第五章 电火花线切割编程、加工工艺及实例

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1、第五章第五章 电火花线切割编程、加工工艺及实例电火花线切割编程、加工工艺及实例5.1 5.1 电火花线切割编程电火花线切割编程5.2 5.2 线切割加工工艺线切割加工工艺5.3 5.3 线切割加工实例线切割加工实例分析图纸电极丝准备上 丝垂直度校核工件准备打穿丝孔工件装夹编 程 工艺分析 选择工艺基准 确定切割路线 编写加工程序电极丝定位加 工检 验加 工 时 间加 工 精 度表面粗糙度准备工作环节图5-1 线切割加工的步骤5.1 电火花线切割编程电火花线切割编程目前生产的线切割加工机床都有计算机自动编程功能，目前生产的线切割加工机床都有计算机自动编程功能，即可以将线切割加工的轨迹图形自动生成

2、机床能够识别的即可以将线切割加工的轨迹图形自动生成机床能够识别的程序。程序。线切割程序与其它数控机床的程序相比，有如下特点：线切割程序与其它数控机床的程序相比，有如下特点：(1)(1)线切割程序普遍较短，很容易读懂。线切割程序普遍较短，很容易读懂。(2)(2)国内线切割程序常用格式有国内线切割程序常用格式有3B(3B(个别扩充为个别扩充为4B4B或或5B)5B)格式和格式和ISOISO格式。其中慢走丝机床普遍采用格式。其中慢走丝机床普遍采用ISOISO格式。格式。一、线切割一、线切割3B3B代码程序格式代码程序格式线切割加工轨迹图形是由直线和圆弧组成的，它线切割加工轨迹图形是由直线和圆弧组成的

3、，它们的们的3B3B程序指令格式如表程序指令格式如表5-15-1所示。所示。表5-1 3B程序指令格式 注：注：B B为分隔符，它的作用是将为分隔符，它的作用是将X X、Y Y、J J数码区分开数码区分开来；来；X X、Y Y为增量为增量(相对相对)坐标值；坐标值；J J为加工线段为加工线段的计数长度；的计数长度；G G为加工线段计数方向；为加工线段计数方向；Z Z为加工指令。为加工指令。1.1.直线的直线的3B3B代码编程代码编程1)x1)x，y y值的确定值的确定 (1)(1)以直线的起点为原点，建立正常的直角坐标系，以直线的起点为原点，建立正常的直角坐标系，x x，y y表示直线终点的坐

4、标绝对值，单位为表示直线终点的坐标绝对值，单位为m m。(2)(2)在直线在直线3B3B代码中，代码中，x x，y y值主要是确定该直线的斜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数作为x x，y y的值，以简化数值。的值，以简化数值。(3)(3)若直线与若直线与X X或或Y Y轴重合，为区别一般直线，轴重合，为区别一般直线，x x，y y均可均可写作写作0 0也可以不写。也可以不写。如图如图5-2(a)5-2(a)所示的轨迹形状，请读者试着写出其所示的轨迹形状，请读者试着写出其x x，y y值，具体答案可

5、参考表值，具体答案可参考表5-25-2。(注：在本章图形所标注注：在本章图形所标注的尺寸中若无说明，单位都为的尺寸中若无说明，单位都为mmmm。)图5-2 直线轨迹AB100100C(a)ACXY(b)YAC(c)XYXAB(d)表5-2 3B代码直线 B X B Y B J G Z CA B 1 B 1 B 100000 Gy L3 AC B 1 B 1 B 100000 Gy L1 BA B 0 B 0 B 100000 Gx L3 2)G2)G的确定的确定G G用来确定加工时的计数方向，分用来确定加工时的计数方向，分GxGx和和GyGy。直线编程的直线编程的计数方向的选取方法是：以要加工

6、的直线的起点为原点，计数方向的选取方法是：以要加工的直线的起点为原点，建立直角坐标系，取该直线终点坐标绝对值大的坐标轴为建立直角坐标系，取该直线终点坐标绝对值大的坐标轴为计数方向。若计数方向。若y=xy=x，则在一、三象限取则在一、三象限取G=G=GyGy，在二、四象限在二、四象限取取G=G=GxGx。由上可见，计数方向的确定以由上可见，计数方向的确定以4545线为界，取与终点处线为界，取与终点处走向较平行的轴作为计数方向，具体可参见图走向较平行的轴作为计数方向，具体可参见图5-3(c)5-3(c)。图5-3 G的确定 AXY取GGxyxJxB(xe,ye)JyXYA取GGyyxB(xe,ye

