數(shù)控加工編程與操作(第六章線切割加工)

6.1數(shù)控電火花線切割機床簡介數(shù)控電火花線切割加工屬于特種加工，常用于加工沖壓模具的凸、凹模、電火花成形機床的工具電極、工件樣板、工具量規(guī)和細微復(fù)雜形狀的小工件或窄縫等，并可以對薄片重疊起來加工以獲得一致尺寸。特種加工：將電、磁、聲、光、化學等能量或其組合施加在工件的被加工部位上，從而實現(xiàn)材料被去除、變形、改變性能或被鍍覆等非傳統(tǒng)加工方法。第六章數(shù)控電火花線切割編程及操作6.1.1線切割機床的加工原理與特點一、加工原理電火花線切割加工簡稱線切割，它是利用移動的細金屬絲（電極絲）作為工具電極，并在電極絲與工件間加以脈沖電壓，利用脈沖放電的腐蝕作用對工件進行切割加工的，其工作原理如圖所示。

線切割加工工作原理圖過程：加工時，電極絲接脈沖電源的負極，經(jīng)導絲輪在走絲機構(gòu)的控制下沿電極絲軸向作往復(fù)或單向移動；工件安裝在與床身絕緣的工作臺上，接脈沖電源的正極，并隨由控制電動機驅(qū)動的工作臺沿加工軌跡移動。在正負極之間施加脈沖電壓，并不斷噴注具有一定絕緣性能的工作液，當兩電極間的間隙小到一定程度時，由于兩電極的微觀表面是凹凸不平，其電場分布不均勻，離得最近凸點處的電場度最高，極間液體介質(zhì)被擊穿，形成放電通道，電流迅速上升，形成火花放電，使電極間隙內(nèi)形成瞬時高溫熱源，通道中心溫度可達到10000以上，以致局部金屬材料熔化和氣化。氣化后的工作液和工件材料蒸氣瞬間迅速膨脹，并具有爆炸的特性。在這種熱膨脹、熱爆炸以及工作液沖壓的共同作用下，熔化和氣化了的工件材料被拋出放電通道，至此完成一次火花放電過程。此時兩極間又產(chǎn)生間隙，工作液也恢復(fù)絕緣強度。實現(xiàn)放電加工必須具備下列幾個條件：（1）必須使用脈沖電源，即須是間歇性脈沖火花放電（2）電極絲與工件被加工表面之間必須保持一定間隙（3）必須在有一定絕緣性能的液體介質(zhì)中進行二、加工特點（1）它是以很細的金屬絲為工具電極，可加工微細異形孔、窄縫和復(fù)雜形狀的工件。（2）不需要制造特定形狀的電極，降低了工具電極的設(shè)計和制造費用，縮短了生產(chǎn)準備時間，加工周期短。（3）電極絲的損耗較少，加工精度高，無須刃磨刀具，縮短輔助時間。（4）所需加工的余量小，能有效節(jié)約貴重的材料。（5）采用乳化液或去離子水的工作液，不易引燃起火，可實現(xiàn)安全無人運轉(zhuǎn)，但工作液的凈化和加工中產(chǎn)生的煙霧污染處理比較麻煩。（6）依靠數(shù)控系統(tǒng)的線徑偏移補償功能，使沖模加工的凹凸模間隙，可以任意調(diào)節(jié)。（7）利用四軸聯(lián)動，可加工上、下面異形體，形狀扭曲曲面體，變錐度和球形體等零件。（8）加工后表面產(chǎn)生變質(zhì)層，在某些應(yīng)用中須進一步去除。（9）加工速度較慢，大面積切割時花費工時長，不適合批量零件的生產(chǎn)。6.1.2線切割機床的組成主要由機械裝置、走絲機構(gòu)、脈沖電源、工作液供給裝置、數(shù)控裝置和錐度切割裝置等組成。1、機械裝置：主要由床身、坐標工作臺、工作液箱、附件和夾具等幾部分組成。（1）床身機床主機的基礎(chǔ)部件，作為工作臺、立柱、儲絲筒等部件的支撐基礎(chǔ)。（2）工作臺由工作臺面、中拖板和下拖板組成。工作臺面用以安裝夾具和切割工件，中拖板和下拖板組成一個X向、Y向坐標驅(qū)動系統(tǒng)，完成工件切割的成形運動。2、走絲機構(gòu)走絲機構(gòu)是電火花線切割機床的重要組成部分，用于控制電極絲沿Z軸方向進入與離開放電區(qū)域，根據(jù)走絲速度可分為快走絲機構(gòu)和慢走絲機構(gòu)。