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线切割学习
当前位置：
Web教案
线切割2011-03-18
项目一线切割程序编制与机床操作
1.1学习目标
通过本项目的学习，了解线切割加工原理与应用范围，理解线切割机床程序编制的基本工艺和方法，掌握线切割机床简单零件的程序编制，掌握凸模类零件的加工方法，能正确设置机床的相关参数。
1.2项目内容
在线切割机床上加工如图1.1所示零件外形轮廓。
已知：
材料为45钢，厚度为8mm。
1．零件图形
图1.1零件图形
2．编程与加工要求：
1）根据电极丝实际直径，正确计算偏移量（间隙补偿量）。
2）根据图形特点，正确选择引入线位置和切割路线。
3）根据材料种类和厚度，正确设置脉冲参数。
4）根据程序的引入位置和切割路线，正确装夹工件和定位电极丝。
1.3知识点?
本课题主要讲解以下知识点：
1、线切割加工原理与应用范围；
2、线切割加工基本工艺（主要包括偏移量的计算，引入、引出线位置的确定与切割路线的选取）；
3、线切割自动编程；
4、线切割机床操作方法。
1.4学习内容
1.4.1线切割加工原理与应用范围
1．加工原理
数控线切割机床加工是利用不断运动的电极丝与工件之间产生火花放电，从而将金属蚀除下来，实现轮廓切割的。
2．应用范围
由于线切割所采用电极丝很细，所以能加工出任何平面几何形状的零件，应用范围较广，主要有以下几个方面：
1）试制新产品
用线切割直接切除零件，无须另行制造模具，大大降低试制产品的成本和时间。
另外，如变更设计，线切割只需改变程序，便可再次切割新产品。
2）加工模具
适于加工各种形状的冲模，在切割凸模、凹模时，只需一次编程，使用不同的间隙补偿量，就能保证模具的配合间隙和加工精度。
3）加工特殊材料
在切割一些高硬度、高熔点的金属时，采用其他切削加工几乎是不可能的，而采用电火花线切割加工既经济，质量又好。
1.4.2线切割加工基本工艺
1．偏移量（间隙补偿量）的计算
线切割编程时都是以电极丝中心按照图样的实际轮廓进行编程的。
但在实际加工中，所采用的电极丝有一定的直径，电极丝与被加工材料之间有一定的放电间隙。
因此，为了使加工图形的轮廓尺寸满足图纸设计要求，必须使电极丝中心运动轨迹偏离图纸尺寸一个固定值。
例如要加工出工件的外形轮廓（即凸模类零件），如图1.2a所示，电极丝中心轨迹应向外偏移，并从图形的外部向内切入。
要加工内孔（即凹模类零件），如图1.2b所示，电极丝中心轨迹应向内偏移，并从图形的内部向外切入。
其偏移量（间隙补偿量）的计算如下：
偏移量（间隙补偿量）＝实际电极丝半径＋单边放电间隙
a b
图1.2电极丝中心轨迹偏移方向
2．正确选取引入、引出线位置和切割路线
（1）起始切割点（引入线终点）的确定
由于电火花线切割加工的零件大部分是封闭的图形，所以起切点也是完成切割的终点。
在加工中，电极丝返回到起切点时很容易造成加工痕迹，使工件精度受到影响，所以为了避免这一影响，起始切割点的选择原则如下：
1）当切割工件各表面粗糙度要求不一致时，应在较粗糙的面上选择起始切割点。
2）当切割工件各表面粗糙度要求相同时，首选图样上直线与直线的交点，其次是选择直线与圆弧的交点和圆弧与圆弧的交点。
3）当工件各面粗糙度相同时，又没有相交面，起始切割点应选择在钳工容易修复的凸出部位。
4）避免将起始切割点选择在应力集中的夹角处，以防止造成断丝、短路等故障。
（2）引入、引出线位置与切割路线的确定
凸模引入线长度一般取3～5㎜，其切割路线选择与工件的装夹位置有关。