7、)(b)XYGxGyGyGyGxGx(c)(a)3)J3)J的确定的确定J J为计数长度，以为计数长度，以mm为单位。以前编程应写满六位数，为单位。以前编程应写满六位数，不足六位前面补零，现在的机床基本上可以不用补零。不足六位前面补零，现在的机床基本上可以不用补零。J J的取值方法为：由计数方向的取值方法为：由计数方向G G确定投影方向，若确定投影方向，若G=G=GxGx，则将直线向则将直线向X X轴投影得到长度的绝对值即为轴投影得到长度的绝对值即为J J的值；若的值；若G=G=GyGy，则将直线向则将直线向Y Y轴投影得到长度的绝对值即为轴投影得到长度的绝对值即为J J的值。的值。4)Z4)

8、Z的确定的确定加工指令加工指令Z Z按照直线走向和终点的坐标不同可分为按照直线走向和终点的坐标不同可分为L1L1、L2L2、L3L3、L4L4，其中与其中与+X+X轴重合的直线算作轴重合的直线算作L1L1，与与-X-X轴重合的轴重合的直线算作直线算作L3L3，与与+Y+Y轴重合的直线算作轴重合的直线算作L2L2，与与-Y-Y轴重合的直线轴重合的直线算作算作L4L4。图5-4 Z的确定XYYXL1L3L4L2L2L1L3L4(a)(b)2.2.圆弧的圆弧的3B3B代码编程代码编程1)x1)x，y y值的确定值的确定以圆弧的圆心为原点，建立正常的直角坐标系，以圆弧的圆心为原点，建立正常的直角坐标系

9、，x x，y y表示圆弧起点坐标的绝对值，单位为表示圆弧起点坐标的绝对值，单位为mm。如在图如在图5-5(a)5-5(a)中，中，x=30000 x=30000，y=40000y=40000；在图在图5-5(b)5-5(b)中，中，x=40000,y=30000 x=40000,y=30000。图5-5 圆弧轨迹(a)B(40,30)J3J2J1YXA(30,40)由于yxGGy由于yxGGxA(30,40)(40,30)J3BXX(b)(c)GyGyGxGxYYJ2J12)G2)G的确定的确定G G用来确定加工时的计数方向，分用来确定加工时的计数方向，分GxGx和和GyGy。圆弧编程的圆弧编

10、程的计数方向的选取方法是：以某圆心为原点建立直角坐标系，计数方向的选取方法是：以某圆心为原点建立直角坐标系，取终点坐标绝对值小的轴为计数方向。若取终点坐标绝对值小的轴为计数方向。若y=xy=x，则，则GxGx、GyGy均均可。可。由上可见，圆弧计数方向由圆弧终点的坐标绝对值大小由上可见，圆弧计数方向由圆弧终点的坐标绝对值大小决定，其确定方法与直线刚好相反，即取与圆弧终点处走决定，其确定方法与直线刚好相反，即取与圆弧终点处走向较平行的轴作为计数方向。向较平行的轴作为计数方向。3)J3)J的确定的确定圆弧编程中圆弧编程中J J的取值方法为：由计数方向的取值方法为：由计数方向G G确定投影确定投影方

11、向，若方向，若G=G=GxGx，则将圆弧向则将圆弧向X X轴投影；若轴投影；若G=G=GyGy，则将圆弧则将圆弧向向Y Y轴投影。轴投影。J J值为各个象限圆弧投影长度绝对值的和。值为各个象限圆弧投影长度绝对值的和。4)Z4)Z的确定的确定加工指令加工指令Z Z按照第一步进入的象限可分为按照第一步进入的象限可分为R1R1、R2R2、R3R3、R4R4；按切割的走向可分为顺圆按切割的走向可分为顺圆S S和逆圆和逆圆N N，于是共有于是共有8 8种指种指令：令：SR1SR1、SR2SR2、SR3SR3、SR4SR4、NR1NR1、NR2NR2、NR3NR3、NR4NR4。图5-6 Z的确定XYYX