（1）快走絲機構(gòu)主要由儲絲筒、走絲滑座、走絲電動機、張絲裝置、絲架和導輪等部件組成，如圖所示?？熳呓z機構(gòu)的張絲裝置，由緊絲重錘、張緊輪和張絲滑塊等構(gòu)成，如圖所示。緊絲重錘在重力作用下帶動張絲滑塊和張緊輪沿導軌產(chǎn)生預(yù)緊力作用，從而使加工過程中電極絲始終處于拉緊狀態(tài)，防止電極絲因松弛、抖動造成加工不穩(wěn)定或脫絲?？熳呓z機構(gòu)的儲絲筒，如圖所示。是纏繞并帶動電極絲做高速運動的部件，安裝在走絲滑座上，電極絲一般采用鉬絲。（2）慢走絲機構(gòu)主要由供絲繞線軸、伺服電動機恒張力控制裝置、電極絲導向器和電極絲自動卷繞機構(gòu)等組成，如圖所示。3、脈沖電源線切割機床最為關(guān)鍵的設(shè)備之一，對線切割加工的表面質(zhì)量、加工速度、加工過程的穩(wěn)定性和電極絲損耗等都有很大影響，采用脈沖電源是因為放電加工必須是脈沖性、間歇性的火花放電，而不能是持續(xù)性的電弧放電，如圖所示。4、工作液供給裝置工作液的主要作用是：及時排除其間的電蝕產(chǎn)物，冷卻電極絲和工件，對放電區(qū)消電離，沖刷導輪及導電塊上的堆積物。工作液種類很多，常見的有乳化液、去離子水、煤油等。快走絲線切割時采用的工作液一般是油酸鉀皂乳化液，慢走絲線切割時一般采用去離子水做工作液，即將自來水通過離子交換樹脂凈化器去除水中的離子后供使用。5、數(shù)控裝置機床完成軌跡控制和加工控制的主要部件。從進給伺服系統(tǒng)的類型來說，快走絲電火花線切割機床大多采用較簡單的步進電動機開環(huán)系統(tǒng)，慢走絲電火花線切割機床統(tǒng)則大多是伺服電動機加碼盤的半閉環(huán)系統(tǒng)，僅在一些少量的超精密線切割機床上采用伺服電動機加磁尺或光柵的全閉環(huán)系統(tǒng)。6、錐度切割裝置用于加工某些帶錐度工件的內(nèi)外表面，比較常見的是數(shù)控四軸聯(lián)動錐度切割裝置。它是由位于立柱頭部的兩個步進電動機直接與兩個滑動絲杠相連帶動滑板做U向、V向坐標移動，與坐標工作臺的X、Y軸驅(qū)動構(gòu)成數(shù)控四軸聯(lián)動，使電極絲傾斜一定的角度，從而達到工件上各個方向的斜面切割和上下截面形狀異形加工的目的。6.1.3線切割機床的分類與加工對象1、分類按電極絲的運行速度快慢：快走絲線切割機床慢走絲切割機床按電極絲位置：分為立式線切割機床臥式線切割機床按電極絲傾斜狀態(tài)：直壁線切割機床錐度線切割機床按工作液供給方式：沖液式線切割機床浸液式線切割機床（1）快走絲線切割機床這種機床采用鉬絲（直徑φ0.08～φ0.2mm）或銅絲（φ0.3mm左右）作電極。電極絲在貯絲筒的帶動下通過加工縫隙作往復(fù)循環(huán)運動，一直使用到斷線為止，其走絲速度快。（2）慢走絲線切割機床這種機床的走絲速度一般為3m/min,最高為15m/min?？墒褂米香~、黃銅、鎢、鉬等作為絲電極,其直徑約為φ0.03～0.35mm。相對慢走絲線切割機床而言,快走絲線切割機床結(jié)構(gòu)簡單,價格低廉,且加工生產(chǎn)率較高,精度能滿足一般要求,目前在我國生產(chǎn)、使用較為廣泛?？熳呓z與慢走絲線切割機床比較2、加工對象線切割加工在新產(chǎn)品試制、精密零件加工及模具制造中應(yīng)用廣泛，具體有以下方面：（1）加工模具：適用于加工各種形狀的沖模!通過調(diào)整不同的間隙補償量，只需一次編程就可以切割出凸模、凸模固定板、凹模及卸料板等。