电火花线切割控制系统和编程技术.ppt

特种加工,第六讲 线切割编程技术 和工艺指标影响因素,一、线切割控制系统,二、线切割数控编程,三、工艺指标影响因素,一、线切割控制系统,（一）、控制系统的种类,1、按照加工要求，自动控制电极丝相对工件的运动轨迹。,2、自动控制伺服进给速度，保持额定的放电间隙，防止开路和短路实现对工件形状和尺寸的加工。,数控编程和数控系统实现,自动伺服控制,一、线切割控制系统,（一）、控制系统的作用,1、轨迹控制：精确地控制电极丝相对于工件的运动轨迹，使零件获得所需的形状和尺寸。,2、加工的控制: 根据放电间隙大小与放电状态控制进给速度，使之与工件材料的蚀除速度相平衡，保持正常的稳定切割加工。,一、线切割控制系统,（二）、控制系统的原理,1、轨迹控制：,终点判断,工程图形可以分解为直线，圆弧，及其组合,直线控制和圆弧轨迹控制，有逐点比较法，数字积分法，矢量判别法，最小偏差法,一、线切割控制系统,2、加工控制：,（1）、进给速度控制：保持平均放电间隙。,（2）、短路回退：消除短路、防止断丝。,（3）、间隙补偿：保证配合间隙。,（4）、图形的缩放、旋转和平移：简化编程。,（5）、适应控制：实现高效率、高精度加工。,（6）、自动找中心：,（7）、信息显示：,二、线切割数控编程,数控线切割编程方法,3B代码,ISO代码,多用于快走丝线切割(重点掌握),多用于慢走丝线切割,二、线切割数控编程,3B格式编制程序,注: B为分隔符，作用是将X、Y、J数码区分开来； X、Y为直线的终点或圆弧的起点（绝对）坐标； J为计数长度； G为计数方向； Z为加工指令（直线或圆弧）.,二、线切割数控编程,1.直线的3B代码编程：,（1） x，y值的确定,以直线的起点为原点，建立正常的直角坐标系，x，y表示直线终点的坐标绝对值，单位为m。,在直线3B代码中，x，y值主要是确定该直线的斜率，所以可将直线终点坐标的绝对值除以它们的最大公约数作为x，y的值，以简化数值。,若直线与X或Y轴重合，为区别一般直线，x，y均可写作0也可以不写。,二、线切割数控编程,(2) G的确定(如右图所示),|Ye|Xe|时，取Gy；,|Xe|Ye|时，取Gx；,|Xe|=|Ye|时，取Gx或Gy均可。,二、线切割数控编程,（3） J的确定,计数长度是指被加工图形在计数方向上的投影长度（即绝对值）的总和，以m为单位。,例1: 加工下图所示斜线OA，其终点为A（Xe,Ye）,且YeXe,试确定G和J。,因为|Ye|Xe|,OA斜线与X轴夹角大于45时，计数方向取Gy,斜线OA在Y轴上的投影长度为Ye，故J=Ye。,二、线切割数控编程,(4)加工指令Z的确定(如下图所示),直线加工指令,坐标轴上直线加工指令,二、线切割数控编程,B17000 B5000 B017000 Gx L1,例2:加工下图所示斜线OA,终点A的坐标为Xe=17mm,Ye=5mm,写出加工程序。,B B B021500 Gy L2,例3: 加工下图所示直线，其长度为21.5mm,写出其程序。,二、线切割数控编程,2.圆弧的3B代码编程：,（1） x，y值的确定,以圆弧的圆心为原点，建立正常的直角坐标系，x，y表示圆弧起点坐标的绝对值，单位为m。,（2） G的确定,|Xe|Ye|时，取Gy;|Ye|Xe|时，取Gx；|Xe|=|Ye|时，取Gx或Gy均可。,（3） J的确定,圆弧编程中J的取值方法为：由计数方向G确定投影方向:若G=Gx，则将圆弧向X轴投影； 若G=Gy，则将圆弧向Y轴投影。 J值为各个象限圆弧投影长度绝对值的和。,二、线切割数控编程,二、线切割数控编程,(4)加工指令Z的确定(如下图所示),顺时针圆弧指令,二、线切割数控编程,(5)当加工起点在坐标轴时,加工指令Z的确定(如下图所示),逆时针圆弧指令,顺时针圆弧指令,二、线切割数控编程,直线编程： 把直线的起点作为坐标原点 把直线的终点坐标值作为x,y，均取绝对值 计数长度J，按计数方向Gx,Gy取该直线在x轴或y轴上的投影值。