡(jiǎn)化有關(guān)軌跡控制的運(yùn)算。穿絲孔的直徑不宜太小或太大，以鉆或鏜孔工藝簡(jiǎn)便為宜，一般選在3～10mm范圍內(nèi)。孔徑最好選取整數(shù)值或較完整數(shù)值，以簡(jiǎn)化用其作為加工基準(zhǔn)的運(yùn)算。對(duì)于對(duì)稱加工，多次穿絲切割的工件，穿絲孔的位置選擇如圖3-7所示。

圖3-7多孔穿絲（3）穿絲孔的加工。由于許多穿絲孔都要作加工基準(zhǔn)，因此，在加工時(shí)必須確保其位置精度和尺寸精度。這就要求穿絲孔在具有較精密坐標(biāo)工作臺(tái)的機(jī)床上進(jìn)行加工。為了保證孔徑尺寸精度，穿絲孔可采用鉆絞、鉆鏜或鉆車等較精密的機(jī)械加工方法。二、課題實(shí)施1．工藝分析加工任務(wù)見圖3-1。由于坯件材料被割離，會(huì)在很大程度上破壞材料內(nèi)應(yīng)力平衡狀態(tài)，使材料變形，而夾斷鉬絲。從加工工藝上考慮，應(yīng)制作合理的工藝孔以便于應(yīng)力對(duì)稱、均勻、分散的釋放；凸模及凹模應(yīng)采用封閉切割。圖3-8三種切割方案分析：圖3-8（a）從坯料端面開始加工，會(huì)引起變形，故切割起點(diǎn)不合適，圖3-8（b）的安排可以采用，但仍存在著變形；圖3-8（c）預(yù)制穿絲孔，切割的起始點(diǎn)取在坯件預(yù)制的穿絲孔中，橋式支撐，逆時(shí)針方向加工即從離開夾具的方向開始加工，最后再轉(zhuǎn)向工件夾具方向，這是較好的切割方案。

圖3-8切割起始點(diǎn)和切割路線分析2．工藝實(shí)施加工任務(wù)見圖3-1，工藝實(shí)施過(guò)程如下。（1）加工穿絲孔。（2）裝夾，穿絲，電極絲較直，定位。裝夾后可用基準(zhǔn)面或拉表找正。穿絲后應(yīng)檢查電極絲是否在導(dǎo)輪內(nèi)并測(cè)試張力。電極絲校直后可用機(jī)床的自動(dòng)找中功能定位。（3）乳化液的配制及流量的確定。乳化液一般是以體積比配制的，即以一定比例的乳化液加水配制而成，一般濃度要求如下。①加工表面粗糙度和精度要求較高，工件較薄或中厚，配比較濃些，為8%～15%。②要求切割速度高或大厚度工件，濃度淡些，為5%～8%，以便于排屑。根據(jù)加工使用經(jīng)驗(yàn)，新配制的工作液切割效果并不是最好，在使用20h左右時(shí)，其切割速度、表面質(zhì)量最好?？熳呓z線切割是靠高速運(yùn)行的絲把工作液帶入切縫的，因此工作液不需多大壓力，只要能充分包住電極絲，澆到切割面上即可。上述工作完成后，檢查、清理工作臺(tái)面放好搖把等工具。開電源，將機(jī)床控制面板上運(yùn)絲筒轉(zhuǎn)速擋位調(diào)到8m/s擋位，啟動(dòng)運(yùn)絲開關(guān)，合上斷絲停機(jī)開關(guān)和水泵開關(guān)，檢查運(yùn)絲筒運(yùn)轉(zhuǎn)換向是否良好，水泵抽水和上下線架噴水板噴水是否良好，如均正常，即初步完成機(jī)床主機(jī)切割準(zhǔn)備。（4）開控制箱電源，開計(jì)算機(jī)，機(jī)床功能檢查。（5）編程。①間隙補(bǔ)償計(jì)算。如圖3-9（a）所示為加工零件圖，實(shí)際加工中由于鉬絲半徑和放電間隙的影響，鉬絲中心運(yùn)行的軌跡形狀如圖3-9（b）中虛線所示，即加工軌跡與零件圖相差一個(gè)補(bǔ)償量。補(bǔ)償量的大小為f=

