数控线切割机床的加工工艺范本

,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,第六章 数控线切割机床的加工工艺,第一节 数控线切割机床加工原理、特点 及应用,第二节 影响数控线切割加工工艺指标的主要因素,第三节 数控线切割加工工艺的制订,第四节 数控线切割机床的基本编程方法,化学工业出版社,第一节 数控线切割机床加工原理、特点及应用,第六章 数控线切割机床的加工工艺,数控线切割机床是数控电火花线切割机床的简称，,是在电火花成形加工基础上发展起来的。在数控,线切割机床上，通过先进的数字化自动控制装置,驱动机床运动，采用线状电极依靠火花放电对零,件进行切割加工成型。,一、数控线切割机床的加工原理,第六章 数控线切割机床的加工工艺,如图6-1所示，为数控线切割机床加工的工作原理图。,二、数控线切割机床加工的特点,第六章 数控线切割机床的加工工艺,1)采用金属丝作为工具电极，不需要设计和制造成形工具电,极，大大降低了加工费用，缩短了生产准备时间，加工周期,短，应用灵活，很适合于小批量零件的加工和试制新产品。,2) 能用直径介于0.0030.30mm的细金属丝加工微细异形,孔、窄缝和复杂形状的零件。,3) 由于电极丝比较细，切缝很窄，仅0.005mm，只对零件材,料沿轮廓进行“套料”加工，金属蚀除量少，所需余量也少，,故材料的利用率高，能有效地节约贵重材料。,4) 无论被加工零件的硬度如何，只要是导电或半导电的材料,都能进行加工。,二、数控线切割机床加工的特点,第六章 数控线切割机床的加工工艺,5) 直接利用电能进行加工，加工中工具电极和零件不直接接,触，没有机械加工那样的切削力，适宜于加工低刚度零件和,细小零件。,6) 采用移动的长电极丝进行加工，单位长度电极丝的损耗量,较小，对加工精度的影响比较小，加工精度高。当重复使用,的电极丝有显著损耗时，可予以更换。,7) 一般采用乳化液或水基工作液，可避免发生火灾，安全可,靠，从而实现昼夜无人值守的连续加工。,8) 通常用于加工零件上的直壁曲面，通过,x,、,y,、U、V四轴联,动控制，也可进行锥度切割和加工上下异形体、形状扭曲的,曲面体和球形体等零件。,9）不能加工盲孔及纵向阶梯表面。,三、数控线切割机床加工的应用,第六章 数控线切割机床的加工工艺,数控线切割加工为新产品试制、特殊难加工零件及模具制造,开辟了一条新的途径，已在生产中获得广泛的应用，目前国,内外的电火花线切割机床已占电加工机床总数的60以上。,主要用于加工各种形状复杂和精密细小的零件，例如各种形,状冲裁模的凸模、凹模、凸凹模、固定板、卸料板等，模具,的配合间隙和加工精度通常都能达到要求；挤压模、粉末冶,金模、弯曲模、塑压模等通常带锥度的模具；各种成形刀具、,样板、凸轮、电火花成型加工用的金属电极；各种微细孔槽、,窄缝、任意曲线等。,线切割加工产品实例,第六章 数控线切割机床的加工工艺,第六章 数控线切割机床的加工工艺,四、主要工艺指标,（1）切割速度,第六章 数控线切割机床的加工工艺,数控线切割机床加工工艺指标的高低，一般都是用,切割,速度、切割精度、表面质量、电极丝损耗量等,来衡量。,在保证一定表面质量的切割加工过程中，单位时间内电极丝中心,线在零件上所切过的有效断面积总和，即为切割速度，单位为,mm/min。切割速度是反映加工效率的一项重要指标，数值上等,于电极丝中心线沿图形加工轨迹的进给速度乘以零件厚度。通常,高速走丝线切割速度为20160mm/min，低速走丝线切割速度可,达350mm/min。,（2）切割精度,（3）表面质量,第六章 数控线切割机床的加工工艺,线切割加工后，零件的尺寸精度、形状精度和位置精度统称为,切割精度。高速走丝线切割精度一般为(0.020.005)mm，,低速走丝线切割精度可达0.001mm左右。,零件线切割加工的表面粗糙度通常用轮廓算术平均值Ra值表示。,高速走丝线切割的Ra值一般为3.21.6m，低速走丝线切割的,Ra值最低可达0.1m。,线切割加工是在一个极短时间内，在一个微小的区域内对零件,材料进行,熔化、汽化，发生极其复杂的物理、化学冶金反应，,放电停止后又急骤冷却，变液相为固相，零件表面层在热冷作,用下便会形成变质层，产生各种应力。,（4）电极丝损耗量,第六章 数控线切割机床的加工工艺,对高速走丝线切割机床，用电极丝在切割10000mm2面,积后电极丝直径的减少量来表示，一般减少量不应大于,0.01mm，通常均布于参与工作的电极丝全长上。对低速,走丝线切割机床，一般不考虑电极丝损耗。,此外，数控线切割机床的加工工艺指标还有最大切割,厚度、最小切缝宽度、最小圆角等。,第二节 影响数控线切割加工工艺指标的主要因素,一、脉冲电源主要参数的影响,第六章 数控线切割机床的加工工艺,（1）放电峰值电流的影响,放电峰值电流Ip是指短路时放电电流的瞬时最大值。在其它参数,不变的情况下，增大放电峰值电流时，切割速度会明显增加，,但表面质量却会变差，电极丝损耗量加大甚至断丝。