（2）能加工電火花成形加工用的電極，而且比較經(jīng)濟（3）加工零件：各種特殊材料和復(fù)雜形狀零件的加工6.2數(shù)控電火花線切割加工工藝與工裝電火花線切割加工，一般是作為工件加工中最后工序。要達到加工零件的加工要求，應(yīng)合理控制線切割加工的各種工藝因素，同時配合選擇合適工裝。1、工藝分析首先對零件圖進行分析以明確加工要求。其次是確定工藝基準，采用什么方法定位。2、切割路線的確定在加工中，工件內(nèi)部殘余應(yīng)力的相對平衡受到破壞后,會引起工件的變形，所以在選擇切割路線時，須注意以下方面。（1）應(yīng)將工件與其夾持部分分割的部分安排在切割路線的末端，如圖所示。圖（a）先切割靠近夾持的部分，使主要連接部位被割離,余下材料與夾持部分連接較少,工件剛性下降,易變形而影響加工精度；圖（b）圖的切割路線才是正確的。（2）切割路線應(yīng)從坯件預(yù)制的穿絲孔開始，由外向內(nèi)順序切割如圖所示。圖（a）采用從工件端面開始由內(nèi)向外切割的方案,變形最大,不可取。圖（b）也是采用從工件端面開始切割,但路線由外向內(nèi),比（a）圖方案安排合理些,但仍有變形。圖（c）的切割起點取在坯件預(yù)制的穿絲孔中,且由外向內(nèi),變形最小,是最好的方案。（3）加工的路線,距離端面（側(cè)面）應(yīng)大于5mm。（4）兩次切割法：切割孔類零件,為減少變形,采用兩次切割,如圖所示。（5）在一塊毛坯上要切出兩個以上零件時,不應(yīng)連續(xù)一次切割出來,而應(yīng)從該毛坯的不同預(yù)制穿絲孔開始加工,如圖所示。3、電極絲初始位置的確定線切割加工前，應(yīng)將電極絲調(diào)整到切割的起始位置上，可通過對穿絲孔來實現(xiàn)。穿絲孔位置的確定，有如下原則：（1）當切割凸模需要設(shè)置穿絲孔時，其位置可選在加工軌跡的拐角附近，以簡化編程。（2）切割凹模等零件的內(nèi)表面時，將穿絲孔設(shè)置在工件對稱中心上，對編程計算和電極絲定位都較方便。但切入行程較長，不適合大型工件，此時應(yīng)將穿絲孔設(shè)置在靠近加工軌跡邊角處或選在已知坐標點上。（3）在一塊毛坯上要切出兩個以上零件或在加工大型工件時,應(yīng)沿加工軌跡設(shè)置多個穿絲孔，以便發(fā)生斷絲時能就近重新穿絲，切入斷絲點。確定電極絲相對工件的基準面、基準線或基準孔的坐標位置的方法有以下幾種：（1）目測法（2）火花法（3）自動找中心：讓電極絲在工件孔的中心自定位，其原理如圖所示。4、加工條件的選擇數(shù)控電火花線切割的加工條件隨工件材質(zhì)、板厚、絲電極和加工的要求的不同而不同。按照加工要求,使這些條件設(shè)定在穩(wěn)定加工、不產(chǎn)生短路、不斷絲的情況下,以獲得較高的切割速度。（1）電參數(shù)的選擇快速走絲線切割加工電參數(shù)的選擇見下表。應(yīng)用脈沖寬度ti（s）電流峰值Ie（A）脈沖間隔t0（s）空載電壓（v）快速切割或加工大厚度工件Ra＞2.5m20～40大于12為實現(xiàn)穩(wěn)定加工，一般選擇t0/ti＝3～4以上。一般為70～90半精加工Ra＝1.25～2.5m6～206～12精加工Ra＜2.5m2～64.8以下（2）工作液的選配：乳化液、去離子水。（3）電極絲選擇：鉬絲（鎢絲）、銅絲（4）工件裝夾及常用夾具①懸臂支撐方式裝夾，如右圖。②兩端支撐裝夾，如下圖。③橋式支撐裝夾，如圖所示。④板式支撐裝夾，如圖所示。⑤復(fù)式支撐方式裝夾它是在橋式夾具上裝上專用夾具組合而成,裝夾方便,適用于成批零件加工。6.3數(shù)控電火花線切割編程指令數(shù)控電火花線切割機床所用的程序格式有3B、4B、ISO等。近年來所生產(chǎn)的數(shù)控電火花線切割機床使用的是計算機數(shù)控系統(tǒng),采用ISO格式；而早期的機床常采用3B、4B格式。6.3.1ISO代碼數(shù)控程序編制ISO代碼為國際標準化機構(gòu)制定的用于數(shù)控的一種標準代碼，與數(shù)控車、數(shù)控銑ISO代碼一致，采用8單位補編碼。1、程序格式一個完整的加工程序由程序名、若干個程序段和程序結(jié)束指令組成。其格式如下：N____G_____X____Y____M

