數(shù)控加工技術(shù) 課件 (劉興良) 第6、7章 加工中心、數(shù)控線切割編程

第六章加工中心第一節(jié)加工中心基本結(jié)構(gòu)第二節(jié)自動換刀程序第三節(jié)加工中心編程示例習(xí)題

第一節(jié)加工中心基本結(jié)構(gòu)

一、加工中心的分類1.按照加工方式分類(見圖6-1)(1)立式加工中心：適于加工中小型零件，結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜的支架類、殼體類及曲面類零件，尤其適合需要刀具較多的支架類零件，一個工序里用幾十把甚至上百把刀具。

(2)臥式加工中心：適于加工箱體零件，主要是鏜削加工孔系，能保證很高的位置精度。

(3)龍門式加工中心：主軸軸線與工作臺垂直設(shè)置，主要適用于加工大型零件。

圖6-1加工中心

2.按換刀形式分類

加工中心的刀庫是自動換刀裝置中最主要的部件之一，其容量、布局以及具體結(jié)構(gòu)對數(shù)控機(jī)床的設(shè)計有很大影響。刀庫的種類很多，主要分為以下三類：

(1)機(jī)械手+刀庫型加工中心：這種刀庫容量大，一般有1～100把刀具，選刀和取刀的動作較為簡單，當(dāng)鏈條較長時，可增加支撐鏈輪的數(shù)目，使鏈條折疊回繞，提高了空間利用率，主要適用于大中型加工中心。這種加工中心的換刀是通過換刀機(jī)械手來完成的，是加工中心普遍采用的形式。

(2)無機(jī)械手的加工中心：這種刀庫是最為常用的一種形式，其結(jié)構(gòu)緊湊，取刀方便，但由于受圓盤尺寸的限制，容量相對較小，一般有1～24把刀具，主要適用于小型加工中心。這種加工中心的換刀是通過刀庫與主軸箱配合來完成的。一般是把刀庫放在主軸箱可以運(yùn)動到的位置，也可使整個刀庫或某一刀位移動到主軸箱所在的位置。刀庫中刀具的存放位置方向與主軸裝刀方向一致，換刀時，主軸運(yùn)動到刀庫上的換刀位置，由主軸直接取走或放回刀具。

(3)轉(zhuǎn)塔刀庫加工中心：這種加工中心一般是在小型立式加工中心上采用轉(zhuǎn)塔刀庫，直接由轉(zhuǎn)塔刀庫旋轉(zhuǎn)完成換刀。這類加工中心主要以孔加工為主。

3.按運(yùn)動坐標(biāo)數(shù)和同時控制的坐標(biāo)數(shù)進(jìn)行分類

這種分類可分為三軸兩聯(lián)動、三軸三聯(lián)動、四軸三聯(lián)動、五軸四聯(lián)動、六軸五聯(lián)動、多軸聯(lián)動直線＋回轉(zhuǎn)＋主軸擺動等加工中心。

4.按可加工工件類型和加工工序分類

這種分類可分為鏜銑加工中心、車削中心、鉆削加工中心、復(fù)合加工中心。

二、加工中心的特點(diǎn)

加工中心備有刀庫，并能自動更換刀具，可對工件進(jìn)行多工序加工。工件經(jīng)一次裝夾后，數(shù)字控制系統(tǒng)能控制機(jī)床按不同工序，自動選擇和更換刀具，自動改變機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速、進(jìn)給量和刀具相對工件的運(yùn)動軌跡及其他輔助機(jī)能，依次完成工件各個面上多工序的加工。加工中心由于工序的集中和自動換刀，減少了工件的裝夾、測量和機(jī)床調(diào)整等時間，同時也減少了工序之間的工件周轉(zhuǎn)、搬運(yùn)和存放時間，縮短了生產(chǎn)周期，具有明顯的經(jīng)濟(jì)效果。加工中心的自動換刀裝置由存放刀具的刀庫和換刀機(jī)構(gòu)組成。

加工中心的加工范圍廣、柔性程度高、加工精度和加工效率高，目前已成為現(xiàn)代機(jī)床發(fā)展的主流方向。與普通數(shù)控機(jī)床相比，它具有以下幾個突出的特點(diǎn)：

(1)工序集中。

(2)加工精度高。

(3)加工生產(chǎn)率高。

(4)加工對象的適應(yīng)性強(qiáng)。

(5)降低勞動強(qiáng)度。

三、加工中心的自動換刀裝置

1.自動換刀裝置的形式

自動換刀裝置的結(jié)構(gòu)取決于機(jī)床的類型、工藝范圍及刀具的種類和數(shù)量等。自動換刀裝置主要有回轉(zhuǎn)刀架和帶刀庫的自動換刀裝置兩種形式。

