第五章线切割Word格式.docx

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D为机床的类别代号，表示是电加工机床；

K为机床的特性代号，表示是数控机床；

第一个7为组代号，表示是电火花加工机床，第二个7为系代号（快走丝线切割机床为7，慢走丝线切割机床为6，电火花成型机床为1）；

25为基本参数代号，表示工作台横向行程为250mm。

5.3.2快走丝线切割机床简介

由于科学技术的发展，目前在生产中使用的快走丝线切割机床几乎全部采用数字程序控制，这类机床主要由机床本体、脉冲电源、数控系统和工作液循环系统组成。

1．机床本体

机床本体主要由床身、工作台、运丝机构和丝架等组成，具体介绍如下：

1）床身

床身是支承和固定工作台、运丝机构等的基体。

因此，要求床身应有一定的刚度和强度，一般采用箱体式结构。

床身里面安装有机床电气系统、脉冲电源、工作液循环系统等元器件。

2）工作台

目前在电火花线切割机床上采用的坐标工作台，大多为X、Y方向线性运动。

不论是哪种控制方式，电火花线切割机床最终都是通过坐标工作台与丝架的相对运动来完成零件加工的，坐标工作台应具有很高的坐标精度和运动精度，而且要求运动灵敏、轻巧，一般都采用“十”字滑板、滚珠导轨，传动丝杠和螺母之间必须消除间隙，以保证滑板的运动精度和灵敏度。

3）运丝机构

在快走丝线切割加工时，电极丝需要不断地往复运动，这个运动是由运丝机构来完成的。

最常见的运丝机构是单滚筒式，电极丝绕在储丝筒上，并由丝筒作周期性的正反旋转使电极丝高速往返运动。

储丝筒轴向往复运动的换向及行程长短由无触点接近开关及其撞杆控制（如图2-16中的5、4），调整撞杆的位置即可调节行程的长短。

这种形式的运丝机构的优点是结构简单、维护方便，因而应用广泛。

其缺点是绕丝长度小，电动机正反转动频繁，电极丝张力不可调。

图5-16快走丝线切割机床结构图

4）丝架

运丝机构除上面所叙述的内容外，还包括丝架。

丝架的主要作用是在电极丝快速移动时，对电极丝起支撑作用，并使电极丝工作部分与工作台平面保持垂直。

为获得良好的工艺效果，上、下丝架之间的距离宜尽可能小。

为了实现锥度加工，最常见的方法是在上丝架的上导轮上加两个小步进电动机，使上丝架上的导轮作微量坐标移动（又称U、V轴移动），其运动轨迹由计算机控制。

2．脉冲电源

电火花线切割加工的脉冲电源与电火花成型加工作用的脉冲电源在原理上相同，不过受加工表面粗糙度和电极丝允许承载电流的限制，线切割加工脉冲电源的脉宽较窄（2～60μs），单个脉冲能量、平均电流（1～5A）一般较小，所以线切割总是采用正极性加工。

3．数控系统

数控系统在电火花线切割加工中起着重要作用，具体体现在两方面：

（1）轨迹控制作用。

它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）加工控制。

它能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。

目前绝大部分机床采用数字程序控制，并且普遍采用绘图式编程技术，操作者首先在计算机屏幕上画出要加工的零件图形，线切割专用软件（如YH软件、北航海尔的CAXA线切割软件）会自动将图形转化为ISO代码或3B代码等线切割程序。