要和选计数方向一起考虑 计数方向的选取原则。取此程序最后一步的轴向为计数方向。 加工指令按直线走向和终点所在象限不同分为L1，L2,L3,L4。,二、线切割数控编程,圆弧编程： 把圆弧的圆心做为坐标原点 把圆弧的起点坐标值作为x,y，均取绝对值 计数长度J，按计数方向取x或y轴上的投影。 计数方向取与圆弧重点时走向较平行的轴向作为计数方向。取终点坐标中绝对值较小的轴向作为计数方向。 加工指令按第一步进入的象限可分为R1,R2,R3,R4,二、线切割数控编程,例4: 加工右图所示圆弧，加工起点A在第四象限，终点B(Xe,Ye)在第一象限，试确定G和J。,因为加工终点靠近Y轴，|Ye|Xe|,计数方向取Gx; 计数长度为各象限中的圆弧段在X轴上投影长度的总和，即J=JX1+JX2。,二、线切割数控编程,例5: 加工图所示圆弧，加工终点B(Xe,Ye),试确定G和J。,因加工终点B靠近X轴，|Xe|Ye|,故计数方向取Gy，J为各象限的圆弧段在Y轴上投影长度的总和,即J=Jy1+Jy2+Jy3。,二、线切割数控编程,例6:加工如图所示圆弧，加工起点的坐标为A(-5,0),试编制程序。,B5000 B B010000Gy SR2,例7 请写出下图所示轨迹的3B程序。,图6-7 编程图形,解： 对图 (a)，起点为A，终点为B， J=J1+J2+J3+J4=10000+50000+50000+20000=130000 故其3B程序为： B30000 B40000 B130000 GY NR1 对图 (b)，起点为B，终点为A， J=J1+J2+J3+J4=40000+50000+50000+30000=170000 故其3B程序为： B40000 B30000 B170000 GX SR4,第七讲 数控线切割编程,2、举例,第七讲 数控线切割编程,程序为： B0B2000B2000GYL2; (引入、引出线OA) BOB10000B10000GYL2; (AB) B0B10000B20000GXNR4; (弧BC) BOB10000B10000GYL2; (CD) B30000B8040B30000GXL3; (DE) BOB23920B23920GYL4; (EF) B30000B8040B30000GXL4; (FA) B0B2000B2000GYL4; (OA) MJ; (结束符),例 用3B代码编制加工图6-8(a)所示的线切割加工程序。已知线切割加工用的电极丝直径为0.18 mm，单边放电间隙为0.01 mm，图中A点为穿丝孔，加工方向沿ABCDEFGHA进行。,图6-8 线切割切割图形,解 (1) 分析。现用线切割加工凸模状的零件图，实际加工中由于钼丝半径和放电间隙的影响，钼丝中心运行的轨迹形状如图6-8(b)中虚线所示，即加工轨迹与零件图相差一个补偿量，补偿量的大小为在加工中需要注意的是EF圆弧的编程，圆弧EF(如图6-8(a)所示)与圆弧EF(如图6-8(b)所示)有较多不同点，它们的特点比较如表6-3所示。,表6-3 圆弧EF和EF特点比较表,(2) 计算并编制圆弧EF的3B代码。在图6-8(b)中，最难编制的是圆弧EF，其具体计算过程如下： 以圆弧EF的圆心为坐标原点，建立直角坐标系，则E点的坐标为： = 0.1mm = 。 根据对称原理可得F的坐标为(-19.900，0.1)。 根据上述计算可知圆弧EF的终点坐标的Y的绝对值小，所以计数方向为Y。 圆弧EF在第一、二、三、四象限分别向Y轴投影得到长度的绝对值分别为0.1 mm、19.9 mm、19.9 mm、0.1 mm，故J=40000。