一般原则是使工件与其夹持部位分离的切割段安排在总的切割程序末端。
以尽量减少或防止工件变形。
例如：
切割图1.3所示凸模类零件，b图合理。
引出线一般与引入线重合。
a b
图1.3切割路线的确定
凹模穿丝点多取在凹模的对称中心，起始切割点（引入线的终点）的选取除考虑上述原则外，还应考虑选取最短路径切入且钳工容易修复的位置。
1.4.3线切割自动编程
不同厂家生产的自动编程系统有所不同，具体可参见使用说明书。
本文以CAXA线切割V2系统为例，说明自动编程的方法。
CAXA软件中进行自动编程的步骤一般分为：
绘图——生成加工轨迹——生成代码（3B或G代码）程序——代码传输。
1．绘图
利用CAXA软件的CAD功能可很方便的绘出加工零件图，为作引入线方便，可把图形的左上角移到（0，0）点（如图1.4所示）。
图1.4绘制零件图
2．生成加工轨迹
（1）点击“线切割”菜单下的“轨迹生成”（如图1.5所示）。
图1.5轨迹生成
（2）系统弹出[线切割轨迹生成参数]对话框。
切割参数项[切入方式]有三种：
[直线]切入：
电极丝直接从穿丝点切入到加工起始点。
[垂直]切入：
电极丝从穿丝点垂直切入到加工起始段，以穿丝点在起始段上的垂直点作为加工起始点。
[指定切入点]切入：
此方式要求在轨迹上选择一个点作为加工的起始点，电极丝直接从穿丝点切入到加工起始点。
其它参数可采用默认值。
已知电极丝直径为0.18mm，单边放电间隙为0.01mm，则电极丝偏移量为0.1mm。
如图所示填写切割参数和偏移量参数，单击确定（如图1.6、1.7所示）
图1.6 切割参数设置
图1.7偏移量设置
（3）系统提示[选择轮廓]，选取所绘图（如图1.8），被选取的图变为红色虚线，并沿轮廓方向出现一对反向箭头，系统提示[选取链拾取方向]，如工件左边装夹，引入点可取在工件左上角点，并选择顺时针方向箭头，使工件装夹面最后切削。
图1.8加工轮廓选取
（4）选取链拾取方向后，全部变为红色，且在轮廓法线方向出现一对反向箭头，系统提示[选择切割侧边或补偿方向]，因凸模应向外偏移，所以选择指向图形外侧的箭头（如图1.9所示）。
图1.9偏移方向选取
（5）系统提示[输入穿丝点的位置]（如图1.10所示），键入0，5，即引入线长度取5mm，回车。
图1.10输入穿丝点
（6）系统提示[输入退出点（回车与穿丝点重合）]（如图1.11所示），直接回车，穿丝点与回退点重合，系统按偏移量0.1mm自动计算出加工轨迹。
凸模类零件轨迹线在轮廓线外面（如图1.12所示）
图1.11输入退出点
图1.12凸模轨迹图
3．生成代码
（1）选取线切割菜单下的[生成3B加工代码]（如图1.13所示）。
图1.13选择生成3B代码
（2）系统提示[生成3B加工代码]对话框，要求用户输入文件名，选择存盘路径，单击保存按钮（如图1.14所示）。
图1.14程序存盘
（3）系统出现新菜单，并提示[拾取加工轨迹]，选绿色的加工轨迹，右击结束轨迹拾取，系统自动生成3B程序，并在本窗口中显示程序内容（如图1.15所示）。
图1.15程序内容
4．代码传输
代码传输是将数控代码从计算机传输到数控机床上，这解决了手工键盘输入程序的繁琐和易出错等问题，节约了程序键盘输入的时间。
主要方式有应答传输，同步传输，串口传输，此处不再介绍。
1.4.4线切割机床操作
1．线切割加工设备的组成及作用
线切割加工设备主要由“机床、控制器、脉冲电源”三部分组成。
（1）机床
机床是线切割加工设备的主要部分，其结构形式和制造精度直接影响到加工性能。