12、SR4SR1SR2SR3NR2NR3NR4NR1(a)(b)例例5.1 5.1 请写出图请写出图5-75-7所示轨迹的所示轨迹的3B3B程序。程序。图5-7 编程图形XJ1J4J3J2YY(a)A(30,40)B(40,30)J3J4B(40,30)X(b)J2J1A(30,40)解解 对图对图5-7(a)5-7(a)，起点为起点为A A，终点为终点为B B，J=J1+J2+J3+J4=10000+50000+50000+20000=130000J=J1+J2+J3+J4=10000+50000+50000+20000=130000故其故其3B3B程序为：程序为：B30000 B40000 B

13、130000 GY NR1B30000 B40000 B130000 GY NR1对图对图6-7(b)6-7(b)，起点为起点为B B，终点为终点为A A，J=J1+J2+J3+J4=40000+50000+50000+30000=170000J=J1+J2+J3+J4=40000+50000+50000+30000=170000故其故其3B3B程序为：程序为：40000 B30000 B170000 GX SR440000 B30000 B170000 GX SR4例例5.2 5.2 用用3B3B代码编制加工图代码编制加工图5-8(a)5-8(a)所示的线切割加工所示的线切割加工程序。已知线

14、切割加工用的电极丝直径为程序。已知线切割加工用的电极丝直径为0.18 mm0.18 mm，单单边放电间隙为边放电间隙为0.01 mm0.01 mm，图中图中A A点为穿丝孔，加工方向沿点为穿丝孔，加工方向沿ABCDEFGHBAABCDEFGHBA进行。进行。图5-8 线切割切割图形 GFEDCBHA80340R20(a)零件图(b)钼丝轨迹图GFHBACDE表5-3 切割轨迹3B程序例例5.3 5.3 用用3B3B代码编制加工图代码编制加工图5-95-9所示的凸模线切割加工所示的凸模线切割加工程序，已知电极丝直径为程序，已知电极丝直径为0.18 mm0.18 mm，单边放电间隙为单边放电间隙为

15、0.01 mm0.01 mm，图中图中O O为穿丝孔拟采用的加工路线为穿丝孔拟采用的加工路线O OE ED DC CB BA AE EO O。图5-9 加工零件图OE穿丝孔1425DCBAR10R6解解 经过分析，得到具体程序，如表经过分析，得到具体程序，如表5-45-4所示。所示。表5-4 切割轨迹3B程序OE B 3900 B 0 B 3900 G X L 1 ED B 10100 B 0 B 14100 G Y NR 3 DC B 16950 B 0 B 16950 G X L 1 CB B 0 B 6100 B 12200 G X NR 4 BA B 16950 B 0 B 16950

16、 G X L 3 AE B 8050 B 6100 B 14100 G Y NR 1 EO B 3900 B 0 B 3900 G X L 3 5.2 5.2 线切割加工工艺线切割加工工艺一、电极丝穿丝一、电极丝穿丝慢走丝线切割机床的穿丝较简单，本书以快走丝线切慢走丝线切割机床的穿丝较简单，本书以快走丝线切割机床为例讨论电极丝的上丝、穿丝及调节行程的方法。割机床为例讨论电极丝的上丝、穿丝及调节行程的方法。1 1上丝操作上丝操作 上丝的过程是将电极丝从丝盘绕到快走丝线切割机床上丝的过程是将电极丝从丝盘绕到快走丝线切割机床储丝筒上的过程。不同的机床操作可能略有不同，下面以储丝筒上的过程。不同的机床

17、操作可能略有不同，下面以北京阿奇公司的北京阿奇公司的FWFW系列为例说明上丝要点系列为例说明上丝要点(如图如图5-185-18、图、图5-5-1919、图、图5-205-20所示所示)。图5-18 上丝示意图图5-19 储丝筒操作面板1234561上丝电机电压表；2上丝电机起停开关；3丝筒运转开关；4紧急停止开关；5上丝电机电压调节按钮；6丝筒停止开关图5-20 穿丝示意图 56789101112137143431211主导轮；2电极丝；3辅助导轮；4直线导轨；5工作液旋钮；6上丝盘；7张紧轮；8移动板；9导轨滑块；10储丝筒；11定滑轮；12绳索；13重锤；14导电块(1)(1)上丝以前，要