回轉(zhuǎn)刀架換刀裝置的刀具數(shù)量有限，但結(jié)構(gòu)簡單、維護(hù)方便。

帶刀庫的自動換刀裝置是由刀庫和機(jī)械手組成的。它是多工序數(shù)控機(jī)床上應(yīng)用最廣泛的換刀裝置。

2.換刀過程

自動換刀裝置的用途是按照加工需要，自動地更換裝在主軸上的刀具。它是一套獨(dú)立、完整的部件。

1)機(jī)械手+刀庫型

該型換刀裝置應(yīng)用得最多，大中型加工中心都使用這種結(jié)構(gòu)的自動換刀裝置，自動換刀裝置的換刀過程由選刀和換刀兩部分組成。選刀即刀庫按照選刀命令(或信息)自動將要用的刀具移動到換刀位置，完成選刀過程，為下面換刀做好準(zhǔn)備；換刀即把主軸上用過的刀具取下，將選好的刀具安裝在主軸上。

機(jī)械手+刀庫型如圖6-2所示。圖6-2機(jī)械手+刀庫型換刀動作如圖6-3所示。圖6-3機(jī)械手換刀動作分解

(1)選刀，刀庫中要換的刀移到換刀位置準(zhǔn)備換刀，主軸上的刀具返回第二參考點(diǎn)(換刀點(diǎn))。

(2)刀套翻轉(zhuǎn)，準(zhǔn)備機(jī)械手抓刀。

(3)主軸定向，為機(jī)械手抓刀作準(zhǔn)備。機(jī)械手抓刀，對于單臂雙手的機(jī)械手，一次抓兩把刀，一把是主軸上的刀，一把是刀庫的刀。

(4)拉刀，機(jī)械手將刀具從主軸和刀庫中拉出。

(5)換位，機(jī)械手帶著刀具旋轉(zhuǎn)180°。

(6)抬刀，機(jī)械手將刀具同時送回主軸和刀套中。

(7)機(jī)械手復(fù)位，機(jī)械手從抓刀狀態(tài)退出來。

(8)刀套復(fù)位，換刀完畢。

這類換刀方式可以用指令控制，動作(1)用兩個指令控制，即T指令和G30或G28指令；動作(2)～(8)是機(jī)床PLC程序控制，用一個指令M06控制。上述所說的刀具都是帶刀柄的刀，換刀時，連刀柄一起換。

2)無機(jī)械手的加工中心(無機(jī)械手，斗笠式刀庫)

無機(jī)械手的加工中心的換刀是通過刀庫和主軸箱的配合動作來完成的。一般采用把刀庫放在主軸箱可以運(yùn)動到的位置，或者是整個刀庫或某一刀位能移動到主軸可以到達(dá)的位置，刀庫中刀具存放的位置方向與主軸裝刀方向一致。換刀時，主軸運(yùn)動到刀位上的換刀裝置，由主軸直接取走或放回，采用40號以下刀柄的小型加工中心多為這種無機(jī)械手式的。此型換刀裝置為全封閉的，又稱為斗笠式刀庫，如圖6-4所示。圖6-4斗笠式刀庫

斗笠式刀庫換刀動作如圖6-5所示。圖6-5斗笠式刀庫換刀動作

(1)抬刀，刀具抬到換刀位置，與刀庫中的刀高度一致。

(2)還刀，刀庫移動，用刀庫中的刀套(刀套刀號與主軸上的刀的刀號一致)抓住主軸上的刀。

(3)脫刀，主軸上移，脫離刀柄。

(4)選刀，刀庫中刀盤旋轉(zhuǎn)，將需換的刀轉(zhuǎn)至主軸下方。

(5)抓刀，主軸下移，主軸孔與刀柄配合，抓住拉釘。

(6)刀庫回位，刀庫平移，回復(fù)原位。

3)轉(zhuǎn)塔式刀庫

小型立式加工中心一般采用轉(zhuǎn)塔式刀庫，此種刀庫裝刀較少，多用于小型加工中心，應(yīng)用較早，目前，多數(shù)機(jī)床已不使用這種換刀裝置了，如圖6-6所示。