,（2）脉冲宽度的影响,第六章 数控线切割机床的加工工艺,脉冲宽度ti是指脉冲电流的持续时间，主要影响切割速度和表面,质量。其它参数不变时，随着脉冲宽度的增加，切割速度随之加,快，而表面质量变差。但一般线切割加工的脉冲宽度值应不大于,50s，否则由于电蚀产物随之增加，来不及及时排除，会使切割,过程不稳定，切割速度反而会有所下降，表面粗糙度Ra值增大。,试验证明,改变脉冲宽度不如改变放电峰值电流对切割速度的影响,显著，但是脉冲宽度的增大可明显减少电极丝的损耗。,（3）脉冲间隔的影响,脉冲间隔t0是指连续两个相邻脉冲之间的时间，直接影响平均电流。,其它参数不变时，脉冲间隔减小相当于增加了单位时间内的放电次,数，平均电流增大，切割速度加快。但脉冲间隔过小，会引起电弧,放电和断丝。,第六章 数控线切割机床的加工工艺,（4）开路电压的影响,开路电压Ui是指间隙开路或间隙击穿之前的极间峰值电压，会引起,放电峰值电流和加工间隙的改变。提高开路电压，加工间隙增大，,切缝宽，排屑变易，提高了切割速度和加工稳定性，但易造成电极,丝振动，使加工面形状精度和表面质量差。同时，开路电压的提高,还会使电极丝损耗量加大。,（5）放电波形的影响,在相同的工艺条件下，高频分组脉冲常常能获得较好的加工效果。,电流波形的前沿上升比较缓慢时，电极丝损耗较少。不过当脉冲,宽度很窄时，必须要有陡的前沿才能进行有效的加工。,二、电极丝及其走丝速度的影响,（1）电极丝材料的影响,第六章 数控线切割机床的加工工艺,电极丝的材料不同，线切割加工的切割速度也不同，目前比较适合,作电极丝的材料主要有钼丝、钨钼合金丝、纯铜丝、黄铜丝等。为,了提高切割性能，国内外都在研制线切割机床专用的各种电极丝，,如有的是内为黄铜丝，外镀熔点较低的锌或锌合金丝，允许较大的,峰值电流，在火花放电时产生较大的气化爆炸力，使切割速度较高。,（2）电极丝直径的影响,线切割加工中零件材料的蚀除量是切缝宽、切深和零件厚度的乘积，而切缝宽是,由电极丝直径和放电间隙决定的，所以电极丝直径的变化对切割速度的影响较大。,电极丝直径愈细，允许承载的峰值电流就会愈小，切缝变窄，零件材料的蚀除量,减少，并且不利于排屑和稳定加工，不可能获得理想的切割速度。因此，加大电,极丝的直径有利于增快切割速度，而且还有利于厚零件的加工。但是电极丝的直,径超过一定程度，造成切缝过宽，需要蚀除的零件材料增多，反而又影响到切割,速度的提高，并且由于增大峰值电流，会导致加工表面的质量变差。,（3）电极丝走丝速度的影响,第六章 数控线切割机床的加工工艺,对于高速走丝线切割机床，在一定范围内，随着走丝速度的提高，,有利于电极丝把工作液带入较大厚度零件的放电间隙中，有利于,电蚀产物的排除和保持放电加工稳定，切割速度也可以提高。走,丝速度也影响电极丝在加工区的逗留时间和放电次数，从而影响,电极丝的损耗，尤其是对厚零件的加工，由于电极丝的损耗，会,使加工面产生锥度。但走丝速度过高，将使电极丝的振动加大，,降低切割精度和速度，并使表面质量变差，且易造成断丝。所以，,高速走丝线切割加工时的走丝速度以小于10m/s为宜，一般根据,零件厚度和切割速度来确定。,在低速走丝线切割加工中，由于电极丝张力均匀，振动较小，电极,丝直径也较小，所以加工稳定性、表面质量及加工精度指标等均,较好。,三、零件厚度及材料的影响,第六章 数控线切割机床的加工工艺,零件薄时，工作液容易进入并充满放电间隙，对排屑有利，加工,稳定性好；但零件太薄时，电极丝易产生抖动，对加工精度和表,面质量不利。零件厚时，工作液难于进入和充满放电间隙，加工,稳定性差，但电极丝不易抖动，因此加工精度和表面质量较好；,但厚度过大时，排屑条件变差，导致切割速度下降。,零件材料不同，其熔点、气化点、热导率等都不一样，因而加工,效果也不同。例如采用乳化液作为工作液，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，稳定性较差，切割速度较低，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Ra值小。,四、其它因素对工艺指标的影响,第六章 数控线切割机床的加工工艺,线切割机床机械部分的精度，如导轨、轴承、导轮等的磨损与传动,误差；工作液的种类、浓度及其脏污程度、喷流量大小和喷流角度,等都会影响加工效果。当导轮、轴承偏摆，工作液上下冲液不均匀，,会使加工表面产生上下凹凸相间的条纹，影响表面质量。,实际上，诸因素对工艺指标的影响往往是相互依赖又相互制约的。,在线切割加工时，要综合考虑各因素的影响，善于取其利，去其弊，,合理地选择搭配各因素指标，以充分发挥设备性能，使两极间维持,最佳的放电条件，达到最佳的切割加工效果。