2、ISO代碼及編程我國快速走絲數(shù)控電火花切割機床常用的ISO代碼，與國際上使用的標準代碼基本一致，但也存在不同之處。下表是HCKX320A型機床的G、M代碼功能定義。（1）零點偏置指令G54～G59當工件上有多個型孔需加工,為使尺寸計算簡單,可將每個型孔上便于編程的某一點設(shè)為其加工坐標系原點,建立其自有的加工坐標系。格式：G54（單列一段）

（2）手動操作指令G80、G82、G84G80—接觸感知指令,可使電極絲從現(xiàn)行位置接觸工件,然后停止。G82—半程移動指令,使加工位置沿指定坐標軸返回一半的距離（當前坐標系中坐標值一半的位置）G84—校正電極絲指令,能通過微弱放電校正電極絲與工作臺的垂直度,在加工前一般要先進行校正（3）線徑補償指令G41、G42、G40G41—左補償，D后為補償量的值，單位為umG42—右補償，D后為補償量的值，單位為umG40—取消補償電火花線切割加工時，為消除電極絲半徑和放電間隙對加工尺寸的影響，需在編程時進行對工件尺寸進行補償，偏移方向應(yīng)視電極絲的運動方向而定，如圖所示。（4）錐度加工指令G51、G52、G50此方法可當加工帶有錐度的工件時，需使用錐度加工指令使電極絲偏擺一定角度，加工工件上大下小稱為正錐，加工工件上小下大則稱為負錐。例如模具中的凹模漏料孔加工。G51——錐度左偏指令G52——錐度右偏指令G50——撤銷錐度格式：G51A___/G52A___/G50格式：G51A___/G52A___/G50注：A、判定：對于正錐加工，順時針加工時使用G51，逆時針加工時使用G52；負錐加工正好相反，順時針加工時使用G52，逆時針加工時使用G51。（a）正錐加工（b）負錐加工B、錐度加工編程時應(yīng)以工件下底面尺寸為編程尺寸。C、在進行線徑補償和錐度加工編程時，進、退刀線程序段必須采用G01直線插補指令。D、在進行錐度加工時,還需輸入工件及工作臺參數(shù)。S—上導輪中心到工作臺面的高度，單位為umH—工件厚度，單位為umW—下導輪中心到工作臺面的距離，單位為um（4）M是系統(tǒng)的輔助功能指令M00——程序暫停，按“回車”鍵才能執(zhí)行下面程序，電極絲在加工中進行裝拆前后應(yīng)用。M02——程序結(jié)束，系統(tǒng)復(fù)位。M05——接觸感知解除。例題:如圖所示，加工一底面為16mmX16mm見方的四棱臺，上小下大，錐度為4°，工件厚度為50mm，工作臺面到上導輪中心的高度100mm，下導輪中心到工作臺面的距離60mm，電極絲直徑為0.18mm，放電間隙為0.01mm，試編寫其加工程序。編程：以圖中O點為加工起點，OA為進刀線，按順時針方向加工。工件上小下大，故錐度指令使用G52，補償指令使用G41，補償量D=0.18/2+0.01=0.1mm。G92X0Y0；建立工件坐標系W60000；下導輪中心到工作臺面的距離H50000；工件厚度S100000；工作臺面到上導輪中心的高度G52A4；右偏擺G41D100；左補償G01X5000Y0；進刀線G01X5000Y8000G01X21000Y8000G01X21000Y-8000G01X5000Y-8000G01X5000Y0G50；撤銷錐度G40；撤銷補償G01X0Y0；退刀線M02；程序結(jié)束練習:編制圖所示凹模的數(shù)控線切割程序。