鉬絲半徑+單邊放電間隙＝0.09+0.01＝0.1mm

圖3-9線切割圖形因加工方形零件邊緣（棱邊）要求較高，應(yīng)采用系統(tǒng)提供的清角功能。圖3-9（b）中A點(diǎn)為穿絲孔，加工軌跡為：A→B?→C?→D?→E?→A。程序如下。B0B0B2900GYL4 A→B?B0B0B50200GXL3 B?→C?B0B0B100200GYL4 C?→D?B0B0B50200GXL1 D?→E?B0B0B103100GYL2 E?→A（6）模擬加工校驗(yàn)代碼。編程完成后送控制臺(tái)，將控制界面轉(zhuǎn)到加工窗，模擬加工校驗(yàn)代碼的正確性。（7）加工。工件準(zhǔn)備、編程完畢后，按加工厚度、精度要求，在控制臺(tái)面板上選擇加工參數(shù)，按下加工按鈕進(jìn)行加工。加工過(guò)程中注意觀察間隙電壓波形各加工電流表，利用跟蹤調(diào)節(jié)器，保持加工過(guò)程的穩(wěn)定。（8）關(guān)機(jī)。加工完成后，應(yīng)首先關(guān)掉加工電源，之后關(guān)掉工作液，讓絲運(yùn)轉(zhuǎn)一段時(shí)間后再停機(jī)。若先關(guān)工作液，會(huì)造成空氣中放電，形成燒絲；若先關(guān)走絲的話，因絲速太慢甚至停止運(yùn)行，絲冷卻不良，間歇中缺少工作液，也會(huì)造成燒絲。電機(jī)運(yùn)行一段時(shí)間并等儲(chǔ)絲筒反向后，再停走絲，工作結(jié)束后必須關(guān)掉總電源，擦拭工作臺(tái)面及夾具，并潤(rùn)滑機(jī)床。三、作業(yè)測(cè)評(píng)1．測(cè)評(píng)內(nèi)容用3B代碼編程并加工如圖3-10所示的矩形樣板，工件厚度為2mm，加工表面粗糙度為Ra3.2m。

圖3-10矩形樣板2．測(cè)評(píng)標(biāo)準(zhǔn)矩形樣板加工實(shí)訓(xùn)評(píng)分表。四、知識(shí)與技能拓展：工作液的使用方法（1）對(duì)加工表面粗糙度和精度要求比較高的工件，工作液的濃度可大些，為10%～20%，可使加工表面潔白均勻。加工后的工件可輕松地從廢料中取出，或靠自重落下。（2）對(duì)要求切割速度高或厚度大的工件，工作液的濃度可小些，為5%～8%，這樣加工比較穩(wěn)定，且不易斷絲。（3）對(duì)材料為Crl2的工件，工作液用蒸餾水配制，工作液的濃度小些，可減輕工件表面的黑白交叉條紋，使工件表面潔白均勻。（4）新配制的工作液，當(dāng)加工電流為2A左右時(shí)，其切割速度為40mm2/min左右，若每天工作8h，使用約兩天后效果最好，繼續(xù)使用8～10天后就易斷絲，需更換新的工作液。加工時(shí)供液一定要充分，并且工作液要包住電極絲，這樣才能使工作液順利進(jìn)入加工區(qū)，達(dá)到穩(wěn)定加工的效果。

課題二加工樣板零件

本課題要求運(yùn)用線切割機(jī)床加工如圖3-11所示樣板零件，工件厚度為2mm，加工表面粗糙度為Ra3.2m，電極絲為

0.18mm的鉬絲，單邊放電間隙為0.01mm，采用3B代碼編程。

圖3-11樣板零件本課題的學(xué)習(xí)目標(biāo)是：掌握?qǐng)A弧的3B代碼編程，能用線切割機(jī)床加工由直線和圓弧構(gòu)成的零件。一、基礎(chǔ)知識(shí)1．圓弧的3B代碼編程圓弧的3B代碼編程格式和直線相同，見表3-1。（1）X和Y值的確定。以圓弧的圓心為原點(diǎn)，建立正常的直角坐標(biāo)系，X和Y表示圓弧起點(diǎn)坐標(biāo)的絕對(duì)值，單位為m。如在圖3-12（a）中，X=30

000，Y=40

000；在圖3-12（b）中，X=40

000，Y=30

000。

圖3-12圓弧軌跡及其編程參數(shù)的確定（2）G的確定。G用來(lái)確定加工時(shí)的計(jì)數(shù)方向，分Gx和Gy。圓弧編程的計(jì)數(shù)方向的選取方法是：以某圓心為原點(diǎn)建立直角坐標(biāo)系，取終點(diǎn)坐標(biāo)絕對(duì)值小的軸為計(jì)數(shù)方向。具體確定方法為：若圓弧終點(diǎn)坐標(biāo)為（xe，ye），令X=|xe|，Y=|ye|，若Y<X，則G=Gy，如圖3-12（a）所示；若Y>X，則G=Gx，如圖3-12（b）所示；若Y=X，則Gx、Gy均可。由上可見，圓弧計(jì)數(shù)方向由圓弧終點(diǎn)的坐標(biāo)絕對(duì)值大小決定，其確定方法與直線剛好相反，即取與圓弧終點(diǎn)處走向較平行的軸作為計(jì)數(shù)方向，具體可參見圖3-12c。（3）J的確定。圓弧編程中J的取值方法為：由計(jì)數(shù)方向G確定投影方向，若G=Gx，則將圓弧向X軸投影；若G=Gy，則將圓弧向Y軸投影。J值為各個(gè)象限圓弧投影長(zhǎng)度絕對(duì)值的和。如在圖3-12（a）、（b）中，J1、J2、J3大小分別如圖中所示，J=|J1|+|J2|+|J3|。（4）Z的確定。加工指令Z按照第一步進(jìn)入的象限可分為R1、R2、R3、R4；按切割的走向可分為順圓S和逆圓N，于是共有8種指令：SR1、SR2、SR3、SR4、NR1、NR2、NR3、NR4，具體可參考圖3-13。2．圓弧3B代碼編程舉例應(yīng)用3B代碼編制如圖3-14所示圖形的線切割程序（不考慮間隙補(bǔ)償）。