4.工作液循环系统

工作液循环与过滤装置是电火花线切割机床不可缺少的一部分，其主要包括工作液箱、工作液泵、流量控制阀、进液管、回液管和过滤网罩等。

工作液的作用是及时地从加工区域中排除电蚀产物，并连续充分供给清洁的工作液，以保证脉冲放电过程稳定而顺利地进行。

目前绝大部分快走丝机床的工作液是专用乳化液。

乳化液种类繁多，大家可根据相关资料来正确选用。

2.3.3慢走丝线切割机床简介

同快走丝线切割机床一样，慢走丝线切割机床也是由机床本体、脉冲电源、数控系统等部分组成的。

但慢走丝线切割机床的性能大大优于快走丝线切割机床，其结构具有以下特点：

1．主体结构

1）机头结构

机床和锥度切割装置（U，V轴部分）实现了一体化，并采用了桁架铸造结构，从而大幅度地强化了刚度。

2）主要部件

精密陶瓷材料大量用于工作臂、工作台固定板、工件固定架、导丝装置等主要部件，实现了高刚度和不易变形的结构。

3）工作液循环系统

慢走丝线切割机床大多数采用去离子水作为工作液，所以有的机床（如北京阿奇）带有去离子系统（如图2-17所示）。

在较精密加工时，慢走丝线切割机床采用绝缘性能较好的煤油作为工作液。

图5-17去离子系统

2．走丝系统

慢走丝线切割机床的电极丝在加工中是单方向运动（即电极丝是一次性使用）的。

在走丝过程中，电极丝由储丝筒出丝，由电极丝输送轮收丝。

慢走丝系统一般由以下几部分组成：

储丝筒、导丝机构、导向器、张紧轮、压紧轮、圆柱滚轮、断丝检测器、电极丝输送轮、其他辅助件（如毛毡、毛刷）等。

图5-18为日本沙迪克公司某型号线切割机床的电极丝的送出部分结构图，其中某些部件的作用如下：

2—圆柱滚轮可使线电极从线轴平行地输出，且使张力维持稳定

3—导向孔模块可使电极丝在张紧轮上正确地进行导向

5—张紧轮在电极丝上施加必要的张力

6—压紧轮防止电极丝张力变动的辅助轮

7—毛毡去除附着在电极丝上的渣滓

8—断丝检测器检查电极丝送进是否正常，若不正常送进，则发出报警信号，提醒发生电极丝断丝等故障

9—毛刷防止电极丝断丝时从轮子上脱出

图5-18电极丝送丝装置

2.3.4线切割机床常见的功能

下面简单介绍线切割机床较常见的功能。

（1）模拟加工功能。

模拟显示加工时电极丝的运动轨迹及其坐标。

（2）短路回退功能。

加工过程中若进给速度太快而电腐蚀速度慢，在加工时出现短路现象，控制器会改变加工条件并沿原来的轨迹快速后退，消除短路，防止断丝。

（3）回原点功能。

遇到断丝或其他一些情况，需要回到起割点，可用此操作。

（4）单段加工功能。

加工完当前段程序后自动暂停，并有相关提示信息，如：

单段停止!

按OFF键停止加工，按RST键继续加工。

此功能主要用于检查程序每一段的执行情况。

（5）暂停功能。

暂时中止当前的功能（如加工、单段加工、模拟、回退等）。

（6）MDI功能。

手动数据输入方式输入程序功能，即可通过操作面板上的键盘，把数控指令逐条输入存储器中。

（7）进给控制功能。

能根据加工间隙的平均电压或放电状态的变化，通过取样、变频电路，不断定期地向计算机发出中断申请，自动调整伺服进给速度，保持平均放电间隙，使加工稳定，提高切割速度和加工精度。

（8）间隙补偿功能。

线切割加工数控系统所控制的是电极丝中心移动的轨迹。

因此，加工零件时有补偿量，其大小为单边放电间隙与电极丝半径之和。

（9）自动找中心功能。

电极丝能够自动找正后停在孔中心处。

（10）信息显示功能。

可动态显示程序号、计数长度、电规准参数、切割轨迹图形等参数。

（11）断丝保护功能。

在断丝时，控制机器停在断丝坐标位置上，等待处理，同时高频停止输出脉冲，丝筒停止运转。

（12）停电记忆功能。

可保存全部内存加工程序，当前没有加工完的程序可保持24小时以内，随时可停机。

（13）断电保护功能。

在加工时如果突然发生断电，系统会自动将当时的加工状态记下来。

在下次来电加工时，系统自动进入自动方式，并提示：

从断电处开始加工吗按OFF键退出按RST键继续

这时，如果想继续从断电处开始加工，则按下RST键，系统将从断电处开始加工，否则按OFF键退出加工。

使用该功能的前提是：

不要轻易移动工件和电极丝，否则来电继续加工时，会发生很长时间的回退，影响加工效果甚至导致工件报废。

（14）分时控制功能。

可以一边进行切割加工，一边编写另外的程序。

（16）平移功能。

主要用在切割完当前图形后，在另一个位置加工同样图形等场合。

这种功能可以省掉重新画图的时间。

（17）跳步功能。

将多个加工轨迹连接成一个跳步轨迹（如图2-20所示），可以简化加工的操作过程。

图中，实线为零件形状，虚线为电极丝路径。

（18）任意角度旋转功能。

可以大大简化某些轴对称零件的程编工艺，如齿轮只需先画一个齿形，然后让它旋转几次，就可圆满完成。

（19）代码转换功能。

能将ISO代码转换为3B代码等。

（20）上下异性功能。

可加工出上下表面形状不一致的零件，如上面为圆形，下面为方形等。

图5-20轨迹跳步

习题

1．电火花加工的物理本质是什么？

2．电火花加工与电火花线切割加工的异同点是什么？

3．电火花机床有哪些常用的功能？

4．线切割机床有哪些常用的功能？

电火花线切割编程

前面讲过线切割加工的具体特点及其线切割加工的工艺规律，在具体加工中一般按图5-1所示步骤进行。

图5-1线切割加工的步骤

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机床能够识别的程序。

线切割程序与其它数控机床的程序相比，有如下特点：

（1）线切割程序普遍较短，很容易读懂。

（2）国内线切割程序常用格式有3B（个别扩充为4B或5B）格式和ISO格式。

其中慢走丝机床普遍采用ISO格式，快走丝机床大部分采用3B格式，其发展趋势是采用ISO格式（如北京阿奇公司生产的快走丝线切割机床）。

5.1.1线切割3B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，它们的3B程序指令格式如表5-1所示。