換刀動作：選刀。

這種換刀方式與數(shù)控車床相似，只用選刀就行，不需要專門機(jī)構(gòu)換刀。圖6-6轉(zhuǎn)塔式刀庫

第二節(jié)自動換刀程序

一、機(jī)械手+刀庫型換刀程序根據(jù)該裝置換刀的動作，由三個指令組成換刀程序。1.選刀指令：T××其中：××表示刀具號、給定刀具的編號，與刀庫中的刀套號不對應(yīng)。數(shù)控系統(tǒng)自動記憶刀具位置。當(dāng)機(jī)床執(zhí)行此指令時，刀庫旋轉(zhuǎn)選刀，將所選的刀轉(zhuǎn)到準(zhǔn)備換刀的位置，刀庫旋轉(zhuǎn)與主軸刀具切削加工互不干擾，可同時進(jìn)行。

2.返回(第二)參考點(diǎn)

程序：G30(G28)X_____Y_____Z_____；

其中：G28表示返回機(jī)床原點(diǎn)，有的加工中心固定換刀點(diǎn)就在機(jī)床原點(diǎn)。G30表示返回第二參考點(diǎn)，一般是加工中心的固定換刀點(diǎn)，制造機(jī)床的廠家在調(diào)試機(jī)床時所設(shè)定，主軸在這個高度與刀庫中準(zhǔn)備換刀的刀柄的高度一致，使機(jī)械手能同時抓住兩把刀，如圖6-7所示。機(jī)械手準(zhǔn)備抓刀換刀，該位置在工作臺角上，距工件較遠(yuǎn)，可避免換刀時打刀。X、Y、Z表示中間點(diǎn)坐標(biāo)。中間點(diǎn)主要是為了便于刀具返回參考點(diǎn)，通過中間點(diǎn)可以使刀具不碰到工件或夾具，如圖6-7所示。圖6-7中間點(diǎn)與第二參考點(diǎn)

3.換刀

指令：M06

其中：M06表示自動換刀，系統(tǒng)已將換刀的數(shù)個動作用PLC編好，用M06控制。M06必須在G28(G30)執(zhí)行后才能執(zhí)行，可防止不到位換刀，避免打刀。

4.換刀程序

換刀程序為先選刀，返回參考點(diǎn)，再換刀。

第一種方式，效率稍低，當(dāng)?shù)稁靾?zhí)行T××選刀時，機(jī)床返回?fù)Q刀點(diǎn)后，若選刀還未完成，則只能等選刀完畢才能執(zhí)行后續(xù)換刀指令。

第二種方式，效率較高，當(dāng)?shù)稁靾?zhí)行T××選刀時，機(jī)床其他的動作還在同時進(jìn)行，等到執(zhí)行返回參考點(diǎn)時，刀具已經(jīng)選好，在準(zhǔn)備換刀位置等待換刀，刀具一返回?fù)Q刀點(diǎn)，就可馬上換刀，從而減少了等待選刀的時間。

二、無機(jī)械手的加工中心換刀程序

1.選刀

指令：T××

其中：××表示刀具號、給定刀具的編號，與刀庫中的刀套號必須對應(yīng)。機(jī)床執(zhí)行此指令是在換刀動作中間執(zhí)行的，必須與換刀指令同時執(zhí)行。

2.自動換刀

指令：M06

M06有五個動作，沒有換刀點(diǎn)，XY平面任意位置都可換刀，不會因換刀而打刀。

3.換刀程序

程序：

……

T××M06；

……

這種方式換刀有一點(diǎn)必須注意，主軸上刀具的刀號，在刀庫中與其對應(yīng)的同號刀套必須是空的。這樣在主軸刀具向刀庫還刀時，不會發(fā)生干涉撞刀。

三、轉(zhuǎn)塔型換刀

指令：T××

轉(zhuǎn)塔型換刀即選刀，執(zhí)行T××可將所需刀具轉(zhuǎn)到加工位置。

第三節(jié)加工中心編程示例

加工中心編程指令與數(shù)控銑床基本相似，只是在換刀上有所區(qū)別，其他動作都一樣。如圖6-8所示，加工凸板零件，毛坯為實(shí)心板料，尺寸為230?×?120?×?30，要求進(jìn)行工藝分析并編寫加工中心程序。