已知電極絲直徑為0.12mm，單邊放電間隙為0.01mm，刃口斜度A=0.5°，工件厚度為15mm，下導輪中心到工作臺面的距離60mm，工作臺面到上導輪中心的高度100mm。程序段說明P01程序名為P01G92X0Y0建立工件坐標系W60000下導輪中心到工作臺的距離W＝60mm設(shè)定H15000工件厚度H＝15mm設(shè)定S100000工件臺面上導輪中心高度S＝100mm設(shè)定G51A0.5錐度左偏,口斜度A=0.5оG42D70右偏間隙補償，D偏移量為0.07mmG01X5000Y10000從O點直線工進到（5，10）點G02X5000Y-10000I0J-10000順圓工進到（5，-10），I、J為圓心相對于起點G01X-5000Y-10000直線工進到（-5，-10）點G02X-5000Y10000I0J10000順圓工進到（-5，10）G01X5000Y10000直線工進到（5，10）點G50取消錐度G40取消間隙補償G01X0Y0回到起始點O點M02程序結(jié)束程序清單：6.3.23B格式程序編制3B程序格式是我國電火花切割機床的一種常用編程格式，見下表，各符號含義如下：BXBYBJGZ分隔符號X坐標值分隔符號Y坐標值分隔符號計數(shù)長度計數(shù)方向加工指令線段：由起點Po（Xo，Yo）和Pe（Xe，Ye）終點構(gòu)成的輪廓軌跡。直線段：水平或垂直的線段。斜線段：具有斜率的線段。圓弧段：由標準圓圓弧構(gòu)成的線段。工件坐標系的建立：直線段時，以起點為原點建立工件坐標系。例：直線段工件坐標系的建立：斜線段時，以起點為原點建立工件坐標系。例：斜線段工件坐標系的建立：圓弧段時，以圓弧圓心為原點建立工件坐標系。例：圓弧段1、分隔符B（不可省略）BXBY

BJGZ分隔符號X坐標值分隔符號Y坐標值分隔符號計數(shù)長度計數(shù)方向加工指令2、坐標值X、Y注：A、單位為um，當數(shù)值為時，可省略B、值X、Y可成比例縮放。

（1）直線段時，X=Y=0或取終點坐標的絕對值X=Y=0或X=0，Y=215002、坐標值X、Y（2）斜線段時，X、Y為終點坐標的絕對值，即X=|Xe|、Y=|Ye|X=17000、Y=50002、坐標值X、Y（3）圓弧段時，X、Y為起點坐標的絕對值，即X=|Xo|、Y=|Yo|X=5000、Y=03、計數(shù)長度J（單位為um）指加工軌跡（如直線、圓弧等）在規(guī)定的坐標軸（即計數(shù)方向）上投影長度的總和。一般機床計數(shù)長度Ｊ應(yīng)補足６位，例如計數(shù)長度Ｊ為11200um，應(yīng)寫011200。注:故確定計數(shù)長度前,必須先確定計數(shù)方向。4、計數(shù)方向G指計數(shù)時選擇作為投影軸的坐標軸方向。（1）直線段時，如水平，記為GX；如垂直，記為GY。（2）斜線段時，比較直線段終點坐標（Xe,Ye）絕對值大小，選取絕對值較大的坐標軸為計數(shù)方向，當坐標絕對值相等時，計數(shù)方向可任選Gx或GY。即：|Xe|>|Ye|時，取Gx；|Ye|>|Xe|時，取Gy；|Xe|=|Ye|時，取Gx或Gy均可。（3）圓弧段時,比較圓弧終點坐標（Xe,Ye）絕對值大小,選取坐標絕對值較小的坐標軸為計數(shù)方向,當坐標絕對值相等時,計數(shù)方向可任選Ｇx或GY。即：|Xe|>|Ye|時，取Gy；|Ye|>|Xe|時，取Gx；|Xe|=|Ye|時，取Gx或Gy均可。直線段：GY，J=21500斜線段：GX，J=17000圓弧段；GY，J=10000直線段斜線段圓弧段例：加工上述工件，確定其投影方向與計數(shù)長度５、加工指令Ｚ用來確定軌跡的形狀、起點或終點所在象限和加工方向等信息的，如圖所示。直線段：4種，由加工方向確定，分別為L1、L2、L3、L4。斜線段：4種，由斜線段終點位置確定，分別為L1、L2、L3、L4。圓弧段：8種，由圓弧起點位置與加工方向確定，分別為SR1～4、NR1～4。其中SR表示順時針加工，NR表示逆時針加工，1～4表示起點位置。SR4SR26、應(yīng)用舉例