圖3-13圓弧3B代碼編程時(shí)Z的確定

圖3-14圓弧3B代碼編程舉例（1）確定加工路線。起點(diǎn)為A，加工路線按照?qǐng)D中所示的①→②→…→⑧段的順序進(jìn)行。①段為切入，⑧段為切出，②～⑦段為程序零件輪廓。（2）分別計(jì)算各段曲線的坐標(biāo)值。（3）按3B格式編寫程序清單，程序如下。B0B200B2000GYL2 加工第①段B0B10000B10000GYL2 加工第②段，可與上句合并B0B10000B20000GXNR4 加工第③段B0B10000B10000GYL2 加工第④段B30000B8040B30000GXL3 加工第⑤段B0B23920B23920GYL4 加工第⑥段B30000B8040B30000GXL4 加工第⑦段B0B2000B2000GYL4 加工第⑧段二、課題實(shí)施1．工藝分析加工任務(wù)見圖3-11。由于坯件材料被割離，會(huì)在很大程度上破壞材料內(nèi)應(yīng)力平衡狀態(tài)，使材料變形，而夾斷鉬絲。從加工工藝上考慮，應(yīng)制作合理的工藝孔以便于應(yīng)力對(duì)稱、均勻、分散的釋放。

如圖3-15所示，O點(diǎn)為穿絲點(diǎn)，鉬絲偏置為0.1mm，加工軌跡為：O→A→B→C→D→E→F→G→H→A→O。

圖3-15樣板的加工軌跡2．工藝實(shí)施加工任務(wù)見圖3-11，工藝實(shí)施過(guò)程如下。（1）加工穿絲孔。（2）裝夾，穿絲，電極絲較直，定位。裝夾后可用基準(zhǔn)面或拉表找正。穿絲后應(yīng)檢查電極絲是否在導(dǎo)輪內(nèi)并測(cè)試張力。電極絲校直后可用機(jī)床的自動(dòng)找中功能定位。（3）開控制箱電源、開計(jì)算機(jī)，機(jī)床功能檢查。（4）編程。程序如下。B0B10000B10000GYL2 O→AB0B20000B20000GYL2 A→BB5100B0B5100GXSR2 B→CB15100B0B15100GXL1 C→DB9900B100B10000GXNR3 D→EB0B15100B15100GYL4 E→FB5100B0B5100GXSR4 F→GB20000B0B20000GXL3 G→HB0B5100B5100GYSR3 H→AB0B10000B10000GYL3 A→O（5）模擬加工校驗(yàn)代碼。編程完成后送控制臺(tái)，將控制界面轉(zhuǎn)到加工窗，模擬加工校驗(yàn)代碼的正確性。（6）加工。工件準(zhǔn)備、編程完畢后，按加工厚度、精度要求，在控制臺(tái)面板上選擇加工參數(shù)，按下加工按鈕進(jìn)行加工。加工過(guò)程中注意觀察間隙電壓波形各加工電流表，利用跟蹤調(diào)節(jié)器，保持加工過(guò)程的穩(wěn)定。（7）關(guān)機(jī)。加工完成后，應(yīng)首先關(guān)掉加工電源，之后關(guān)掉工作液，讓絲運(yùn)轉(zhuǎn)一段時(shí)間后再停機(jī)。若先關(guān)工作液，會(huì)造成空氣中放電，形成燒絲；若先關(guān)走絲的話，因絲速太慢甚至停止運(yùn)行，絲冷卻不良，間歇中缺少工作液，也會(huì)造成燒絲。電機(jī)運(yùn)行一段時(shí)間并等儲(chǔ)絲筒反向后，再停走絲，工作結(jié)束后必須關(guān)掉總電源，擦拭工作臺(tái)面及夾具，并潤(rùn)滑機(jī)床。三、作業(yè)測(cè)評(píng)1．測(cè)評(píng)內(nèi)容用3B代碼編程并加工如圖3-16所示的零件，工件厚度為2mm，加工表面粗糙度為Ra3.2m。

圖3-16測(cè)評(píng)零件圖2