3.

電火花線切割加工

（WireCutElectricalDischargeMachining)線切割加工的基本原理線切割加工的機理線切割加工的分類、設(shè)備影響線切割加工藝指標(biāo)的因素線切割加工工藝及應(yīng)用線切割控制系統(tǒng)和編程技術(shù)線切割加工新技術(shù) 3.1電火花線切割加工原理電極絲與工件之間脈沖放電（正極性加工）電極絲沿其軸向作走絲運動（金屬絲φ0.006~0.2mm）工件相對于電極絲在X、Y平面內(nèi)作數(shù)控運動快走絲：走絲速度8～10m/s，往復(fù)運動（我國獨創(chuàng)）慢走絲：走絲速度＜0.2m/s，單向運動XY電源電火花線切割加工原理3.2線切割加工機理放電間隙的構(gòu)成

一次放電的微觀過程第一步：形成放電通道

一次放電的微觀過程第二步：電弧成長、金屬熔解、氣化

一次放電的微觀過程第三步：爆炸、電極材料拋出

一次放電的微觀過程第四步：冷卻、排屑、極間消電離3.3線切割加工的分類、設(shè)備3.3.1線切割加工的分類：按電極絲的運行速度：高速走絲電火花線切割機床（8～10m/s）低速走絲電火花線切割機床（＜0.2m/s）按機床控制方式：靠模仿型控制光電跟蹤控制數(shù)字程序控制（95%以上）按加工尺寸范圍：大、中、小型3.3.2線切割加工設(shè)備的組成脈沖電源控制系統(tǒng)工作液循環(huán)系統(tǒng)機床本體坐標(biāo)工作臺走絲機構(gòu)絲架床身

快走絲線切割加工設(shè)備組成

快走絲線切割加工設(shè)備

快走絲線切割加工設(shè)備蘇州蘭博高科技企業(yè)集團（DK7725）

慢走絲線切割加工設(shè)備組成

慢走絲線切割加工設(shè)備

慢走絲線切割加工設(shè)備

兩種切割機床的區(qū)別項目快走絲線切割機慢走絲線切割機走絲速度(m/min)360~6601~15走絲方向往復(fù)單向電極絲鉬絲、鉬鎢絲黃銅、銅絲、鎢絲工作液乳化液、水基工作液去離子水放電間隙(mm)0.010.02~0.05

兩種切割機床加工工藝水平比較項目快走絲線切割機慢走絲線切割機切割速度(mm2/min)20~16020~240表面粗糙度Ra(μm)3.2~1.01.6~0.2加工精度（mm)±0.01~±0.02±0.002~±0.005重復(fù)精度(mm)±0.01±0.002電極絲損耗(mm)加工(3~10)×104mm2時，損耗0.01忽略不計

快走絲切割機床運絲機構(gòu)一定長度的電極絲平整地卷繞在儲絲筒上，絲張力與排繞時的拉緊力有關(guān)，走絲速度等于儲絲筒周邊的線速度，通常為8～10m/s。慢走絲切割機床運絲機構(gòu)快走絲切割機床錐度切割裝置快走絲切割機床錐度切割裝置偏移式絲架最大切割錐度5度。慢走絲切割機床錐度切割裝置線切割用脈沖電源為什么采用正極性加工？電極絲細(xì)，WM不能過大，即：電流?。?～5A），窄脈沖（2～60s）短脈沖加工中，正極性加工保護工具電極線切割用脈沖電源線切割用脈沖電源晶體管矩形波脈沖電源高頻分組脈沖電源低損耗電源電流上升率小（di/dt），電極散熱好，損耗低tututu晶體管矩形波脈沖電源控制功率管的VT基極以形成電壓脈寬ti、電流脈寬te和脈沖間隔t0，限流電阻R1、R2決定峰值電流?e。用于高速走絲線切割機床。高頻分組脈沖電源把較高頻率的小脈寬和小脈間的矩形波脈沖分組成為大脈寬和大脈間輸出。并聯(lián)電容脈沖電源是實現(xiàn)短放電時間高峰值電流的一種方法，常用于低速走絲線切割機床。并聯(lián)電容脈沖電源利用晶體管開通時間ti和截止時間t0的不同組合，可以改變充電電壓波形的前沿。而且一旦放電電流發(fā)生，可使晶體管變?yōu)榻刂範(fàn)顟B(tài)，阻止電源供給電流。每次放電的能量是由直流電壓及電容器的容量決定的。并聯(lián)電容型電路的電壓、電流波形低損耗電源減小放電電流的上升率可降低電極絲的損耗，還可以提高加工精度及重復(fù)使用的電極絲壽命。前階梯波脈沖電源可滿足電流上升率小的要求，它是由矩形波組合而成，可由幾路起始脈沖放電時間順序延遲的矩形波疊加而成。前階梯波放電電流波形工作液循環(huán)系統(tǒng)工作液：慢走絲：去離子水，浸泡式快走絲：乳化液，澆注式對工作液的要求絕緣性能洗滌性能冷卻性能環(huán)保工作液循環(huán)系統(tǒng)的組成