,第三节 数控线切割加工工艺的制订,确定加工参数,编制和调试加工程序,零件图工艺分析,工艺,准,备,零件装夹和位置校正,切,割,加,工,第六章 数控线切割机床的加工工艺,数控线切割加工，一般作为零件加工的最后一道工序，,使零件达到图样规定的尺寸、形位精度和表面质量。,如图6-2 所示，为数控线切割加工的加工过程。,一、零件图的工艺分析,第六章 数控线切割机床的加工工艺,在分析研究零件图样时，主要分析零件的材料牌号、,结构参数、加工精度和表面质量等是否符合线切割加工,的工艺特征。,当零件为非导电材料，或零件的加工厚度超过线切割,机床丝架的跨距，或零件的加工长度超过机床坐标工,作台沿,x,、,y,两个坐标方向的有效进给行程，一般不宜,采用线切割加工。,第六章 数控线切割机床的加工工艺,在线切割加工时，因电极丝具有一定的直径d，,加工时又有放电间隙，使电极丝中心的运动,轨迹与加工面相距t，即t=d/2+，如图6-3所,示。因此，在零件的凹角处不能得到“清角”，,而是半径为t的圆角，要求凹角处的过渡圆弧,半径Rtt，才能进行线切割加工。同理，窄,缝宽度小于电极丝直径加放电间隙的零件，,也不能进行线切割加工。,线切割的加工所能达到的加工精度和表面质量的指标值是有限的，,若非特殊需要，零件图样上标注的指标值尽可能不要太小，否则,对生产率的影响很大。例如，表面粗糙度Ra值的大小对线切割速,度影响很大，Ra值降低一个档次将使线切割速度大幅度下降。,二、工艺准备,(一) 电极丝准备,第六章 数控线切割机床的加工工艺,电极丝是线切割加工过程中必不可少的重要,工具，合理选择电极丝的材料、直径及其均,匀性是能否保证加工稳定进行的重要环节。,工艺准备,电极丝准备,零件准备,工作液配制,1电极丝材料的选择,第六章 数控线切割机床的加工工艺,电极丝材料应具有,良好的导电性、较大的抗拉强度和良好的耐电,腐蚀性能，且电极丝的质量应该均匀，直线性好，无弯折和打结,现象，便于穿丝。,高速走丝线切割机床上用的电极丝在加工过程中快速往复运行，,反复使用，主要采用,钼丝和钨钼合金丝,，其它线材因抗拉强度,低，不能使用。其中尤以钼丝的抗拉强度较高，韧性好，不易,断丝，因而应用广泛；钨钼合金丝的加工效果比钼丝好，但抗,拉强度较差，价格较贵，仅在特殊情况下使用。,低速走丝线切割机床上用的电极丝在加工过程中作单向低速运,行，用一次就丢掉，不必采用高强度的钼丝，一般采用加工过,程较为稳定的黄铜丝。但切割零件上的细微缝槽或要求圆角较,小时，采用钼丝。,2电极丝直径的选择,第六章 数控线切割机床的加工工艺,电极丝材料不同，其直径范围也不同，一般纯铜丝为,0.150.30mm，黄铜丝为0.10.35mm,钼丝为,0.060.25mm，钨钼合金丝为0.030.35mm。,电极丝直径小，有利于加工出窄缝和内尖角的零件，,但线径太细，能够加工的零件厚度也将会受到限制。,因此，电极丝直径的大小应根据切缝宽窄、零件厚度,及凹角尺寸大小等要求进行确定。线切割加工中使用,的电极丝直径，高速走丝为0.120.20mm，低速,走丝常用值为0.20mm，精密微细加工时可用0.01,0.003mm的电极丝。,3电极丝垂直度的校正,第六章 数控线切割机床的加工工艺,电极丝垂直度的校正，是将电极丝校正到与机床坐标工作台表面,垂直。重新安装电极丝或机床运行一段时间后，就不能保证电极,丝垂直于机床工作台面。因此，电极丝重新安装或运行一段时间,后或加工新零件之前，都要进行垂直校正。,(二) 零件准备,1工艺基准的选择,第六章 数控线切割机床的加工工艺,为了便于线切割加工，应准备相应的定位基准以保证将零件正确、,可靠地装夹在机床或夹具上。通常，选择零件上面积较大的外表,面作为主要定位基准，并且所选基准应尽量与图样上的设计基准,一致。,在线切割前，还应选好电极丝的找正基准，用来将电极丝调整到相对于零件的,正确坐标位置。对于外形是矩形状的零件，若已选择底平面作为主要定位基准，,当其上具有两个相互垂直且又同时垂直于底平面的相邻侧面时，应选择这两个,侧面作为电极丝的找正基准。对于圆盘形及其它异形状的零件，则一般准备一,个与零件上作主要定位基准的平面保证垂直的内孔或穿丝孔作为找正基准。,2切割路线的确定,第六章 数控线切割机床的加工工艺,确定切割路线，即是确定线切割加工的起始点和走向。在线切割,加工过程中，零件原有的内部残余应力的平衡状态被破坏，释放,出来会引起零件的变形，从而影响切割精度要求。,如图6-5所示，为切割某零件的外形，若选择毛坯外部的A点作为穿丝点，零件轮廓上的a点为切割起始点，则由外向内顺序的切割走向，可有A-a-b-c-d-e-f-a-A和A-a-f-e-d-c-b-a-A两种方案。,第六章 数控线切割机床的加工工艺,后一种方案，当切割完第一边A- a-f后继续加工时，零件部分与,夹持部分之间由于材料大部分已被割断，相互之间连接较少，,零件刚度大为降低，容易产生变形而影响切割精度，严重时甚,至会夹住、拉断电极丝，使加工中断。而前一种方案，则先切,向远离夹持部分的方向，待最后再转向夹持部分处将零件切割,完成，可减少甚至避免这些不利影响。