18、先移开左、右行程开关，再启上丝以前，要先移开左、右行程开关，再启动丝筒，将其移到行程左端或右端极限位置动丝筒，将其移到行程左端或右端极限位置(目的是将目的是将电极丝上满，如果不需要上满，则需与极限位置有一电极丝上满，如果不需要上满，则需与极限位置有一段距离段距离)。(2)(2)上丝过程中要打开上丝电机起停开关，并旋上丝过程中要打开上丝电机起停开关，并旋转上丝电机电压调节按钮以调节上丝电机的反向力矩转上丝电机电压调节按钮以调节上丝电机的反向力矩(目的是保证上丝过程中电极丝有均匀的张力，避免电目的是保证上丝过程中电极丝有均匀的张力，避免电极丝打折极丝打折)。(3)(3)按照机床的操作说明书中上丝示

19、意图的提示按照机床的操作说明书中上丝示意图的提示将电极丝从丝盘上到储丝筒上。将电极丝从丝盘上到储丝筒上。2.2.穿丝操作穿丝操作(1)(1)拉动电极丝头，按照操作说明书说明依次绕接拉动电极丝头，按照操作说明书说明依次绕接各导轮、导电块至储丝筒各导轮、导电块至储丝筒(如图如图5-205-20所示所示)。在操作中要。在操作中要注意手的力度，防止电极丝打折。注意手的力度，防止电极丝打折。(2)(2)穿丝开始时，首先要保证储丝筒上的电极丝与穿丝开始时，首先要保证储丝筒上的电极丝与辅助导轮、张紧导轮、主导轮在同一个平面上，否则在辅助导轮、张紧导轮、主导轮在同一个平面上，否则在运丝过程中，储丝筒上的电极丝

20、会重叠，从而导致断丝。运丝过程中，储丝筒上的电极丝会重叠，从而导致断丝。(3)(3)穿丝中要注意控制左右行程挡杆，使储丝筒左穿丝中要注意控制左右行程挡杆，使储丝筒左右往返换向时，储丝筒左右二端留有右往返换向时，储丝筒左右二端留有3 35 mm5 mm的余量。的余量。二、电极丝垂直找正二、电极丝垂直找正电极丝垂直度找正的常见方法有两种，一种是利用找正电极丝垂直度找正的常见方法有两种，一种是利用找正块，一种是利用校正器。块，一种是利用校正器。1 1利用找正块进行火花法找正利用找正块进行火花法找正找正块是一个六方体或类似六方体找正块是一个六方体或类似六方体(如图如图5-21(a)5-21(a)所示所

21、示)。在校正电极丝垂直度时，首先目测电极丝的垂直度，若明显在校正电极丝垂直度时，首先目测电极丝的垂直度，若明显不垂直，则调节不垂直，则调节U U、V V轴，使电极丝大致垂直工作台；然后将轴，使电极丝大致垂直工作台；然后将找正块放在工作台上，在弱加工条件下，将电极丝沿找正块放在工作台上，在弱加工条件下，将电极丝沿X X方向缓方向缓缓移向找正块。缓移向找正块。当电极丝快碰到找正块时，电极丝与找正块之间产生当电极丝快碰到找正块时，电极丝与找正块之间产生火花放电，然后肉眼观察产生的火花：若火花上下均匀火花放电，然后肉眼观察产生的火花：若火花上下均匀(如图如图5-21(b)5-21(b)所示所示)，则表

22、明在该方向上电极丝垂直度良，则表明在该方向上电极丝垂直度良好；若下面火花多好；若下面火花多(如图如图5-21(c)5-21(c)所示所示)，则说明电极丝右，则说明电极丝右倾，故将倾，故将U U轴的值调小，直至火花上下均匀；若上面火花轴的值调小，直至火花上下均匀；若上面火花多多(如图如图5-21(d)5-21(d)所示所示)，则说明电极丝左倾，故将，则说明电极丝左倾，故将U U轴的值轴的值调大，直至火花上下均匀。同理，调节调大，直至火花上下均匀。同理，调节V V轴的值，使电极轴的值，使电极丝在丝在V V轴垂直度良好。轴垂直度良好。图5-21 用火花法校正电极丝垂直度zx(u)(a)找 正 块(b