例1：加工如下圖所示直線，其長度為21.5mm,寫出其程序。直線段直線段：B0B0B021500GyL2或B0B21500B21500GyL2例2：加工如下圖所示斜線OA,終點A的坐標為Xe=17mm,Ye=5mm,寫出加工程序。斜線段斜線段：B17000B5000B017000GxL1例3：加工如下圖所示圓弧，加工起點的坐標為A(-5,0),試編制程序。圓弧段圓弧段：B5000BB010000GySR2練習一：利用數(shù)控線切割機加工下圖所示輪廓。加工路線為O→A→B→C→D→E→F→G→H→A。O為穿絲孔，A點為加工起點，采用3B格式編程。

練習二：利用數(shù)控線切割機加工下圖所示輪廓。加工路線為O→A→B→C→D→E→F→G→H→A，O為穿絲孔，A點為加工起點，采用3B格式編程。練習一答案：O1003BBB10000GXL1；ABBB70000GXL1；BB10000B50000B50000GYL3；CBBB15000GXL3；DBBB15000GYL4；EB10000B0B20000GYSR4；FBBB15000GYL2；GBBB15000GXL3；HB10000B50000B50000GYL3；ADD7、錐度加工指令格式與定義采用絕對坐標編程，單位為微米，上下平面圖形為統(tǒng)一的坐標系，編程時每一直紋面為一段。直紋面是由上平面的直線段或圓弧段與對應(yīng)的下平面的直線段組成的母線均為直線的曲面。編程指令格式：（1）X1Y1；上平面起點坐標（2）X2Y2；上平面終點坐標（3）L（或C）；L為直線，C為圓弧（4）X3Y3；下平面起點坐標（5）X4Y4；下平面終點坐標（6）L（或C）（7）A；A為段與段之間的分隔符，（8）Q；Q為程序結(jié)束符注：如果第（3）或（6）行為“C”，則在第3行與第4行之間加入兩行：X0Y0；圓心坐標C或W；C為逆圓，W為順圓例：編制如圖所示“上方下圓”零件的線切割加工程序。程序如下：（1）切入段80005000；上平面由（8，5）50005000；切到（5，5）L；直線80005000；上平面由（8，5）50005000；切到（5，5）L；直線A；本段結(jié)束（2）第一段50005000；上平面由（5，5）-50005000；切到（-5，5）L；上平面為直50005000；下平面由（5，5）-50005000；切到（-5，5）C；圓弧00；圓心為（0，0）C；下平面為逆圓弧A；本段結(jié)束（3）第二段-50005000-5000-5000L-50005000-5000-5000C00CA（4）第三段-5000-5000-5000-5000L-5000-50005000-5000C00CA（5）第四段5000-500050005000L5000-500050005000C00CA（6）返回段5000500080005000L5000500080005000LQ；程序結(jié)束謝謝觀看/歡迎下載BYFAITHIMEANAVISIONOFGOODONECHERISHESANDTHEENTHUSIASMTHATPUSHESONETOSEEKITSFULFILLMENTREGARDLESSOFOBSTACLES.BYFAITHIBYFAITH最易遭老板“炒”的15種員工廣東韋邦集團李雙華