若选择毛坯外部的B点作,为穿丝点，切割起始点为d,则无论选择哪种走向，切割精度都会,受到材料变形的影响。,线切割后，在切割起始点处总会残留一个高出加工表面的接痕，称之为突尖，如图6-6所示。,3穿丝孔的确定,第六章 数控线切割机床的加工工艺,为了减少将毛坯外形切断所引起的变,形，通常不论切割什么性质的零件，,都在毛坯上的适当位置预先钻好穿丝,孔，把电极丝从孔中穿入之后才进行,切割加工，使毛坯保持完整，,如图6-7所示。,在同一块毛坯上要切出两个以上零件时，应针对每个零件设置各,自独立的穿丝孔，不能仅设一个穿丝孔将所有零件一次性切割出,来。在切割大型零件时，最好沿加工轨迹设置多个穿丝孔，以便,切割中发生断丝时能够就近重新穿丝，切入断丝点继续进行切割。,第六章 数控线切割机床的加工工艺,穿丝孔的位置最好选在已知轨迹尺寸的交点处或便于计算的坐标,点上，以简化编程时有关坐标尺寸的计算。切割带有封闭型孔的,零件时，穿丝孔应位于待切割型孔内部，当设在型孔的中心时，,编程计算和电极丝定位操作都较为方便，但无用的切入行程较长。,对大的型孔切割，为缩短无用行程，穿丝孔应设在靠近加工轨迹,的边角处。切割外形时，可将穿丝孔选在型面以外，并设置在靠,近切割起始点处。,切割窄糟时，穿丝孔位置要放在图形的最宽处，不允许穿丝孔与切割轨迹有相交的现象，如图6-8所示。,穿丝孔的直径大小要适宜，孔径太小，不但钻孔,难度增加，也不便于穿丝；但若孔径过大，加工,起来将耗费很多的工时。常用穿丝孔直径为3,10mm，如果切割零件的型孔数目较多，孔径,较小，排布较为密集，应采用较小的穿丝孔（,0.50.3mm），以避免各穿丝孔间相互打通。,(三) 工作液的准备,第六章 数控线切割机床的加工工艺,根据线切割机床的类型和加工对象，选择工作液的种类、,浓度及导电率等。,对于高速走丝线切割加工，一般采用质量分数为10%左,右的乳化液，可达到较高的线切割速度。对于低速走丝,线切割加工，普遍使用去离子水，适当添加某些导电液，,有利于提高切割速度。一般使用电阻率 2x104cm左右,的工作液，可达到较高的切割速度（工作液的电阻率过,高或过底均有降低线切割速度的倾向）。,三、零件的装夹和位置校正,（1）悬臂支撑方式,（2）两端支撑方式,（3）桥式支撑方式,（4）板式支撑方式,（5）复式支撑方式,第六章 数控线切割机床的加工工艺,装夹零件时，必须保证零件的切割部位位于工作台的,工作行程范围内，并有利于校正零件位置。工作台移,动时，零件不得与,丝架相碰。,1零件的装夹方式,第六章 数控线切割机床的加工工艺,如图6-9所示，零件一端悬伸，装夹简单方便，通用性强。但由于零件平面难与工作台面找平，零件受力时悬伸端易挠曲，导致所切割出的侧面与零件底平面的垂直度误差，通常只在零件加工要求低或悬臂部分短的情况下使用。,（1）悬臂支撑方式,第六章 数控线切割机床的加工工艺,如图6-10所示，将零件两端分别固定在两个相对的工作台面上，装夹简单方便，并且支撑稳定，定位精确度高。但要求零件长度大于两工作台面的距离，不适于装夹小型零件，且零件的刚性要好，中间悬空部分不会产生挠曲。,（2）两端支撑方式,第六章 数控线切割机床的加工工艺,如图6-11所示，先在两端支撑的工作台面上架上两根支撑垫铁，再在垫铁上安装零件。这种方式既方便又灵活，通用性强，对大、中、小型零件都适用。,（3）桥式支撑方式,第六章 数控线切割机床的加工工艺,如图6-12所示，根据常规零件的形状和尺寸大小，制成带有各种矩阵形或圆形孔的平板作为辅助工作台，将零件安装在支撑平板上。该方式可增加纵、横方向的定位基准，装夹精度高，适合于批量生产各种小型和异型零件。但无论切割型孔还是外形都需要穿丝，通用性也较差。,（4）板式支撑方式,第六章 数控线切割机床的加工工艺,如图6-13所示，在工作台面上装夹专用夹具并校正好位置，再将零件装夹于其中。该方式对于批量加工尤为方便，可大大缩短装夹和校正时间，提高效率。,（5）复式支撑方式,2零件位置的校正方法,（1）拉表法,（2）划线法,（3）固定基面靠定法,第六章 数控线切割机床的加工工艺,采用上述方式装夹零件后，还必须进行校正，才能使零件的定位,基准面分别与机床的工作台面及,x,、,y,进给方向保持平行，从而保,证切割出的表面与基准面之间的相对位置精度。常用于校正的方,法有如下几种：,第六章 数控线切割机床的加工工艺,（1）拉表法,利用磁力表座，将百分表或千分表固定在机床的丝架上或其它固定部位，使测量头与零件基面接触，然后往复移动工作台，按表中指示的数值相应调整零件位置，直至指针的偏转值在定位精度所允许的范围之内。校正应在三个坐标方向上进行，如图6-14所示。,第六章 数控线切割机床的加工工艺,（2）划线法,利用固定在丝架上的划针对正零件上的基准线或基准面，往复移动工作台，根据目测调整零件的位置，直到划针的运动轨迹同零件上的基准线或基准面完全吻合，如图6-15所示。