表5-13B程序指令格式

注：

B为分隔符，它的作用是将X、Y、J数码区分开来；

X、Y为增量（相对）坐标值；

J为加工线段的计数长度；

G为加工线段计数方向；

Z为加工指令。

1.直线的3B代码编程

1）x，y值的确定

（1）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μm。

（2）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。

（3）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。

如图5-2（a）所示的轨迹形状，请读者试着写出其x，y值，具体答案可参考表5-2。

（注：

在本章图形所标注的尺寸中若无说明，单位都为mm。

）

图5-2直线轨迹

2）G的确定

G用来确定加工时的计数方向，分Gx和Gy。

直线编程的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计数方向。

具体确定方法为：

若终点坐标为（xe，ye），令x=|xe|，y=|ye|，若y<

x，则G=Gx（如图5-3（a）所示）；

若y>

x，则G=Gy（如图5-3（b）所示）；

若y=x，则在一、三象限取G=Gy，在二、四象限取G=Gx。

由上可见，计数方向的确定以45°

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6-3（c）。

图5-3G的确定

3）J的确定

J为计数长度，以μm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。

J的取值方法为：

由计数方向G确定投影方向，若G=Gx，则将直线向X轴投影得到长度的绝对值即为J的值；

若G=Gy，则将直线向Y轴投影得到长度的绝对值即为J的值。

4）Z的确定

加工指令Z按照直线走向和终点的坐标不同可分为L1、L2、L3、L4，其中与+X轴重合的直线算作L1，与-X轴重合的直线算作L3，与+Y轴重合的直线算作L2，与-Y轴重合的直线算作L4，具体可参考图6-4。

图5-4Z的确定

综上所述，图6-2（b）、（c）、（d）中线段的3B代码如表5-2所示。

表5-23B代码

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μm。

如在图6-5（a）中，x=30000，y=40000；

在图5-5（b）中，x=40000,y=30000。

图5-5圆弧轨迹

圆弧编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，取终点坐标绝对值小的轴为计数方向。

若圆弧终点坐标为（xe，ye），令x=|xe|，y=|ye|，若y<

x，则G=Gy（如图6-5（a）所示）；

x，则G=Gx（如图5-5（b）所示）；

若y=x，则Gx、Gy均可。

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向较平行的轴作为计数方向，具体可参见图5-5（c）。

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。

如在图5-5（a）、（b）中，J1、J2、J3大小分别如图中所示，J=|J1|+|J2|+|J3|。

加工指令Z按照第一步进入的象限可分为R1、R2、R3、R4；

按切割的走向可分为顺圆S和逆圆N，于是共有8种指令：

SR1、SR2、SR3、SR4、NR1、NR2、NR3、NR4，具体可参考图6-6。

图5-6Z的确定

例5.1请写出图6-7所示轨迹的3B程序。

图5-7编程图形

解对图5-7（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：

B30000B40000B130000GYNR1

对图5-7（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：

40000B30000B170000GXSR4

例5.2用3B代码编制加工图5-8（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0.18mm，单边放电间隙为0.01mm，图中A点为穿丝孔，加工方向沿A—B—C—D—E—F—G—H—A进行。

图5-8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5-8（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E′F′圆弧的编程，圆弧EF（如图5-8（a）所示）与圆弧E′F′（如图5-8（b）所示）有较多不同点，它们的特点比较如表6-3所示。

表5-3圆弧EF和E′F′特点比较表

（2）计算并编制圆弧E′F′的3B代码。

在图5-8（b）中，最难编制的是圆弧E′F′，其具体计算过程如下：

以圆弧E′F′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E′F′的终点坐标的Y的绝对值小，所以计数方向为Y。

圆弧E′F′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0.1mm、19.9mm、19.9mm、0.1mm，故J=40000。

圆弧E′F′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E′F′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5-4所示。

表5-4切割轨迹3B程序

例5.3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0.18mm，单边放电间隙为0.01mm，图中O为穿丝孔拟采用的加工路线O－E－D－C－B－A－E－O。

图5－9加工零件图

切割轨迹3B程序