线切割机床一般由床身、工作台、X、Y轴和U、V坐标轴、丝架、运丝机构、工作液循环系统、手控板组成。
如图1.16、图1.17所示。
图1.16 高速走丝线切割加工设备外观示意图
图1.17高速走丝线切割加工设备实物图
（2）脉冲电源
其功能是把工频正弦交流电流转变成适应电火花加工的脉冲电流，以提供电火化加工所需放电能量。
（3）控制器
主要作用是控制工件相对于电极丝的运动轨迹及进给速度。
2．线切割机床的操作方法（具体机床操作需在实习场地现场教学，本处仅简单介绍机床的操作的注意事项）。
（1）机床加工前应作如下检查
1）开控制台电源，让电脑进入工作状态。
2）开机床总电源，检查上下导轮和导电块上是否有污物，检查贮丝筒行程开关位置，开油泵，检查上下水道是否畅通。
3）开机后应按设备润滑要求，对机床有关部位注油润滑。
4）检查电极丝的垂直度，丝倾斜将切出不垂直的轮廓面。
（2）加工
1）看清图纸，根据工艺要求确定找正基准，选择工件变形小的切割路线，编制程序，按工件厚度，材料种类和技术要求选择高频电源加工参数。
相关工艺参数的调节可参阅相关机床说明书。
2）装夹工件之前，首先消除残余应力（去磁），然后确认工件装夹位置是否在行程范围之内。
3）穿丝，检查电极丝是否在导轮槽内及导电块上，锁住电机，然后开机床运丝开关——开油泵——开断丝保护及自动停机开关——高频打开，开始切割。
4）加工过程中注意观察加工电流，调节变频速度，防止烧丝，断丝及短路现象。
5）工件切完后，先关高频电源——关油泵——关运丝开关——拆下工件洗干净——自验。
1.5思考与练习
1.按图1.18所示零件尺寸，编写凸模的加工程序，并在机床上加工出符合图纸尺寸的工件。
已知：
材料厚度为8mm，材料为45钢。
图1.18零件图形
2.按图1.18所示零件尺寸，编写凹模的加工程序，并在机床上加工出符合图纸尺寸的工件。
线切割实训教案
前言：
本次实训分两次上课讲解，然后到机床上动手练习、操作、加工，最后完成加工零件上交，理论考核、交实训报告。
第一次课（周一早上）
一、线切割加工的安全知识：
1、操作者必须熟悉线切割机床的操作技术，开机前应先按设备润滑要求，对机床有关部位注润滑油。
2、操作者必须熟悉线切割的加工工艺，恰当的选取加工参数，按规定的操作顺序操作，防止造成断丝等故障。
3、用手摇柄操作储丝筒时，用完后应急时取下摇柄，防止丝筒转动时将其甩出伤人。
4、在装卸电极丝时，应注意防止电极丝扎手。
另外换下来的电极丝应放到指定的容器里，防止混入电路和走丝系统中造成电器短路、触电和断丝等故障。
手动停机时，要在储丝筒刚换向后尽快按下急停按钮，以免因惯性将钼丝冲断。
5、机床附近不得放置易燃、易爆物品，防止因工作液一时供应不足产生的放电火花引起爆炸。
6、正式加工前、应正确的确定工件的位置，防止碰撞丝架和超程撞坏丝杆、螺母等传动件。
7、尽量消除工件的残余应力，防止切割过程中爆炸伤人。
加工之前应安装好防护罩。
8、实训的学生进入工厂时一定要穿好工作服，女生应戴好工作帽，不许穿拖鞋、背心、短裤进入实训车间。
不准在车间内吃零食、串岗，做与实训无关的事情。
二、工作原理：
在一定的介质中，通过工具电极和工件电极之间放电时产生的电腐蚀作用，对金属工件进行加工的一种工艺。
在加工时电极丝带负电，工件带正电，当相互靠近时，温度在瞬间达到10000℃~12000℃以上，将工件在瞬间熔化或汽化。
三、线切割机床的结构：
床身、工作台、走丝机构、冷却系统、附件和夹具。
走丝机构：
储丝筒、导轮、丝架等。
具体的结构我们到机床上一一解释。
四、线切割机床的型号：
我们用的是DK77系列的机床