该法用于零件待切割图形与定位基准相互位置要求不高的零件，也可以在表面较为粗糙的基面进行校正时使用。,第六章 数控线切割机床的加工工艺,（3）固定基面靠定法,利用通用或专用夹具中纵、横方向的定位基准面，先行通过校正保证基准面与相应坐标方向一致后，将具有相同基准面的零件直接在夹具上靠定，就可保证零件的正确加工位置，如图6-16所示。,3电极丝初始坐标位置的调整方法,（1）目视法,（2）火花法,（3）接触感知法,第六章 数控线切割机床的加工工艺,线切割加工之前，电极丝定位到零件加工坐标系的起,点上。生产中已有许多成熟、简便的方法，比较常用,的方法有如下几种：,第六章 数控线切割机床的加工工艺,（1）目视法,对加工要求较低的零件，可直接利用零件上的有关基准线或基准面，沿某一轴的方向移动工作台，借助于目测或28倍的放大镜，当确认电极丝与零件基准面接触或使电极丝中心与基准线重合后，记下电极丝中心的坐标值，再以此为依据推算出电极丝中心与加工起点之间的相对距离，将电极丝移动到加工起点上，如图6-17所示。其中图6-17a为观测电极丝与零件基准面接触时的情况；图6-17b为观测电极丝中心与穿丝孔处划出的十字基准线在纵、横两个方向上分别重合时的情况。操作前应将零件基准面清理干净，不能有氧化皮、油污和工作液等。,第六章 数控线切割机床的加工工艺,（2）火花法,如图6-18所示，利用电极丝与零件在一定间隙下发生火花放电来确定电极丝的坐标位置，操作方法与对电极丝进行垂直度校正基本相同。调整时，移动工作台，使电极丝逐渐逼近零件的基准面，待出现微弱火花的瞬时，记下电极丝中心的坐标值，再计入电极丝半径值和放电间隙来推算电极丝中心与加工起点之间的相对距离，最后将电极丝移到加工起点。该方法简便、易行，但因电极丝靠近基准面，开始产生脉冲放电的距离往往并非正常切割时的放电间隙，且电极丝运转时易抖动，从而会出现误差。况且，火花放电也会使零件的基准面受到损伤。,第六章 数控线切割机床的加工工艺,（3）接触感知法,目前装有计算机数控系统的线切割机都具有接触感知功能，用于电极丝定,位最为方便。该功能是利用电极丝与零件基准面由绝缘到短路的瞬间，两,者间电阻突然变化的特点来确定电极丝接触到了零件，并在接触点自动停,下来，显示该点的坐标，即为电极丝中心的坐标值。如图6-19所示，首先,起动,x,（或,y,）方向接触感知，使电极丝朝零件基准面运动并感知到基准面，,记下该点坐标，据此算出加工起点的,x,（或,y,）坐标；再用同样的方法得到,加工起点的,y,（或,x,）坐标，最后将电极丝移动到加工起点。,第六章 数控线切割机床的加工工艺,基于接触感知，还可实现自动找中心功能，即让电极丝在零件的,孔中心定位。具体方法为：横向移动工作台，使电极丝与一侧孔,壁接触短路，记下坐标值,x,1，反向移动工作台至孔壁另一侧，记,下相应坐标值,x,2；同理也可得到,y,1和,y,2。则基准孔中心的坐标值,为（|,x,1|+|,x,2|）/2，（|,y,1|+|,y,2|）/2，将电极丝中心移至该位,置即可定位，如图6-20所示。,四、加工参数的选择,1脉冲电源参数的选择,第六章 数控线切割机床的加工工艺,在使用纯铜电极丝时，为了得到理想的表面质量，减小拐角的塌角，,放电电容要小。在使用黄铜丝电极时，进行高速切割，要求减小腰,鼓量，要选用大的放电电容量。可根据电容量的大小来选择脉冲宽,度和间隔，要求理想的表面质量时，脉冲宽度要小，间隔要大。,放电峰值电流主要根据表面粗糙度和电极丝直径选择。要求Ra值小,于1.25m时，取4.8A以下；要求Ra值为1.252.5m时，取612A；,Ra值大于2.5m时，可取更高的值。电极丝直径越粗，峰值电流的,取值可越大。,对于高速走丝线切割加工，为满足不同加工要求，可调整脉冲宽度,为250s，脉冲间隔为10200s，放电峰值电流为440A，开路,电压为80100V。,2速度参数的选择,第六章 数控线切割机床的加工工艺,工作台进给速度太快，容易产生短路和断丝，工作台进给速度太慢，,加工表面的腰鼓量就会增大，但表面粗糙度Ra值较小，正式加工时，,一般将试切的进给速度下降1020，以防止短路和断丝。,3工作液参数的选择,工作液电阻率需根据零件材料确定。,对于表面在加工时容易形成绝缘膜的,铝、钼、结合剂烧结的金钢石，以及,受电腐蚀易使表面氧化的硬质合金和,表面容易产生气孔的零件材料，要提,高工作液的电阻率。,（1）工作液的电阻率,工作液的流量或压力大，冷却,排屑的条件好，有利于提高切,割速度和加工表面的垂直度。,但是在精加工时，要减小工作,液的流量或压力，以减小电极,丝的振动。,（2）工作液喷嘴的流量和压力,4线径偏移量的确定,第六章 数控线切割机床的加工工艺,正式加工前，按照确定的加工条件，切割一个与零件的,材料相同、厚度相同的正方形，测量尺寸，确定线径偏,移量。这项工作对第一次加工者是必须要做的，但是当,积累了很多的工艺数据或者生产厂家提供了有关工艺参,数时，只要查数据即可。