－工作液泵、液箱、過濾器、管道和流量控制閥等組成3.4影響線切割工藝指標(biāo)的因素主要工藝指標(biāo)（1）線切割速度（mm2/min）在保持一定表面粗糙度的切割過程中，單位時間內(nèi)電極絲中心在工件切過的面積總和。最大切割速度不計切割方向和表面粗糙度的條件下，能達(dá)到的切割速度。高速走絲40～80mm2/min。切割效率每安培電流的切割速度，一般為20mm2/（minA）。主要工藝指標(biāo)（2）表面粗糙度Ra高速：Ra5～2.5m；低速：

Ra1.25～0.2m電極絲的損耗量切割一定面積后，電極絲直徑的減少量對高速走絲機床，切割10000mm2面積后電極絲直徑的減少量。此時鉬絲直徑減小不應(yīng)大于0.01mm。加工精度：尺寸、形狀精度和位置精度高速：0.01～0.02mm；低速：

0.005～0.002mm3.4影響線切割工藝指標(biāo)的因素3.4影響線切割工藝指標(biāo)的因素電參數(shù)電極絲及其移動速度工件厚度及材料預(yù)置進(jìn)給速度3.4影響線切割工藝指標(biāo)的因素電參數(shù)脈寬ti：ti

加大，加工速度提高，Ra降低

(2～60s)。脈間t0：t0減小，平均電流增大，切割速度加快。但t0過小，引起電弧和斷絲（4～8s）開路電壓：對放電峰值電流和電加工間隙有影響，u↑加工間隙↑易排削。但絲損大。放電峰值電流：峰值電流提高，切割速度快，粗糙度差，易斷絲。脈沖電壓波形：在相同的工藝條件下，高頻分組脈沖可獲得好的加工效果。3.4影響線切割工藝指標(biāo)的因素電極絲及其移動速度電極絲材料：高速走絲0.06～0.20mm鉬絲，低速走絲0.3mm以下鍍鋅黃銅絲（高生產(chǎn)率）和0.03mm以上鉬絲（精細(xì)加工）。電極絲張力過小→電極絲振動→不穩(wěn)定→精度下降（解決方法：恒張力裝置）電極絲移動速度過小→排屑、冷卻差→精度下降過快→電極絲振動→精度下降電極絲直徑過小→峰值電流小→加工速度慢過大→切縫寬度增大3.4影響線切割工藝指標(biāo)的因素工件的厚度及材料工件厚度（一般為50～100mm）過薄→電極絲抖動→精度下降

排屑、消電離好、加工穩(wěn)定過厚→排屑、消電離差→不穩(wěn)定

電極絲抖動小、精度高

工件材料工件材料熱學(xué)常數(shù)不同，加工效果也不同3.4影響線切割工藝指標(biāo)的因素預(yù)置進(jìn)給速度（進(jìn)給速度的調(diào)節(jié)）進(jìn)給速度＞蝕除速度易短路→不穩(wěn)定進(jìn)給速度＜蝕除速度開路→不穩(wěn)定