D——点火花K——数控
7——快走丝7——线切割
6——慢走丝
通常我们用的是快走丝的，它采用直径为Φ0.03~Φ0.3㎜（我们常用Φ0.12-Φ0.2㎜）的钼丝，走丝速度V≧2.5m／s,常用值6-8m／s。
是在一定的厚度时。
工件太薄或太厚，速度都不同。
慢走丝机床，采用直径为Φ0.003~Φ0.3㎜（常用Φ0.2㎜）的铜丝，走丝速度V﹤2.5m／s（常用0.001-0.25m／s），电极丝只是单向通过间隙，不重复使用，可避免电极丝损耗对加工精度的影响。
工作液主要用去离子水或煤油。
五：
工作液
1、工作液的成分：
皂化液或乳化液和水，按1：
18或1：
20的比例配制而成的，白分比约5%左右。
2、工作液的作用：
冷却、洗涤和绝缘
六：
工件的装夹
工件的装夹可以说是机加工中最难的一部份，也是我们主要掌握的一面，精度的保证、平面的找正等等，都要通过装夹来完成。
而且不同的机床装夹方式也不同，比如：
车床我们用的是三爪卡盘，铣床我们用的是平口虎钳、压板或分度头等，而我们线切割所用的夹具种类也很多，也比较简单，我们一般用压板、磁性夹具、旋转夹具或专用夹具等，下面我们简单介绍一些。
1、工件装夹的要求：
1、工件基准要确定，以免造成基准不重合误差。
2、工件的装夹部分要有利于找正，不能与运动部件相干涉。
3、对工件的夹紧力要均匀，不要太大一面工件变形。
4、批量大的零件采用专用夹具，便于提高效率。
2、工件的装夹的几种方法
1、桥式支撑方式：
也就是我们实训时所用的这种，装夹方便，操作简单，适用于大、中、小型零件的加工。
2、悬臂式：
其特点为通用性强、装夹方便，但工件不易找平，精度不高，主要适用于小型工件的装夹。
3、两端支撑式：
其特点为装夹稳定。
平面定位精度高，垂直度好，但主要用于较小型零件的装夹。
4、板式支撑式：
与零件的加工尺寸有关，可以是矩形的，也可以是方型、圆形，还可以是其它异型的零件，X、Y方向的移动精度较高，装夹精度好，适用于批量生产。
5、还有复式支撑式等：
其它的我们只作了解，这里我们就不讲了。
所以说我们要根据零件的不同来选择不同夹具，根据零件批量的不同来选择夹具、根据零件要求的精度的不同来选择夹具。
工件安装好以后用千分表将工件拉平。
工件的基准面对工作台移动方向倾斜时，可移动X轴或Y轴根据千分表上的读数变化，用铜棒等轻打工件，调整工件使工件基准面与移动方向平行，拧紧固定螺丝。
七、穿丝
我们无论在什么机床上实习，都要装刀，只不过是刀具的形式不同而已，如：
车床用的是车刀，铣床用的是铣刀，而我们线切割用的是钼丝，所以我们就要来穿丝，有很多同学可能见到过，会认为好简单，当亲自动手时感觉就不同了，我们穿丝时一般是从下往上穿，但也可以从上往下，要难一些，但不是不可以的。
穿丝时要看我们的零件，看我们的走丝路线，比如：
工件上有没有穿丝孔之类的工艺孔。
如果有的话我们就要从孔内穿过，没有就方便多了。
但只说还不够，具体的操作方法我们到机床上还会教你们。
八、当天的任务
⑴、了解机床的结构，加工原理。
⑵、工件的装夹练习
⑶、穿丝练习。
九、当天的考核内容
⑴、穿丝
⑵、临时出问题
授课内容
一、单板机的介绍：
单板机也就是我们机床的控制器，我们实习的地方有两种控制器，一个是单板机，另一个是YH系统控制器，因为线切割的程序有好多种，所以用到的控制器也不同，我们实习练的是3B格式的程序，所以只能用我们的单板机。
1、单板机的结构：
1、显示器：
单板机的显示器不同于其它的机床，又大又明显，而我们的只是一个小小的长条，也只能看到我们当前输入的那一条程序。