进行多次切割时，要考虑零件,的尺寸公差，估计尺寸变化，分配每次切割时的偏移量。,加工凸模类零件时，电极丝中心轨迹应放大；加工,凹模类零件时，电极丝中心轨迹应缩小。偏移量的方向，,按切割凸模或凹模以及切割路线的不同而定。,第四节 数控线切割机床的基本编程方法,一、数控线切割机床编程基础,1数控线切割机床的坐标系,第六章 数控线切割机床的加工工艺,（1）机床坐标系,机床坐标系是线切割机床上固有的坐标系，是机床坐标工作台的进,给运动坐标系，其坐标轴及其方向按有关标准的规定，采用右手直,角笛卡儿坐标系，参考电极丝的运动方向来决定：面向机床正面，,坐标工作台平面为坐标系平面，横向为,x,坐标轴方向，且电极丝向,右运行为,x,的正方向，向左运行为,x,的负方向：纵向为,y,坐标轴方向，,且电极丝向外运行为,y,的正向，向内运行为,y,的负向。,为了能够加工锥度零件，数控线切割机床的导丝装置中另设有两坐,标轴：与,x,轴平行的为U轴，与,y,轴平行的为V轴，其正负方向的确定,与,x,、,y,轴相同。,第六章 数控线切割机床的加工工艺,（2）机床坐标系的原点,机床坐标系的原点是在机床上设置的,一个固定的坐标点，在机床装配、调,试时就已确定下来，是坐标工作台进,行进给运动的基准参考点，一般取在,坐标工作台平面上,x,、,y,两坐标轴正方,向的极限位置上。,（3）编程坐标系,编制数控线切割机床的加工程序时，一般,采用相对（增量）坐标系，编程原点随程,序段的不同而变化。切割直线段时是以该,直线的起点作为编程坐标系的原点，切割,圆弧段时以该圆弧的圆心作为编程坐标系,的原点，以此计算直线段或圆弧段上其余,各点的坐标。通常，数控线切割机床的数,控系统都允许设置多个编程坐标系。,2数控线切割机床的程序格式,和其它数控机床一样，要使数控线切割机床自动完成切割加工，,必须事先编制数控加工程序。我国早期的数控线切割机床采用的,是3B、4B格式，目前仍在一些企业应用。近年来生产的数控线切,割机床使用的是计算机数控系统，采用符合国际标准的ISO格式。,二、ISO格式编程,表6-1 线切割数控系统特有指令的功能和程序段的格式,第六章 数控线切割机床的加工工艺,目前各种线切割数控系统所使用的ISO格式指令与国际标准基本,一致，但也存在个别不同之处。在编程之前应仔细了解所选用,数控线切割机床的规格、性能及数控系统所具有的功能，详细,阅读该数控系统的编程说明书及指令格式等，尤其要注意区分,那些指令形式相同而功能有所区别的指令和本系统特有的那些,指令，然后按照具体机床规定使用的指令格式，将零件的尺寸、,切割轨迹、电极丝半径和放电间隙补偿等加工数据编入加工程序。,指令,功 能,程 序 格 式,G92,设置电极丝的位置坐标，确定程序的加工起点,G92,x,坐标值1,y,坐标值2,坐标值：单位,m,G40,取消电极丝半径和放电间隙补偿,G40,G41,电极丝半径和放电间隙左补偿。沿电极丝切割轨迹的前进方向上，电极丝向左偏移指定量,G41 D,D：电极丝半径与放电间隙之和,G42,电极丝半径和放电间隙右补偿。沿电极丝切割轨迹的前进方向上，电极丝向右偏移指定量,G42 D,D：电极丝半径与放电间隙之和,G50,取消锥度,G50,G51,锥度左倾斜。沿电极丝切割轨迹的前进方向上，电极丝上端向左倾斜指定角度,G51 A,A: 锥度值,G52,锥度右倾斜，沿电极丝切割轨迹的前进方向上，电极丝下端向右倾斜指定角度,G52 A,A: 锥度值,第六章 数控线切割机床的加工工艺,此外，线切割数控系统还允许利用T或M功能指令以实现打开、关闭,工作液泵，起动、关闭走丝机构，切割暂停或结束等操作。,第六章 数控线切割机床的加工工艺,例如，编制图6-21所示冲裁凹模刃口的线切割加工程序，,已知电极丝的直径为0.20mm，放电间隙为0.01mm。,其加工程序为：,G92,x,0,y,0 定义加工起点坐标,G90 采用绝对坐标系编程,T84 打开工作液泵,T86 起动走丝机构,G41 D110 电极丝左补偿,G01,y,-10000 直线插补,G03,x,0,y,10000 I0 J10000 逆时针圆弧插补,G01,x,-51277,G02,x,-67690,y,18571 I0 J20000 顺时针圆弧插补,G03,x,-95000,y,10000 I12310 J-8571,G01,x,-10000,G03,x,-67690,y,-18571 I15000 J0,G02,x,-51277,y,-10000 I16413 J-11429,G01,x,0,y,-10000,G40 取消电极丝补偿,T85 关闭工作液泵,T87 关闭走丝机构,M02 程序结束,第六章 数控线切割机床的加工工艺,又例如，编制一圆锥台的线切割程序，已知圆锥台的底圆,直径为40mm，高50mm，锥度为41，电极丝直径为,0.20mm，放电间隙为0.01mm。