1.工藝分析

(1)夾具選擇：該零件主要加工凸臺和孔，選虎鉗即可。

(2)工步設(shè)計：

①粗銑凸臺，去凸臺周圍余量，凸臺輪廓留0.5mm余量。

②鉆孔，鉆中心大孔?60的預(yù)孔?25。

③銑孔，將大孔

60從25銑到?55，因加工中心可以銑孔，減少鏜孔的余量，提高效率。

④點(diǎn)窩，定2-20孔中心。

⑤鉆孔2-20。

⑥精銑凸臺輪廓。

⑦鏜?60孔，精度高的表面最后加工。

(3)刀具選擇：各個工步所需要的刀具型號的具體選擇如表6.1所示，并標(biāo)注出相應(yīng)的刀號、長度刀補(bǔ)號和半徑刀補(bǔ)號。

(4)走刀路線設(shè)計：粗銑凸臺走刀路線如圖6-9所示。圖6-9粗銑凸臺走刀路線

鉆孔走刀路線如圖6-10所示。圖6-10鉆孔走刀路線

銑輪廓、銑孔走刀路線如圖6-11所示。圖6-11銑輪廓走刀路線

鏜孔走刀路線如圖6-12所示圖6-12鏜孔走刀路線

(5)切削用量：各個工步的切削用量選擇的轉(zhuǎn)速和進(jìn)給量的值見表6-1。

2.加工程序

該零件用加工中心加工，換刀方式為由機(jī)械手+刀庫，返回第二參考點(diǎn)換刀，指令為G30X__Y__Z__，加工時立銑刀T01號刀已裝在主軸上。

注：子程序O2013中，程序段前加“/”是跳過程序段的符號。在機(jī)床面板上有一個“跳段”按鈕，不按下，則跳段符號“/”不起作用；若按下，則機(jī)床跳過該程序段執(zhí)行后續(xù)程序段。當(dāng)測量孔徑的尺寸達(dá)到要求時，按下“跳段”按鈕，再按下“循環(huán)啟動”按鈕，則子程序跳過，執(zhí)行后續(xù)程序。

習(xí)題

1.加工中心分為哪幾類？分別適于加工何種類型的零件？2.加工中心的特點(diǎn)是什么？3.加工中心的換刀裝置有幾種？各自的換刀動作是什么？4.幾種換刀裝置的程序是什么？5.機(jī)械手+刀庫換刀方式應(yīng)注意什么？中間點(diǎn)應(yīng)怎樣選取？6.加工中心常用的刀柄有幾種？分別如何裝卸刀具？

7.掉刀是怎么回事？怎樣防止掉刀？

8.如圖6-13所示，試編制該零件的加工程序，毛坯為實(shí)心板料，尺寸為80×80×30，材料為45#鋼調(diào)質(zhì)，設(shè)備為機(jī)械手+刀庫型自動換刀裝置的加工中心。

9.如圖6-14所示，試編制該零件的加工程序，毛坯為實(shí)心板料，尺寸為100×100×23，材料為45#鋼調(diào)質(zhì)，設(shè)備為機(jī)械手+刀庫型自動換刀裝置的加工中心。

圖6-13習(xí)題8圖6-14習(xí)題9

10.如圖6-15所示，試編制該零件的加工程序，毛坯為實(shí)心板料，尺寸為100×100×23，材料為45#鋼調(diào)質(zhì)，設(shè)備為機(jī)械手+刀庫型自動換刀裝置的加工中心。

11.如圖6-16所示，試編制該零件的孔加工程序，毛坯為板料，材料為45#調(diào)質(zhì)鋼，設(shè)備為刀庫型自動換刀裝置的加工中心。

圖6-15習(xí)題10圖6-16習(xí)題11第七章數(shù)控線切割編程第一節(jié)線切割加工原理第二節(jié)線切割編程的工藝分析第三節(jié)線切割程序編制習(xí)題

第一節(jié)線切割加工原理

一、電火花加工歷史在長期的生產(chǎn)實(shí)踐中，人們發(fā)現(xiàn)用傳統(tǒng)的切削加工技術(shù)已無法解決一些實(shí)際加工問題，如淬硬材料、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、剛性差的，以及有窄縫、噴絲孔等特殊結(jié)構(gòu)的零件，用刀具切削加工，即以硬碰硬的手段無法進(jìn)行切削，或者說，刀具材料已不能比工件更硬，這樣必須采用另外一類加工模式才能進(jìn)行加工。于是一門新的機(jī)械加工學(xué)科——特種加工誕生了。

二、線切割加工的原理

線切割加工是電火花加工的一項分支技術(shù)，它是將電火花加工的電極做成可移動的金屬絲(銅絲或鉬絲)對工件進(jìn)行電火花放電，在工件上切出窄縫，即切割成型，如圖7-1所示。

線切割機(jī)床之所以為數(shù)控機(jī)床，是因為它的工作臺是兩個方向用數(shù)控系統(tǒng)控制，通過伺服電動機(jī)驅(qū)動工作臺移動。二軸(X、Y)聯(lián)動的數(shù)控切割可加工二維輪廓零件。當(dāng)前更先進(jìn)的線切割機(jī)床已經(jīng)發(fā)展到三軸、四軸的聯(lián)動，可以切割復(fù)雜的空間曲面。圖7-1線切割加工原理圖

三、線切割加工的特點(diǎn)