進(jìn)給速度＝蝕除速度最佳電壓，電流表的指針擺動情況，可以判斷加工的穩(wěn)定性。3.5線切割加工工藝及應(yīng)用線切割加工的特點線切割工藝的應(yīng)用2.線切割加工的特點（1）無需特定形狀的工具電極，節(jié)約了電極設(shè)計、制造費用，縮短了生產(chǎn)準(zhǔn)備時間（2）由于加工表面的幾何輪廓由CNC控制的運動獲得，容易獲得復(fù)雜的平面形狀（3）電極絲在加工中不斷移動，使電極絲損耗較少，有利于提高加工精度（4）由于電極絲較細(xì)，可以加工微細(xì)異形孔、窄縫和復(fù)雜形狀工件，由于切縫很窄，金屬去除量少，可對工件套料加工，材料利用率高，節(jié)約貴重金屬（5）不同工件只需編制不同程序，易實現(xiàn)自動化（6）不能加工盲孔類零件表面和階梯形表面（立體形狀表面）共性：加工機理相似（靠瞬時放電熔化金屬來加工）加工電壓，電流波形，放電形式相似生產(chǎn)率，表面粗糙度等工藝規(guī)律相似材料的可加工性相似。都可加工一切導(dǎo)電材料線切割加工的特點

與電火花加工相比較

不同點：電極工具直徑小，脈沖寬度，平均電流不能太大。屬中、精正極性加工疏松接觸式輕壓放電現(xiàn)象采用水或水基工作液，不會引然起火，易實現(xiàn)安全無人運轉(zhuǎn)。因電極絲與工件始終有相對運動，無穩(wěn)定電弧放電狀態(tài)。省掉成型工具電極的費用，縮短生產(chǎn)準(zhǔn)備時間。電極絲細(xì)，切縫窄，可凸，凹模同時加工，節(jié)省材料。電極絲的損耗對加工精度影響小。線切割加工的特點

與電火花加工相比較線切割加工工藝的應(yīng)用加工微型齒輪微細(xì)結(jié)構(gòu)和復(fù)雜形狀微細(xì)結(jié)構(gòu)和復(fù)雜形狀微細(xì)結(jié)構(gòu)和復(fù)雜形狀高硬度導(dǎo)電材料成型加工模具形面及型腔加工模具形面及型腔加工利用二維線切割機床，加工三維直紋曲面利用二維線切割機床，加工三維復(fù)雜曲面雙曲面加工平面凸輪加工螺旋曲面加工端面凸輪加工窄螺旋槽加工寶塔加工3.6線切割控制系統(tǒng)和編程技術(shù)線切割控制系統(tǒng)線切割數(shù)控編程方法3.6.1線切割控制系統(tǒng)線切割控制系統(tǒng)的組成軌跡控制原理加工控制功能線切割控制系統(tǒng)的組成切割軌跡控制系統(tǒng)控制電極絲相對于工件的運動軌跡進(jìn)給控制系統(tǒng)進(jìn)給速度=蝕除速度走絲機構(gòu)控制機床操作控制及其他輔助控制圖紙編程輸入程序插補運算執(zhí)行機構(gòu)工作臺運動YXOABYXA0（X0,Y0）O軌跡控制原理常用的軌跡控制方法逐點比較法、數(shù)字積分法、矢量判別法、最小偏差法逐點比較法偏差F=tg-tg0>0沿X軸方向進(jìn)一步

F=Ri-R0<0沿X軸方向進(jìn)一步α0αF=tgα

-tgα0

A0（X0,Y0）Ai（X0,Y0）A（X,Y）F=Ri

-

R0RiR0逐點比較法的控制過程N=0F=0F>0向上或向左進(jìn)給向下或向右進(jìn)給N=N+1N=N+1計算FN=N0結(jié)束加工向左或向右進(jìn)給N=N+1YNYYNN1.偏差判別2.進(jìn)給3.偏差計算4.終點判斷加工控制功能進(jìn)給控制：進(jìn)給速度=蝕除速度短路回退：按遠(yuǎn)路退回（記憶路徑功能）間隙補償：圖形微放：縮放、旋轉(zhuǎn)、平移圖形適應(yīng)控制：根據(jù)工況改變電規(guī)準(zhǔn)自動找中心：信息顯示：加工過程相關(guān)信息間隙補償方法ΔrδΔrδ凸體的加工凹體的加工3.6.2線切割數(shù)控編程方法編程方法手工編程：自動編程：根據(jù)圖紙要求由計算機自動完成程序代碼形式G指令（ISO標(biāo)準(zhǔn)代碼）3B指令自動編程語言式編程繪圖式編程G指令編程方法引入坐標(biāo)：將圖形置于坐標(biāo)系中，計算出加工起始點和終點坐標(biāo)（單位：μm），可帶正負(fù)號，正號可忽略YXA(1,5)C(4,1)B(1,1)OG指令：直線絕對坐標(biāo)式相對坐標(biāo)式圓弧絕對坐標(biāo)式相對坐標(biāo)式G指令格式：絕對坐標(biāo)式（直線）絕對坐標(biāo)式