其加工程序为：,G92,x,-30000,y,0 定义加工起点坐标,W60000 下导丝轮到工作台面的高度,H50000 零件的厚度,S100000 工作台面到上导丝轮的高度,T84 打开工作液泵,T86 起动走丝机构,G52 A4 加锥度，右倾斜,G41 D110 加电极丝半径和放电间隙左补偿,G01,x,-20000,y,0 进刀线,G02,x,20000,y,0 I20000 J0 加工锥面,G02,x,-20000,y,0 I-20000 J0,G50 取消锥度,G40 取消电极丝半径和放电间隙左补偿,G01,x,-30000,y,0 退刀线,T85 关闭工作液泵,T87 关闭走丝机构,M02 程序结束,第六章 数控线切割机床的加工工艺,加工带锥度的零件时，一般采用零件下平面上的轮廓,形状与尺寸编程，由上平面加工轨迹相对于下平面加,工轨迹的偏置方向决定零件加工后的形状。为了实现,锥度加工，必须确定并输入三个数据：上导丝轮到工,作台面的高度S、下导丝轮到工作台面的高度W及零件,的厚度H。否则，即使程序中设置了锥度切割指令也,无法正确执行。,三、3B格式编程,3B格式程序段的格式，见表6-2。,B,x,B,Y,B,J,G,Z,分隔符,x,坐标值,分隔符,y,坐标值,分隔符,计数长度,计数方向,加工指令,第六章 数控线切割机床的加工工艺,1坐标值,x,、,y,在3B格式中，使用相对（增量）坐标编程。加工平行于坐标轴的,直线时，,x,和,y,均为0值；加工斜线时，以该斜线的起点作为编程,原点，,x,、,y,为斜线的终点坐标值，由于此时,x,、,y,值仅用来表示斜,线的角度，因此允许将两值按相同的比例缩小或放大；加工圆弧,时，编程原点取在圆心，,x,、,y,为圆弧起点的坐标值。,x,、,y,值的单,位为m，为负值时负号不写。,第六章 数控线切割机床的加工工艺,2分隔符B,因为,x,、,y,、J均为数值，为避免混淆，需要用分隔符将它们隔开。,当,x,、,y,为零省略不写时，分隔符必须写。,3计数方向G,计数方向就是计数时，选择作为投影轴的坐标,轴方向。加工斜线时，必须用进给距离较长的,一坐标轴作为控制进给长度的计数方向，以免,漏步。以斜线的起点作为编程原点，若斜线在,某坐标轴上的投影长度最长，就按该坐标轴方,向计数。如图6-22所示，可将坐标系以45线为,界划分成不同区域，当斜线的终点落在阴影区,域内时，取,y,轴方向为计数方向，记为G,y,；落,在阴影区域以外时，取,x,轴方向为计数方向，,记为G,x,。若斜线正好为45时，计数方向可任,意选取G,y,或G,x,。,第六章 数控线切割机床的加工工艺,加工圆弧时，应以与终点附近的圆弧趋于平行的坐标轴作为计数方向。如图6-23所示，若圆弧终点落在阴影区域内，计数方向应取G,x,；而圆弧终点落在非阴影区域时，计数方向应取G,y,。当圆弧终点正好落在45线上时，可任意选取G,y,或G,x,。,4计数长度J,第六章 数控线切割机床的加工工艺,计数长度是在计数方向的基础上确定的，是从起点加工到终点时，切割轨迹在规定的计数方向上投影的总长度，单位为m。如图6-24所示，切割斜线OA时，计数方向为G,x,，计数长度为OB，在数值上等于A点的,x,坐标值；切割半径为500mm的圆弧MN时，计数方向为G,x,，计数长度为三段90圆弧在该方向上投影的总和，即5003=1500。,5加工指令Z,加工指令是用来确定切割轨迹的形状、起点或终点，所在象限和加,工方向等信息的。数控系统根据这些指令，正确选用偏差计算公式、,进行偏差计算、控制工作台进给方向，从而实现机床的自动化加工。,加工指令共有12种，可分为斜线和圆弧两类。,第六章 数控线切割机床的加工工艺,如图6-25所示，被加工的线段是在I、II、III、IV象限的斜线时，加工指令分别用L1、L2、L3、L4表示；被加工的线段是与某坐标轴平行的直线时，根据进给方向，加工指令亦分别用L1、L2、L3、L4表示，为区别于斜线，在编程时取,x,=,y,=0。加工圆弧时，被加工的圆弧有可能跨越几个象限，此时的加工指令应由圆弧起点所在的象限及圆弧走向来确定。若起点在I、II、III、IV象限，并按顺时针方向切割时，加工指令分别用SR1、SR2、SR3、SR4表示；按逆时针方向切割时，则分别用NR1、NR2、NR3、NR4表示。,第六章 数控线切割机床的加工工艺,例如，编制切割如图6-26所示零件的加工程序。,B B B04000 G,x,L1,B10000 B90000 B090000 G,y,L1,B30000 B40000 B060000 G,x,NR1,B10000 B90000 B090000 G,y,L4,四、4B格式编程,第六章 数控线切割机床的加工工艺,4B指令用于具有间隙补偿功能和锥度补偿功能的数控线切割机床,的程序编制。所谓间隙补偿，指的是钼丝在切割零件时，钼丝中,心运动轨迹能根据要求自动偏离编程轨迹一段距离（即补偿量）。,当补偿量设定为偏移量f时，编程轨迹即为零件的轮廓线。