除了具有前面與電火花加工共同的特點(diǎn)外，線切割加工還具有以下特點(diǎn)。

1.節(jié)省工具電極

線切割用電極絲作電極，無工具電極，降低了成型工具電極的設(shè)計和制造費(fèi)用，縮短了生產(chǎn)準(zhǔn)備周期和加工周期。

2.加工零件復(fù)雜

由于電極絲較細(xì)(直徑為0.1mm～0.2mm)，因此切割線可以加工窄縫、微細(xì)異形孔等形狀復(fù)雜的工件。

3.電極損耗小

電極絲加工時要不斷地往復(fù)移動，所以單位長度電極絲損耗少，對加工精度影響小。

4.加工精度高

線切割加工的精度很高，高速走絲線切割的加工精度為0.01mm～0.02mm，低速(慢走絲)線切割的加工精度為0.005mm～0.002mm。

5.粗糙度小

高速走絲線切割一般粗糙度Ra?=?5～2.5，而低速走絲線切割一般粗糙度Ra可達(dá)1.25，最小為0.2。

6.切割速度低

線切割的切割速度以切割面積來計，單位為mm2/min，一般高速走絲切割速度為40mm2/min～80mm2/min。由此可見，線切割的生產(chǎn)效率較低。

四、線切割加工的應(yīng)用

1.加工特殊材料

切割某些高硬度、高熔點(diǎn)的金屬時，使用機(jī)械加工的方法幾乎是不可能的，而采用線切割加工既經(jīng)濟(jì)又能保證精度。

2.加工復(fù)雜零件

線切割可以加工一些形狀復(fù)雜的零件，比如各種型孔、型面、特殊齒輪、凸輪、樣板、成型刀具等，還有的要求清根的零件，用線切割加工更方便，如圖7-2所示。

圖7-2要清根的零件

3.加工剛性差的零件

一些薄壁件的剛性很差，采用線切割加工無切削力，能保證精度。如圖7-3所示，薄壁套筒上的方槽，只有用線切割加工才行。圖7-3薄壁套筒

4.加工模具零件

電火花線切割加工主要應(yīng)用于沖模、擠壓模、塑料模、電火花型腔模的電極加工等。由于電火花線切割加工機(jī)床加工速度和精度的迅速提高，目前已達(dá)到可與坐標(biāo)磨床相競爭的程度。

五、線切割加工的過程

線切割加工的過程與前面其他加工方法的加工過程基本相似，包括讀圖、工藝分析、編程序、程序輸入、控制機(jī)床加工，如圖7-4所示。圖7-4數(shù)控線切割加工過程示意

第二節(jié)線切割編程的工藝分析

一、零件圖分析同機(jī)加工藝一樣，線切割工藝首先也要進(jìn)行零件圖分析，了解零件的結(jié)構(gòu)和被加工的部位。1.零件的結(jié)構(gòu)與尺寸了解并熟悉被加工零件的結(jié)構(gòu)、外廓尺寸，是否超出了行程范圍；體積大小，能否擺在工作臺上等。了解零件的精度、粗糙度以及形位精度等要求，看機(jī)床是否能滿足精度要求。

2.被加工位置(切割位置)

首先確定被加工零件的位置，其次選擇合適的機(jī)床，然后確定切割時鉬絲穿線孔的位置，等等。

3.工件的材料

了解材料加工性如何、熱處理狀態(tài)、內(nèi)應(yīng)力大不大、切割后工件是否會變形。

4.切割起點(diǎn)的選定

起點(diǎn)選擇很重要，它直接決定了后續(xù)加工是否正確，以及工件能不能按要求加工。一般起點(diǎn)選擇分兩種情況：

(1)切割凹模或內(nèi)型零件時，要加工工件的內(nèi)腔結(jié)構(gòu)，應(yīng)選擇在中間部分打穿絲孔，如圖7-5所示。

(2)切割凸模時，要加工工件的外廓，可以從邊上起始，也可以打穿絲孔。圖7-5穿絲孔的位置圖

5.工件的裝夾

線切割無需很大切削力，工件只需稍許用力夾緊即可。只是夾緊前要找正、定位，以使切割軌跡能按編程的要求移動。常用的夾具有虎鉗、壓板(如圖7-6所示)。若批量生產(chǎn)，則可用專用夾具。圖7-6壓板示意圖

二、切割軌跡的確定

1.確定鉬絲的偏移量

因為線切割加工是電火花加工，電火花放電需要鉬絲與工件之間有放電間隙，使鉬絲的中心軌跡與被加工輪廓有一個偏移量。如圖7-7所示，圖(a)為加工外輪廓，圖(b)為加工內(nèi)輪廓。因此，工件加工的實(shí)際尺寸還應(yīng)考慮放電間隙和鉬絲半徑，如圖7-8所示。圖7-7電極絲運(yùn)動軌跡圖圖7-8放電間隙與偏移量