G01■Xa■YbA→B→C→A：

G90

(表明絕對坐標(biāo)式)A→B：G01■X1000■Y1000B→C：G01■X4000■Y1000C→A：G01■X1000■Y5000a：終點的X坐標(biāo)值(μm)b：終點的Y坐標(biāo)值(μm)YXA(1,5)C(4,1)B(1,1)OM02G指令格式：絕對坐標(biāo)式（直線）絕對坐標(biāo)式

G01■Xa■Yba：終點的X坐標(biāo)值(μm)b：終點的Y坐標(biāo)值(μm)YXA(1,5)C(4,1)B(1,1)OA→C→B→A：

G90

(表明絕對坐標(biāo)式)A→C：G01■X4000■Y1000C→B：G01■X1000■Y1000B→A：G01■X1000■Y5000M02G指令格式：相對坐標(biāo)式（直線）相對坐標(biāo)式

G01■Xa■YbA→B→C→A：

G91

(表明相對坐標(biāo)式)A→B：G01■X0■Y-4000B→C：G01■X3000■Y0C→A：G01■X-3000Y4000a：X的坐標(biāo)增量(μm)b：Y的坐標(biāo)增量(μm)坐標(biāo)值增大：＋坐標(biāo)值減?。海鴺?biāo)值不變：0YXA(1,5)C(4,1)B(1,1)OM02G指令格式：相對坐標(biāo)式（直線）相對坐標(biāo)式

G01■Xa■Yba：X的坐標(biāo)增量(μm)b：Y的坐標(biāo)增量(μm)增大：＋減?。海蛔儯?A→C→B→A：

G91

(表明相對坐標(biāo)式)A→C：G01■X3000■Y-4000C→B：G01■X-3000■Y0B→A：G01■X0■Y4000M02YXA(1,5)C(4,1)B(1,1)OG指令格式：絕對坐標(biāo)式（圓?。┙^對坐標(biāo)式（順時針G02）G02■Xa■Yb■Ic■JdA→B→C：

G90

(表明絕對坐標(biāo)式)A→B：G02■X5000■Y0■I0■J-5000B→C：G02■X0■Y-5000

■I-5000■J0a：圓弧終點的X坐標(biāo)(μm)b：圓弧終點的Y坐標(biāo)(μm)c：圓心相對于加工起點的X坐標(biāo)(μm)d：圓心相對于加工起點的Y坐標(biāo)(μm)M02YXA(0,5)C(0,-5)B(5,0)OD(－5,0)G指令格式：絕對坐標(biāo)式（圓?。℡XA(0,5)C(0,-5)B(5,0)OD(-5,0)絕對坐標(biāo)式（逆時針G03）G03■Xa■Yb■Ic■Jda：圓弧終點的X坐標(biāo)(μm)b：圓弧終點的Y坐標(biāo)(μm)c：圓心相對于加工起點的X坐標(biāo)(μm)d：圓心相對于加工起點的Y坐標(biāo)(μm)A→D→C：

G90

(表明絕對坐標(biāo)式)A→D：G03■X-5000■Y0■I

0■J-5000

D→C：G03■X0■Y-5000■I5000■J0M02G指令格式：相對坐標(biāo)式（圓?。┫鄬ψ鴺?biāo)式（順時針G02）G02■Xa■Yb■Ic■JdA→B→C：

G91

(表明相對坐標(biāo)式)A→B：G02■X5000■Y-5000■I0■J-5000B→C：G02■X-5000■Y-5000

■I-5000■J0a：圓弧終點相對于起點的X坐標(biāo)增量(μm)b：圓弧終點相對于起點的Y坐標(biāo)增量(μm)c：圓心相對于加工起點的X坐標(biāo)增量(μm)d：圓心相對于加工起點的Y坐標(biāo)增量(μm)M02YXA(0,5)C(0,-5)B(5,0)OD(－5,0)G指令格式：相對坐標(biāo)式（圓?。℡XA(0,5)C(0,-5)B(5,0)OD(-5,0)相對坐標(biāo)式（逆時針G03）A→D→C：