显然，,按零件的轮廓编程要比钼丝中心运动轨迹编程方便的多，轨迹计,算也比较简单。而且，当钼丝磨损，直径变小，当单边放电间隙,Z随切割条件的变化而变化后，也无需改变程序，只需改变补偿,量即可。锥度补偿指的是系统能根据要求，同时控制,x,、,y,、U、V,四轴的运动，,x,、,y,为机床工作台的运动，即零件的运动，U、V为,上线架导轮的运动，它们分别平行于,x,、,y,，使钼丝偏离垂直方向,一个角度（即锥度），切割出具有锥度的零件来。,14B指令编程格式,B,x,B,y,B,J,G,Z,正、负,补 偿,分隔符,x,坐标值,分隔符,y,坐标值,分隔符,计数长度,计数方向,加工指令,第六章 数控线切割机床的加工工艺,（1）4B指令就是带“”符号的3B指令,为了区别于一般的3B指令，故称之为4B指令，4B指令格式见表6-3。,表中的“”符号用以反映间隙补偿信息和锥度补偿信息，其它与3B,指令完全一致。,表6-3 4B格式程序段的格式,第六章 数控线切割机床的加工工艺,（2）间隙补偿切割时，“”符号的使用 “+”号表示正补偿，当相似,图形的线段大于基准轮廓尺寸时为正补偿；“”号表示负补偿，当,相似图形的线段小于基准轮廓尺寸时为负补偿。具体而言，对于直,线，在B之前加“”符号的目的仅是为了使指令的格式能够一致，无,需严格的规定，对于圆弧，规定以凸模为准，正偏时（圆半径增大）,加“+”号，负偏时（圆半径减小）加“”号。在进行间隙补偿切割时，,线和线之间必须是光滑的连接，若不是光滑的连接，则必须加过渡,圆弧使之光滑。,（3）锥度切割时，“”符号的使用 锥度切割时，必须使钼丝相对,于垂直方向倾斜一个角度。钼丝的倾斜方向由程序的第一条4B指令,决定，即由第一条引入程序中的“”符号决定。若第一条指令之前,加“+”号，则按照如下规则倾斜钼丝（若加“”号，则向相反方向倾,斜钼丝）。,第六章 数控线切割机床的加工工艺,1）若引入程序段是直线，则按照直线的法线方向倾斜钼丝，如图6-27所示，图中和L直线相垂直的直线为L直线的法线，箭头所指方向即为钼丝的倾斜方向。,2）若引入程序段是圆弧，则钼丝的倾斜方向和切割开始点的圆半径,方向一致。锥度切割一般采用正锥度角，所切割零件为上大下小，,若有必要切割上小下大的零件，则可输入负的锥度角，系统会自动,控制向所定义方向的相反方向倾斜钼丝。,2编程实例,第六章 数控线切割机床的加工工艺,例如，加工图6-28所示的凹模，凹模未注圆角半径为1mm，机床的脉冲当量为0.001mm/脉冲，用直径0.15mm的钼丝加工，放电间隙取经验值Z=0.014mm，则f=0.089mm。选择圆弧中心O1为引入点（穿丝孔位置），a点为程序起点，钼丝中心运动轨迹见图6-28中的点划线所示，根据编程规则可编写出凹模的加工程序。,第六章 数控线切割机床的加工工艺,1）不考虑切割锥度，机床不具有间隙补偿功能的加工,程序（3B指令编程）为：,000 B0 B0 B4911 G,y,L4,001 B0 B0 B19586 G,x,L1,002 B0 B911 B644 G,x,NR4,003 B4414 B4414 B4414 G,y,L1,004 B144 B144 B144 G,y,NR4,005 B0 B0 B19586 G,y,L2,006 B4911 B0 B13295 G,x,NR1,007 B6527 B6527 B18463 G,y,SR1,008 B3473 B3473 B13295 G,y,L2,009 B0 B0 B4911 G,y,L2,010 D,第六章 数控线切割机床的加工工艺,2）若进行正锥度切割，机床具有间隙补偿功能的加工,程序（4B指令编程）为：,000 +B0 B0 B5000 G,x,L1,001 -B0 B0 B19586 G,y,L4,002 -B1000 B0 B707 G,x,SR4,003 -B4414 B4414 B4414 G,y,L3,004 -B707 B707 B707 G,x,SR4,005 -B0 B0 B19586 G,x,L3,006 -B0 B5000 B13536 G,x,SR3,007 +B6464 B646 B18284 G,x,NR3,008 -B3536 B3536 B13536 G,y,SR3,009 -B0 B0 B5000 G,x,L3,010 D,思考题与习题,第六章 数控线切割机床的加工工艺,6-1 试述数控电火花线切割机床的加工原理及工作过程。,6-2 数控电火花线切割机床由哪几部分组成？各组成部分的主要,作用是什么？如何才能加工出带锥度的零件？,6-3 什么是零件的切割变形现象？试述零件变形的危害、产生原,因和避免、减小零件变形的主要方法。,6-4 何谓辅助程序？怎样合理规划辅助程序？简单说明预制穿丝,孔的必要性及可选择性。,6-5 什么是切割加工程序的偏移量f？f的大小与哪些因素有关？,准确确定f有何实际意义？如何确定？,6-6 试述3B编程指令与4B编程指令的异同点。,