偏移量的計算方法如下：

其中：d為鉬絲直徑；z為放電間隙(快走絲時，z=0.01mm～0.02mm)。

2.切割路線的方向

切割方向選擇應(yīng)考慮工件材料的變形問題，因為線切割加工的工件常常都是淬硬的零件，經(jīng)過熱處理的冷熱變化，其內(nèi)應(yīng)力往往比較大。線切割加工是將工件上大塊余量去掉，其內(nèi)應(yīng)力會重新分布，引起工件變形。若切割方向不適合、不合理，會使工件產(chǎn)生嚴(yán)重變形而影響零件加工的精度。如圖7-9(a)所示，第一種路線的第一段切割路線太長，變形影響比較大；如圖7-9(b)所示，第二種路線中的一段切割路線短，內(nèi)應(yīng)力變形影響小，精度就要高一些。為減少變形，應(yīng)選取第二種路線。圖7-9線切割路線

3.切割起點(diǎn)

切割起點(diǎn)的選擇，對工件的變形、工件加工后的精度都有很大的影響，如圖7-10所示，起點(diǎn)應(yīng)選在工件內(nèi)部，若選在工件外部，則其變形很大圖7-10切割起點(diǎn)與切割路線

4.電極絲的切割軌跡

鉬絲的具體切割軌跡應(yīng)選在公差帶的什么位置，分為以下三種情況：

(1)切割一般的零件：鉬絲軌跡應(yīng)以公差帶中心為輪廓計算偏移量，如圖7-11所示。圖7-11公差帶中心為輪廓

(2)切割冷沖模：為了延長使用壽命，切割軌跡應(yīng)以公差帶的上下限為輪廓進(jìn)行加工，凸模用上限，凹模用下限，如圖7-12所示。圖7-12公差帶上下限作輪廓

(3)二次切割：為了防止變形、提高精度，線切割分粗、精二次切割，第一次切割保留一點(diǎn)余量Δ，第二次再將其去掉，如圖7-13所示。圖7-13二次切割的軌跡

粗加工的偏移量為

其中：d為鉬絲直徑；z為放電間隙；Δ為精加工余量。

一般切割加工中，淬火后工件較硬、易變形、厚且體積大。若對零件精度要求高則應(yīng)經(jīng)過二次切割，方能保證精度，否則工件極易變形而超差。

5.輔助程序

(1)切入程序。切入程序是指引入點(diǎn)到程序起點(diǎn)這一段程序。對于凸模類零件，引入程序段必須選在工件外部，如圖7-14(a)所示；對于凹模類零件，引入程序段只能選在工件的內(nèi)部，應(yīng)打穿絲孔，如圖7-14(b)所示。圖7-14切割零件的引入程序路線

(2)切出程序。有時切割完零件輪廓，鉬絲需沿原路返回，切出工件，但由于工件變形易使鉬絲卡斷，為了避免這種情況，在切口處需引出一段程序，稱為切出程序，如圖7-15中的a′ss-A′所示。圖7-15切割零件的切出程序路線

(3)超切程序和回退程序。電極絲都比較軟，加工時受到放電火花的壓力工作液沖力等作用，電極絲的工作部分會發(fā)生彎曲(即撓曲)，從而使加工區(qū)的電極絲因彎曲而滯后上、下支點(diǎn)一定距離，如圖7-16(a)所示，在拐角處就會將尖角去掉。為避免出現(xiàn)此問題，需在拐角處增加一段超切程序A-A′，如圖7-16(b)所示。使其滯后點(diǎn)也能到達(dá)拐角的尖角處，再增加一個回退程序A′-A，這樣就可以切出尖角了。圖7-16鉬絲的撓曲及起切回退程序

三、工藝分析實(shí)例

1.零件圖

如圖7-17所示，加工中間的型孔，材料為CrWMn，調(diào)質(zhì)HRC60～65。圖7-17凹模

2.切割前準(zhǔn)備

因是凹模，所以在工件中間(中心部位)鉆?3穿絲孔，如圖7-18(a)所示。圖7-18穿絲孔與夾具

3.裝夾

用壓板螺釘機(jī)構(gòu)將工件裝夾在工作臺上，如圖7-18(b)所示。

4.偏移量的確定

偏移量為

其中：0.2即鉬絲直徑(0.2mm)；0.02即放電間隙(0.02mm)。

6.程序起點(diǎn)的選擇

選擇穿絲孔中心為程序起點(diǎn)，OA為引入程序，如圖7-19所示。

7.切割軌跡

從起點(diǎn)到A點(diǎn)按照A—B—C—D—E—F—G—H—I—J—K—L—A順序切割，如圖7-19所示。

圖7-19切割軌跡

第三節(jié)線切割程序編制

線切割的程序目前有三種格式;