23、)垂 直 度 较 好(c)垂 直 度 较 差(右 倾)(d)垂 直 度 较 差(左 倾)在用火花法校正电极丝的垂直度时，需要注意以下几在用火花法校正电极丝的垂直度时，需要注意以下几点：点：(1)(1)找正块使用一次后，其表面会留下细小的放电痕找正块使用一次后，其表面会留下细小的放电痕迹。下次找正时，要重新换位置，不可用有放电痕迹的位迹。下次找正时，要重新换位置，不可用有放电痕迹的位置碰火花校正电极丝的垂直度。置碰火花校正电极丝的垂直度。(2)(2)在精密零件加工前，分别校正在精密零件加工前，分别校正U U、V V轴的垂直度后，轴的垂直度后，需要再检验电极丝垂直度校正的效果。具体方法是：重新需要

24、再检验电极丝垂直度校正的效果。具体方法是：重新分别从分别从U U、V V轴方向碰火花，看火花是否均匀，若轴方向碰火花，看火花是否均匀，若U U、V V方向方向上火花均匀，则说明电极丝垂直度较好；若上火花均匀，则说明电极丝垂直度较好；若U U、V V方向上火方向上火花不均匀，则重新校正，再检验。花不均匀，则重新校正，再检验。(3)(3)在校正电极丝垂直度之前，电极丝应张紧，在校正电极丝垂直度之前，电极丝应张紧，张力与加工中使用的张力相同。张力与加工中使用的张力相同。(4)(4)在用火花法校正电极丝垂直度时，电极丝要在用火花法校正电极丝垂直度时，电极丝要运转，以免电极丝断丝。运转，以免电极丝断丝。

25、2 2用校正器进行校正用校正器进行校正校正器是一个触点与指示灯构成的光电校正装置，电校正器是一个触点与指示灯构成的光电校正装置，电极丝与触点接触时指示灯亮。它的灵敏度较高，使用方便极丝与触点接触时指示灯亮。它的灵敏度较高，使用方便且直观。底座用耐磨不变形的大理石或花岗岩制成且直观。底座用耐磨不变形的大理石或花岗岩制成(如图如图5-5-2222、图、图5-235-23所示所示)。使用校正器校正电极丝垂直度的方法与火花法大致相使用校正器校正电极丝垂直度的方法与火花法大致相似。主要区别是：火花法是观察火花上下是否均匀，而用似。主要区别是：火花法是观察火花上下是否均匀，而用校正器则是观察指示灯。若在校

26、正过程中，指示灯同时亮，校正器则是观察指示灯。若在校正过程中，指示灯同时亮，则说明电极丝垂直度良好，否则需要校正。则说明电极丝垂直度良好，否则需要校正。图5-22 垂直度校正器 1231导线；2触点；3指示灯图5-23 DF55-J50A型垂直度校正器12345ab901上下测量头(a、b为放大的测量面)；2上下指示灯；3导线及夹子；4盖板；5支座在使用校正器校正电极丝的垂直度时，要注意以下几在使用校正器校正电极丝的垂直度时，要注意以下几点：点：(1)(1)电极丝停止走丝，不能放电。电极丝停止走丝，不能放电。(2)(2)电极丝应张紧，电极丝的表面应干净。电极丝应张紧，电极丝的表面应干净。(3)

27、(3)若加工零件精度高，则电极丝垂直度在校正后需若加工零件精度高，则电极丝垂直度在校正后需要检查，其方法与火花法类似。要检查，其方法与火花法类似。三、工件的装夹三、工件的装夹线切割加工属于较精密加工，工件的装夹对加工零件线切割加工属于较精密加工，工件的装夹对加工零件的定位精度有直接影响，特别在模具制造等加工中，需要的定位精度有直接影响，特别在模具制造等加工中，需要认真、仔细地装夹工件。认真、仔细地装夹工件。线切割加工的工件在装夹过程中需要注意如下几点：线切割加工的工件在装夹过程中需要注意如下几点：(1)(1)确认工件的设计基准或加工基准面，尽可能使设计确认工件的设计基准或加工基准面，尽可能使设