G91

(表明相對坐標(biāo)式)A→D：G03■X-5000■Y-5000■I

0■J-5000

D→C：G03■X5000

■Y-5000

■I5000■J0M02G03■Xa■Yb■Ic■Jda：圓弧終點相對于起點的X坐標(biāo)增量(μm)b：圓弧終點相對于起點的Y坐標(biāo)增量(μm)c：圓心相對于加工起點的X坐標(biāo)增量(μm)d：圓心相對于加工起點的Y坐標(biāo)增量(μm)G指令編程原則

每個程序行只允許含一個代碼(如，G01、G02、G90等)

注釋行以“％”開始至行尾結(jié)束

每行程序必須含結(jié)束行“M02”，結(jié)束行以后的內(nèi)容將被系統(tǒng)忽略

程序開始可標(biāo)記行號，系統(tǒng)不對行號檢查，用戶標(biāo)記用

每行程序用“；”結(jié)束，但不是必需的

程序起始行（G92）必須在其他所有行（不含注釋行）之前，但不是必需的G代碼格式

運動指令坐標(biāo)方式指令坐標(biāo)系指令補償指令M代碼鏡像指令錐度指令坐標(biāo)指令其他指令1、運動指令G00快速定位指令編程格式：G00X～Y～G01直線插補指令編程格式：G01X～Y～（U～V～）G02順時針加工圓弧的插補指令G02X～Y～I(xiàn)～J～G03逆時針加工圓弧的插補指令G03X～Y～I(xiàn)～J～G90絕對坐標(biāo)指令

G91相對坐標(biāo)指令2、坐標(biāo)方式指令G92加工坐標(biāo)系設(shè)置指令編程格式：G92

X～Y～

G54加工坐標(biāo)系1G55加工坐標(biāo)系2G56加工坐標(biāo)系3G57加工坐標(biāo)系4G58加工坐標(biāo)系5G59加工坐標(biāo)系63、坐標(biāo)系指令4、補償指令G40取消間隙補償G41左偏間隙補償，D表示偏移量編程格式：G41D～

G42右偏間隙補償，D表示偏移量編程格式：G42D～

D--表示偏移量（補償距離），確定方法與半徑補償方法相同，一般數(shù)控線切割機床偏移量在0～0.5mm之間。5、系統(tǒng)輔助功能指令M00程序暫停M02程序結(jié)束M05接觸感知解除M96主程序調(diào)用子程序編程格式：M96程序名（程序名后加“.”）M97主程序調(diào)用子程序結(jié)束N01G92■X0■Y0

N05G90N10G01■X0■Y12000N15G01■X6000■Y21000N20G01■X0■Y28000N25G01■X0■Y48000N30G01■X18000■Y48000N35G02■X22000■Y44000■I0■J–4000N40G01■X22000■Y28000N45G03■X30000■Y21000■I0■J-8000N50G01■X49000■Y21000N51G01■X37000■Y0N60G01■X0■Y0N65M02A→B→C→D→E→F→G→H→I→J→K→AG指令編程實例(絕對坐標(biāo)式)G指令編程實例(絕對坐標(biāo)式)D(40,5)A(0,0)B(15,0)C(35,0)F(0,50)E(40,50)H(0,32)I(20,35)J(35,5)YXA→B→C→D→E→F→H→B→A

：N05%■2005-10-02編寫N10G92■X0■Y0

N15G90(表明絕對坐標(biāo)式)N20G01■X15000■Y0

N25G01■X35000■Y0

N30G03■X40000■Y5000■I

0■J5000

N35G01■X40000■Y50000

N40G03■X0■Y50000■I-20000■J-15000;

N45

G01■X0■Y32000

N50G01■X15000■Y0

N55G01■X0■Y0N60M02G指令編程實例(相對坐標(biāo)式)D(40,5)A(0,0)B(15,0)C(35,0)F(0,50)E(40,50)H(0,32)I(20,35)J(35,5)YXA→B→C→D→E→F→H→B→A