2、机床控制面板：
机床的控制器上都有两个面板，一个是机床控制面板，一个是系统控制面板，我们线切割机床也是一样，由这两个构成。
机床控制面板位于单板机的左侧，由五个开关构成，一个是工作点用来调节加工速度和电流大小的，还有四个是控制机床加工的，分别是自动/模拟、加工、进给、高频，尤其是开机时这几个按键的顺序不要搞错，顺序分别是自动、加工、进给、高频。
3、系统控制面板：
是用来控制单板机系统的，位于单板机的右侧，主要用来输入程序、修改程序、效验程序的，还有平移、旋转、程序的调用等，具体怎么应用在机床上讲解或自己也可以看书，上面介绍的很详细。
二、3B程序的编辑
线切割的程序有多种形式：
如、3B、4B、5B、ISO和EIA等，所以以后你们到外面遇到4B、5B格式的不要不知道就可以了，而我们今天讲的是3B格式的，以为3B格式的在外面应用的也很广，一般慢走丝的机床用的是4B格式的，目前也有许多系统直接采用ISO格式，也就是我们通常所说的G代吗。
1、3B程序格式
B
X
B
Y
B
J
G
Z
分隔符号
X坐标值
分隔符号
Y坐标值
分隔符号
计数长度
计数方向
加工指令
X、Y——坐标值（相对的）
J——加工线段的计数长度
G——加工线段的计数方向
Z——加工指令
例：
B0B1000B1000GYL2
2、坐标系与坐标值X、Y的确定
编程时所采用的是相对坐标系，即坐标系的原点是随着程序段的不同而发生变化的，以为线切割是用来加工平面图形的，所以编程时只有直线和圆弧，但直线包括直线和斜线，圆弧包括整圆和任意角度的圆弧。
①、加工直线时，要以直线的起点建立工件坐标系原点，X、Y的值要取终点的坐标值。
单位是µm。
②、加工圆弧时，要以圆弧的圆心建立工件坐标系的原点，X、Y的值要取圆弧的起点坐标值，单位是µm。
3、计数方向G的确定
不管加工直线还是圆弧，计数方向均按终点的位置来确定。
☆、加工直线时，终点靠近哪个轴，则计数方向就取哪个轴，或取终点坐标值大的哪个轴，加工与坐标轴成45°角的线段时，计数方向X、Y轴都可以。
☆、加工圆弧时，终点靠近何轴时就取另外的一个轴，或取终点坐标值小的哪个轴，终点落到与坐标轴成45°角的线上时，一般我们是在一、三象限取GX，在二、四象限取GY。
4、计数长度J的确定
计数长度是在计数方向的基础上确定的，计数长度是被加工的直线或圆弧在计数方向的轴上的投影的绝对值的总和，单位也是µm。
5、加工指令Z的确定
☆、加工指令Z总共有12个，加工直线时有四个：
L1、L2、L3、L4，如图，当直线在第一象限时（包括X轴，不包括Y轴），加工指令记：
L1、L2、L3、L4。
X正半轴上L1Y正半轴上L2
X负半轴上L3Y负半轴上L4
☆、加工圆弧时有八个，因为圆弧又分顺圆和逆圆。
1、加工顺圆时有四个：
SR1、SR2、SR3、SR4
X正半轴上SR4Y正半轴上SR1
X负半轴上SR2Y负半轴上SR3
2、加工逆圆时也有四个：
NR1、NR2、NR3、NR4
X正半轴上NR1Y正半轴上NR2
X负半轴上NR3Y负半轴上NR4
6、编程举例：
B0B1000B1000GYL2
B0B1000B2000GXNR2
B2000B0B2000GXL1
B0B1000B2000GXSR1
B2000B0B2000GXL3
B0B1000B1000GYL4
DD
三、线切割的工艺和工装
线切割加工，一般是作为工件加工中的最后一道工序，按照图纸要求达到尺寸、精度和表面粗糙度等各项指标的。
做好加工前的准备，和合理安排加工路线、选定参数是非常重要的。
1、工艺分析