一是G指令格式，與國際標(biāo)準(zhǔn)ISO相同，類似于數(shù)控車、銑的G指令，比較好掌握；二是3B格式，這在國內(nèi)線切割中是使用最多的編程格式；三是4B格式，即帶有刀補(bǔ)的格式。

一、?G指令格式

本節(jié)介紹的是WBKX-6線切割數(shù)控系統(tǒng)，其G指令是按ISO標(biāo)準(zhǔn)設(shè)置的。一條G指令通常為一個程序段，它由若干個被稱為指令字的部分組成。如：

N001G02X8000Y4000I3000J-4000

以上程序段中，坐標(biāo)值的單位為0.001mm，角度單位為1/1000°，若帶有小數(shù)點(diǎn)，則單位為mm，如：

N001G02X8.Y4.I3.J-4.

WBKX-6線切割數(shù)控系統(tǒng)所使用的G指令有其獨(dú)自的定義，與前面所講的車、銑G指令功能不完全相同。G指令功能表如表7-1所示。

常用的M指令見表7-2

二、常用指令

(1)?G00：快速點(diǎn)定位，使鉬絲相對工件快速定位到某個位置。

指令格式：G00X

Y

；(與前面的車、銑系統(tǒng)是一致的)

(2)?G01：直線插補(bǔ)，從一點(diǎn)到另一點(diǎn)走直線。

指令格式：G01X

Y

F

；(與前面的車、銑系統(tǒng)是一致的)

(3)?G02/G03：順時針圓弧插補(bǔ)/逆時針圓弧插補(bǔ)。

指令格式：G02X

Y

J

F

；(與前面的車、銑系統(tǒng)是一致的)

(4)?G04：暫停。

指令格式：G04X

。

其中，X表示時間。如：G04X1.2，表示暫停1.2s。

(5)?G20：調(diào)用循環(huán)程序。

G21：指令循環(huán)程序起點(diǎn)。

G22：指令循環(huán)程序終點(diǎn)。

例如：將一個內(nèi)花鍵切割成行，如圖7-20所示。程序如下：

G21

N01G01X10

Y10

X-10

Y-10

X10

G22

G20N01A0D-30L12

M02圖7-20內(nèi)花鍵切割示意圖

(6)?G40：取消刀補(bǔ)。

G41：鉬絲偏移量左偏。

G42：鉬絲偏移量右偏。

指令格式：G41H1(或H2)。

其中，H1、H2是鉬絲的兩個偏移量，在機(jī)床中予以設(shè)置。偏移量可設(shè)置為大于0或小于0，大于0為左偏，小于0為右偏。這與數(shù)控銑床的半徑刀補(bǔ)設(shè)置很相似，如圖7-21所示。圖7-21刀補(bǔ)示意圖

(7)?G90：絕對坐標(biāo)。

G91：相對坐標(biāo)，與數(shù)控銑床相同。

(8)?G92：設(shè)置坐標(biāo)系。

指令格式：G92X0Y0(即把當(dāng)前點(diǎn)設(shè)置為坐標(biāo)系原點(diǎn))。

如圖7-22所示，要切割凹模，選穿絲孔于O點(diǎn)，走絲路線如圖7-22所示，鉬絲選左偏移。圖7-22凹模圖

三、3B格式

1.?3B格式

3B格式的程序是在線切割機(jī)床編程中應(yīng)用最多的一種形式，其用法簡單，容易掌握。缺點(diǎn)是沒有刀偏功能，程序中的坐標(biāo)必須以鉬絲中心軌跡編程，坐標(biāo)計算量比較大。

3B格式程序如下：

BXBYBJGZ

其中，B為分隔符，用來區(qū)分、隔離X、Y和J等數(shù)碼；B后的數(shù)字若為0，則此0可以不寫。

(1)?X、Y的用法。直線的終點(diǎn)或圓弧起點(diǎn)的坐標(biāo)值，編程時均取絕對值，以μm為單位，如圖7-23所示。圖7-23X、Y值的表示方法

(2)?G的含義。G為計數(shù)方向，用Gx或Gy表示X或Y方向的計數(shù)。對于直線和圓，G的表示方法不一樣。

①直線。直線的Gx、Gy表示方法如圖7-24(a)所示，被加工的直線在陰影區(qū)域內(nèi)，計數(shù)方向取Gy；在陰影區(qū)域外，計數(shù)方向取Gx。