：N05%■2005-10-02編寫N10G92■X0■Y0

N15G91(表明相對坐標(biāo)式)N20G01■X15000■Y0

N25G01■X20000■Y0N30G03■X5000■Y5000■I

0■J5000N35G01■X0■Y45000

N40G03■X-40000■Y0■I-20000■J-15000

N45

G01■X0■Y-18000

N50G01■X15000■Y-32000N55G01■X-1500■Y0N60M023B指令編程方法3B指令：格式：BxByBJGZ直線圓弧3B指令(直線)BxByBJGZB：分隔符，B后的數(shù)為0時，此0可以不寫x、y：直線在x、y軸上的投影值(μm)J：計數(shù)長度(μm)，取投影值大的，即：x大取x值，大y取y值G：計數(shù)方向，取投影值大的方向，即：x大取G

x

，y大取G

yZ：加工指令，根據(jù)加工的方向確定注意：把直線的起點作為坐標(biāo)原點(1)平行于X軸的直線YXA(1,5)C(4,1)B(1,1)OL1L2L4L3XYB→C：BBB3000GxL1BBB3000GxL3C→B：

x、y：0，可忽略不寫

計數(shù)長度J：直線實際長度

計數(shù)方向G：

Gx(平行于x軸)

加工指令Z：(2)平行于Y軸的直線YXA(1,5)C(4,1)B(1,1)OA→B：BBB4000GyL4BBB4000GyL2B→A：

x、y：0，可忽略不寫

計數(shù)長度J：直線實際長度

計數(shù)方向G：

Gy(平行于y軸)

加工指令Z：L1L2L4L3XY(3)斜線YXA(1,5)C(4,1)B(1,1)OA→C：B3000B4000B4000GyL4B3000B4000B4000GyL2C→A：x、y：線段在x、y軸上的投影值計數(shù)長度J

：在兩個投影值中取大的計數(shù)方向G

：

x值大取Gx；y

值大取Gy加工指令Z：L1L2L4L3XY3B指令(圓弧)編程方法

x、y：起點相對于圓心的坐標(biāo)值（絕對值，μm

）計數(shù)方向G：取終點坐標(biāo)中取絕對值較小的軸作為計數(shù)方向

加工指令Z：在兩個象限交匯處，按其第一步進(jìn)入象限為主

計數(shù)長度J：計數(shù)方向的步數(shù)?？缭较笙迺r，分別取計數(shù)方向上各象限投影的絕對值相累加值XNR1NR3NR4NR2YYSR1SR2SR3SR4X注意：把圓弧的圓心作為坐標(biāo)原點3B指令（圓弧）的編程舉例A→A：逆時針B0B5000B20000GxNR2B0B5000B20000GxSR1A→A：順時針A→B：順時針B0B5000B5000GySR1B5000B0B5000GxNR1B→A：逆時針YA(0,5)XDCB(5,0)整個工件的編程舉例A→B→C→D→ABBB40000GxL1B1B9B90000GyL1B30000B40000B60000GxNR1B1B9B90000GyL4語言式編程根據(jù)加工工件的圖樣及某種語言式編程方法對幾何元素定義語句的規(guī)定，就可以編寫出描述工件的源程序，將源程序輸入裝有該種語言式編程軟件的計算機就可輸出線切割加工用的程序。例：圖示凹模，穿絲孔為坐標(biāo)原點O，間隙補償量為f=0.09mm源程序為P0=0/0點P0的坐標(biāo)為(0,0)C1=P0/4C1的圓心為P0,半徑4C3=P0/8.5C3的圓心為P0,半徑8.5L1=2.5/-90法線長2.5,法向角-90oP6=L1/C3$L點P6是線L1和圓C3的左交點C2=P6/1.5C2的圓心為P6,半徑為1.5L2=2/270L2法線長2,法向角為270oP1=L2/Cl$L點Pl是線L2和C1圓的左交點P2=L2/C2$R點P2是線L2和C2圓的右交點P3=P6/0/-1.5點的是點P6向下平移(0,-15)P4=0/-4點P4的坐標(biāo)是(0,-4)P5=P1/P0/120點P5是點P1繞P0逆時針旋轉(zhuǎn)120oPARA參數(shù)定義S=P0穿絲孔坐標(biāo)為點P0R=0.09間隙補償量f=0.09mmD=-1