用以加工过的面选择出工艺基准和加工基准，定位装夹。
考虑加工的材料以及在加工过程中的变形等因素，采取合理的措施。
制定出合理的加工路线。
2、工艺基准的选择
★、应尽量使定位基准和设计基准重合，以免造成基准不重合误差。
★、选择某些工艺基准作为电极丝的定位基准。
3、加工路线的选择
★、避免从工件端面由外向里面加工，不要破坏工件的强度以及内部的结构，引起工件的变形。
★、不能沿着工件的端面进行加工，这样加工时，因电极丝单向放电受力，使电极丝运行不稳，容易造成断丝。
★、加工路线应远离工件的加紧力的方向。
★、一个毛坯不要同时加工出两个或两个以上零件。
4、加工参数的确定
1、脉冲宽度：
每一个脉冲当量持续的时间大小，脉宽增大，切割速度加快，增大到一定值时，当电腐蚀物来不及排出，反而会影响加工速度，就有可能造成机床短路，发生危险。
2、脉冲间隔：
每相临两个脉冲当量之间的间隔时间的大小，减小间隔时间，可提高切割速度，但减小到一定值时，就会造成机床放电不稳，发生短路现象。
3、峰值电流：
加工时的放电电流的大小，电流过大可能造成工件表面烧伤，电流过小，影响工件的加工效率。
四、任务
1、单板机的熟悉、了解及应用。
2、自己设计零件图纸，编辑出程序（3B）。
五：
考核
1、单板机的应用。
2、切削参数的设定。
3、看情况临时出题。
第八章 数控电火花线切割机床及线切割加工工艺
课题十九：
数控电火花线切割机床及其工艺基础
8.1 数控电火花线切割机床简介
数控火花线切割加工（WireCutEDM，简称WEDM）也称数控线切割加工，它是在电火花成形加工基础上发展起来的一种新的工艺形式，因其由数控装置控制机床的运动，采用线状电极（铜丝或钼丝）靠火花放电对工件进行切割，故称为电火花线切割加工，有时简称线切割加工。
线切割加工自二十世纪五十年代末诞生以来，获得了极其迅速的发展，已逐步成为一种高精度和高自动化的加工方法。
在模具制造、成形刀具加工、难加工材料和精密复杂零件的加工等方面获得了广泛应用。
8.1.1 数控电火花线切割加工原理、特点及应用
1．数控电火花线切割加工原理
2．数控电火花线切割加工的特点
（1）直接利用线状的电极丝作工具电极，不需要像电火花成形加工一样的成形工具电极，可节约电极制造时间和电极材料，降低制造成本，缩短了生产周期。
（2）可以加工用一般切削加工方法难以加工或无法加工的微细异形孔、窄缝和形状复杂的零件，尺寸精度可达0.01～0.02mm，表面粗糙度值Ra可达1.25μm。
（3）传统的车、铣、钻加工中，刀具硬度必须比工件硬度大，而数控电火花线切割机床的电极丝不必比工件材料硬，所以可以加工硬度很高或很脆，用一般切削加工方法难以加工或无法加工的材料。
在加工中作为刀具的电极丝无须刃磨，可节省辅助时间和刀具费用。
（4）利用电蚀原理加工，加工中工具电极和工件不直接接触，没有像机械加工那样的切削力，因而工件的变形很小，电极丝、夹具不需要太高的强度，适宜于加工低刚度工件及细小零件。
（5）由于电极丝比较细，切缝很窄，只对工件材料进行“套料”加工，实际金属去除量很少，轮廓加工时所需余量也少，故材料的利用率很高，能有效地节约贵重材料。
（6）由于采用移动的长电极丝进行加工，使单位长度电极丝的损耗较小，从而对加工精度的影响比较小，特别在低速走丝线切割加工时，电极丝一次使用，电极损耗对加工精度的影响更小。
（7）依靠数控系统的线径偏移补偿功能，使冲模加工的凹凸模间隙可以任意调节。
依靠锥度切割功能，有
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