②圓弧。圓弧的Gx、Gy表示方法如圖7-24(b)所示，圓弧終點(diǎn)落在陰影里，計數(shù)方向取Gx；圓弧終點(diǎn)落在陰影外，計數(shù)方向取Gy。圖7-24直線與圓弧計數(shù)方向的選取

(3)?J的用法。J為計數(shù)長度，以μm為單位，即鉬絲在某一計數(shù)方向上從起點(diǎn)到終點(diǎn)所走距離的總和。對直線來說，鉬絲運(yùn)動軌跡為在計數(shù)方向上的投影；對圓弧來說，鉬絲運(yùn)動軌跡為各象限軌跡在計數(shù)方向上的投影之和。

如圖7-25(a)所示，計數(shù)長度為

J?=?Jx1?+?Jx2

如圖7-25(b)所示，計數(shù)長度為

J?=?JY1?+?JY2?+?JY3圖7-25計數(shù)長度的算法

(4)?Z的用法。Z為加工指令，分為直線和圓弧兩種情況。如圖7-26(a)所示，直線L分為四個象限：L1、L2、L3、L4。圓弧按第一步進(jìn)入的象限和順逆方向分為SR1、SR2、SR3、SR4和NR1、NR2、NR3、NR4八種指令，如圖7-26(b)、(c)所示。圖7-26指令

2.直線編程的方法

(1)以每段直線的起點(diǎn)作為坐標(biāo)原點(diǎn)。

(2)直線的終點(diǎn)坐標(biāo)值X、Y均取絕對值，單位為μm，也可將X、Y同時縮小整數(shù)倍。

(3)計數(shù)長度J，按計數(shù)方向Gx或Gy取該直線在X軸或Y軸上的投影值，取X值或Y值，以μm為單位，確定計數(shù)長度要與選擇計數(shù)方向一并考慮。

(4)計數(shù)方向選取原則，取X、Y向投影值較大的方向作為計數(shù)長度和計數(shù)方向。

(5)加工指令按直線的走向可以分為L1、L2、L3、L4，與+X軸重合，計L1；與+Y重合，計L2；與?-X軸重和，計L3；與?-Y軸重和，計L4，如圖7-26(d)所示。

例如，如圖7-27所示，A—B—C—A軌跡如下：

B5B0B50000GXL1(A—B)

B3B6B60000GYL1(B—C)

B8B6B80000GXL3(C—A)

圖7-27直線編程

3.圓弧編程

(1)以圓弧圓心作為坐標(biāo)原點(diǎn)。

(2)圓弧起點(diǎn)相對圓心的坐標(biāo)值為X、Y，均取絕對值，單位為μm。

(3)計數(shù)長度J按計數(shù)方向取圓弧在X、Y軸上的投影值，單位為μm，如果圓弧較長，跨過兩個以上象限，則分別取軌跡在各自象限的投影之和。

(4)計數(shù)方向如圖7-24(b)所示，終點(diǎn)在陰影部分，取GX；終點(diǎn)在陰影部分外，取GY。

(5)加工指令，按第一步進(jìn)入的象限為第一、二、三、四象限，則指令分別對應(yīng)為SR1、SR2、SR3、SR4及NR1、NR2、NR3、NR4。其中SR為順時針進(jìn)入，NR為逆時針進(jìn)入，如圖7-24(c)所示。

如圖7-28所示，AB圓弧程序如下：圖7-28圓弧編程

4.編程舉例

對于直線和圓弧編程來說，3B格式是要用鉬絲中心軌跡編程。如圖7-29所示，放電間隙為0.1mm，鉬絲直徑為

?0.2mm，偏移量f?=?0.1?+?0.2/2?=?0.2mm。圖7-29鉬絲中心軌跡圖

四、線切割實(shí)例

1.零件圖與工藝分析

1)零件圖分析

如圖7-30所示，該零件是一個凹模零件，要求加工中間型孔，其精度要求較高，公差較嚴(yán)。兩端圓弧為0.05的公差，只有用線切割才能保證精度要求。該零件為平板類零件，很適于用線切割加工，一般此類零件的凹模零件都可以用線切割加工。圖7-30凹模零件

2)工藝分析

(1)工件裝夾。由于該工件是板類零件，加工部位在板的中央，非常適于用平行墊鐵支撐定位。支撐方式有兩種：喬式支撐和板式支撐，如圖7-31所示。夾緊就是用壓板從兩端壓緊，加緊力不需太大。圖7-31支撐方式

(2)工件的找正。