,圆弧EF首先在第一象限顺时针切割，故加工指令为SR1。 由上可知，圆弧EF的3B代码为 (3) 经过上述分析计算，可得轨迹形状的3B程序，如表6-4所示。,表6-4 切割轨迹3B程序,例6.3 用3B代码编制加工图6-9所示的凸模线切割加工程序，已知电极丝直径为0.18 mm，单边放电间隙为0.01 mm，图中O为穿丝孔拟采用的加工路线OEDCBAEO。,图6-9 加工零件图,解 经过分析，得到具体程序，如表6-5所示。,表6-5 切割轨迹3B程序,3、编程中的补偿法,1）有公差尺寸的编程计算法 对于有公差尺寸的编程，一般采用中差尺寸编程。从大量统计表明，加工后的实际尺寸大部分是在公差带的中值附近，因此对标注有公差的尺寸，应采用中差尺寸编程。计算公式如下： 中差尺寸=基本尺寸+（上偏差+下偏差）/2,2）间隙补偿问题 在数控线切割机床上，电极丝的中心轨迹和图纸上工件轮廓差别的补偿称为间隙补偿。它可以分为编程补偿和自动补偿。 编程补偿：按钼丝轨迹进行编程，把间隙补偿考虑进去。 自动补偿：按零件实际轮廓轨迹进行编程，然后把需要补偿的量告诉数控系统，进行自动补偿。,影响线切割工艺指标因素,电火花线切割加工，一般是作为工件加工中的最后工序。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因素（电参数、切割速度、工件装夹等），同时还应安排好零件的工艺路线及线切割加工前的准备。有关线切割加工的工艺准备和工艺过程如图3-63所示。,特种加工,图3-63 线切割加工工艺过程,影响线切割工艺指标因素,一.线切割加工的主要工艺指标 切割速度：在保持一定的表面粗糙度的切割过程中，单位时间内电极丝中心线在工件上切出的面积总和。 单位：mm2/min 表面粗糙度：黑白相间的条纹。与工作液的供应状况和蚀除物的排除有关。 电极丝损耗量：高速走丝，电极丝切割10000mm2后电极丝直径的减少量来表示。钼丝直径减小不大于0.01mm。 加工精度：工件的尺寸和形状精度，位置精度,影响线切割工艺指标因素,二. 电参数的影响 脉冲宽度ti:一般为260us，分组脉冲及光整加工，0.5us 脉冲间隔t0：48ti 开路电压ui：引起放电峰值电流和放电加工间隙的改变。 放电峰值电流ie：决定单脉冲能量的主要因素之一。 放电波形：,影响线切割工艺指标因素,三. 非电参数的影响 电极丝及其移动速度对工艺指标的影响 钼丝，耐损耗，抗拉强度高，丝质不易变脆且较少断丝。 工件厚度及材料对工艺指标的影响 加工铜，铝，淬火钢时，加工过程稳定，切割速度高 加工不锈钢，磁钢，未淬火高碳钢时，稳定性差，切割速度低，表面质量不太好 加工硬质合金时，比较稳定，切割速度较低，表面粗糙度小。 预置进给速度对工艺指标的影响,影响线切割工艺指标因素,四. 合理选择电参数 要求切割速度高时：空载电压高，短路电流大，脉冲宽度大 要求表面粗糙度好时：分组波会较好 要求电极丝损耗小时：选用前阶梯脉冲波形或脉冲前沿上升缓慢的波形 要求切割厚工件时：选用矩形波，高电压，大电流，大脉冲的脉冲间隔可充分消电离,影响线切割工艺指标因素,五. 合理调整变频进给的方法 注意：不要认为变频进给的电路能自动跟踪工件的蚀除速度并始终维持某一放电间隙。 1. 用示波器观察和分析加工状态的方法 进给速度过高（过跟踪）空载电压波形消失，加工电压波形弱，短路电压波形浓 进给速度过低（欠跟踪）：空载电压波形浓，时而出现加工波形，短路波形出现较少 进给速度稍低（欠佳跟踪）：蚀除速度略高于进给速度 进给速度适宜（正常跟踪）：加工波形浓而稳定,影响线切割工艺指标因素,2. 用电压表和电流表观察分析加工状态 3. 按加工电流和短路电流的比值调节 4. 计算出不同空载电压时不同的值,