28、计或加工的基准面与或加工的基准面与X X、Y Y轴平行。轴平行。(2)(2)工件的基准面应清洁、无毛刺。经热处理的工件，工件的基准面应清洁、无毛刺。经热处理的工件，在穿丝孔内及扩孔的台阶处，要清理热处理残物及氧化皮。在穿丝孔内及扩孔的台阶处，要清理热处理残物及氧化皮。(3)(3)工件装夹的位置应有利于工件找正，并应与机床行工件装夹的位置应有利于工件找正，并应与机床行程相适应。程相适应。(4)(4)工件的装夹应确保加工中电极丝不会过分靠近或误工件的装夹应确保加工中电极丝不会过分靠近或误切割机床工作台。切割机床工作台。(5)(5)工件的夹紧力大小要适中、均匀，不得使工件变形工件的夹紧力大小要适中、

29、均匀，不得使工件变形或翘起。或翘起。线切割的装夹方法较简单，常见的装夹方式如图线切割的装夹方法较简单，常见的装夹方式如图5-5-2424所示。目前，很多线切割机床制造商都配有自己的专所示。目前，很多线切割机床制造商都配有自己的专用加工夹具，图用加工夹具，图5-255-25所示为北京阿奇公司生产的专用夹所示为北京阿奇公司生产的专用夹具及装夹示意图，图具及装夹示意图，图5-265-26所示为所示为3R3R专用夹具。专用夹具。工件(a)悬臂支撑方式(b)两端支撑方式(c)桥式支撑方式(d)板式支撑方式(e)复式支撑方式(f)利用夹具的支撑方式图5-24 常见的装夹方式图5-25 阿奇公司专用夹具及装

30、夹示意图图5-25 阿奇公司专用夹具及装夹示意图图5-26 3R专用夹具四、工件的找正四、工件的找正工件的找正精度关系到线切割加工零件的位置精工件的找正精度关系到线切割加工零件的位置精度。在实际生产中，根据加工零件的重要性，往往采度。在实际生产中，根据加工零件的重要性，往往采用按划线找正、按基准孔或已成型孔找正、按外形找用按划线找正、按基准孔或已成型孔找正、按外形找正等方法。其中按划线找正用于零件要求不严的情况正等方法。其中按划线找正用于零件要求不严的情况下。下。五、线切割断丝原因分析五、线切割断丝原因分析1 1快走丝机床加工中断丝的主要原因快走丝机床加工中断丝的主要原因若在刚开始加工阶段就断

31、丝，则可能的原因有：若在刚开始加工阶段就断丝，则可能的原因有：(1)(1)加工电流过大加工电流过大(2)(2)钼丝抖动厉害。钼丝抖动厉害。(3)(3)工件表面有毛刺或氧化皮。工件表面有毛刺或氧化皮。若在加工中间阶段断丝，则可能的原因有：若在加工中间阶段断丝，则可能的原因有：(1)(1)电参数不当，电流过大。电参数不当，电流过大。(2)(2)进给调节不当，开路短路频繁。进给调节不当，开路短路频繁。(3)(3)工作液太脏。工作液太脏。(4)(4)导电块未与钼丝接触或被拉出凹痕。导电块未与钼丝接触或被拉出凹痕。(5)(5)切割厚件时，脉冲过小。切割厚件时，脉冲过小。(6)(6)丝筒转速太慢。丝筒转速太慢。若在加工最后阶段出现断丝，则可能的原因有：若在加工最后阶段出现断丝，则可能的原因有：(1)(1)工件材料变形，夹断钼丝。工件材料变形，夹断钼丝。(2)(2)工件跌落，撞落钼丝。工件跌落，撞落钼丝。2 2慢走丝机床加工中断丝的主要原因慢走丝机床加工中断丝的主要原因慢走丝机床加工中出现断丝的主要原因有：慢走丝机床加工中出现断丝的主要原因有：(1)(1)电参数选择不当。电参数选择不当。(2)(2)导电块过脏。导电块过脏。(3)(3)电极丝速度过低。电极丝速度过低。(4)(4)张力过大。张力过大。(5)(5)工件表面有氧化皮。工件表面有氧化皮。5.3 5.3 线切割加工实例线切割加工实例