第三章電火花線切割加工1

電火花線切割加工(WireCutElectricalDischargeMachining，簡(jiǎn)稱WCEDM)是在電火花加工基礎(chǔ)上于50年代末在前蘇聯(lián)發(fā)展起來(lái)的一種新工藝，由于其加工過(guò)程是利用線狀電極靠火花放電對(duì)工件進(jìn)行切割，故稱電火花線切割。目前，國(guó)內(nèi)外的線切割機(jī)床已占電加工機(jī)床的60%以上。

2電火花線切割機(jī)床的基本組成34目錄§2.1電火花線切割加工原理、特點(diǎn)及應(yīng)用范圍§2.2電火花線切割加工設(shè)備§2.3電火花線切割控制系統(tǒng)和編程技術(shù)§2.4影響線切割工藝指標(biāo)的因素§2.5線切割加工工藝及其擴(kuò)展應(yīng)用5第一節(jié)電火花線切割加工原理、特點(diǎn)及應(yīng)用范圍一、線切割加工原理利用上下高速移動(dòng)的金屬導(dǎo)線（銅絲或鉬絲）作電極，對(duì)工件進(jìn)行脈沖火花放電、切割成形。6形成放電通道電弧成長(zhǎng)、金屬熔化爆炸、電極材料拋出冷卻、排屑、極間消電離7電極絲對(duì)工件存在亞微米級(jí)的過(guò)接觸而產(chǎn)生一定接觸壓力時(shí)，兩級(jí)間放電率可以達(dá)到95%以上。8

電火花線切割加工的基本原理與電火花成型加工一樣，也是利用工具電極對(duì)工件進(jìn)行脈沖放電時(shí)產(chǎn)生的電腐蝕現(xiàn)象來(lái)進(jìn)行加工的。但是，電火花線切割加工不需要制作成型電極，而是用運(yùn)動(dòng)著的金屬絲（鉬絲或銅絲）作電極，利用電極絲和工件在水平面內(nèi)的相對(duì)運(yùn)動(dòng)切割出各種形狀的工件。若使電極絲相對(duì)工件進(jìn)行有規(guī)律的傾斜運(yùn)動(dòng)，還可以切割出帶錐度的工件。工件接在脈沖電源的正極，電極絲接負(fù)極。9零件工藝分析手工自動(dòng)編程數(shù)控裝置功放機(jī)床步進(jìn)電機(jī)脈沖運(yùn)絲變頻二、線切割加工過(guò)程：對(duì)零件工藝分析后可用軟件自動(dòng)編程或手工編程，程序輸入數(shù)控裝置后通過(guò)功放自動(dòng)控制步進(jìn)電機(jī)，帶動(dòng)機(jī)床工作臺(tái)和工件相對(duì)電極絲沿X、Y方向移動(dòng)，完成平面形狀的加工。數(shù)控裝置自動(dòng)控制工件和電極絲之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)軌跡的同時(shí)，檢測(cè)到的放電間隙大小和放電狀態(tài)信息經(jīng)變頻后反饋給數(shù)裝置來(lái)控制進(jìn)給速度，使進(jìn)給速度與工件材料的蝕除速度相平衡，維持正常的穩(wěn)定加工。10三、線切割加工的特點(diǎn)與電火花穿孔成形加工相比，既有共性，又有特性。共同點(diǎn)：①線切割加工的電壓、電流波形與電火花加工的基本相似。②線切割的加工機(jī)理、生產(chǎn)率、表面粗糙度等工藝規(guī)律，材料的可加工性等也都與電火花加工的基本相似，可以加工硬質(zhì)合金等一切導(dǎo)電材料。

11三、線切割加工的特點(diǎn)與電火花穿孔成形加工相比，既有共性，又有特性。不同點(diǎn)：①由于電極工具是直徑較小的細(xì)絲，故脈沖寬度、平均電流等不能太大，加工工藝參數(shù)的范圍較小，屬中、精正極性電火花加工，工件常接脈沖電源正極。②采用水或水基工作液，不會(huì)引起火，容易實(shí)現(xiàn)安全無(wú)人運(yùn)轉(zhuǎn)，但由于工作液的電阻率遠(yuǎn)比煤油小，因而在開(kāi)路狀態(tài)下，仍有明顯的電解電流。③一般沒(méi)有穩(wěn)定電弧放電狀態(tài)。④電極與工件之間存在著“疏松接觸”式輕壓放電現(xiàn)象。12三、線切割加工的特點(diǎn)與電火花穿孔成形加工相比，既有共性，又有特性。不同點(diǎn)：⑤省掉了成形的工具電極，大大降低了成形工具電極的設(shè)計(jì)和制造費(fèi)用，用簡(jiǎn)單的工具電極，靠數(shù)控技術(shù)實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的切割軌跡，縮短了生產(chǎn)準(zhǔn)備時(shí)間，加工周期短，這不光對(duì)新產(chǎn)品的試制有意義，對(duì)大批生產(chǎn)也增加了快速性和柔性。⑥由于電極絲比較細(xì)，可以加工微細(xì)異形孔、窄縫和復(fù)雜形狀的工件。⑦由于采用移動(dòng)的長(zhǎng)電極絲進(jìn)行加工，使單位長(zhǎng)度電極絲的損耗較少，從而對(duì)加工精度的影響比較小。13

1.加工模具2.加工電火花成形加工用的電極3.加工高硬度材料4.加工貴重金屬5.加工試驗(yàn)品

四、線切割加工的應(yīng)用范圍14線切割應(yīng)用：微細(xì)結(jié)構(gòu)和復(fù)雜形狀15線切割應(yīng)用：16快走絲線切割機(jī)床加工精度可達(dá)到±0.01mm，加工表面粗糙度

Ra1.6μm。17第二節(jié)電火花線切割加工設(shè)備加工精度可達(dá)到±1.5μm，加工表面粗糙度Ra0.1～0.2μm。18慢走絲線切割機(jī)床電火花線切割機(jī)床的牌號(hào)編制方法JB/T7445.2-201219電火花線切割機(jī)床是電火花加工機(jī)床的一種，根據(jù)走絲速度和加工精度不同，分快走絲和慢走絲二種。20m/min21數(shù)控線切割技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)

1.切割速度、加工精度、表面粗糙度、復(fù)雜度的進(jìn)一步提高；2.線切割機(jī)床逐步形成產(chǎn)品的系列化、標(biāo)準(zhǔn)化和通用化，向大型、精密、高效率、多功能及自動(dòng)化等方向發(fā)展。22

線切割機(jī)床由脈沖電源、機(jī)床本體、控制系統(tǒng)和工作液循環(huán)系統(tǒng)四大部分組成。(一)脈沖電源線切割機(jī)床的脈沖電源采用小功率、窄脈沖、高頻率、大峰值電流的高頻脈沖電源。一般電源的電規(guī)準(zhǔn)有幾個(gè)檔，以調(diào)整脈沖寬度和脈沖間隙時(shí)間，滿足不同加工要求。(二)機(jī)床本體機(jī)床本體包括：床身、坐標(biāo)工作臺(tái)、走絲機(jī)構(gòu)組成。1、床身床身一般為鑄件，是坐標(biāo)工作臺(tái)、走絲機(jī)構(gòu)的固定基礎(chǔ)。床身內(nèi)部安置脈沖電源和工作液箱?？紤]電源會(huì)發(fā)熱和工作液泵有振動(dòng)，有些機(jī)床將脈沖電源和工作液箱移出床身另行安放。232.坐標(biāo)工作臺(tái)

坐標(biāo)工作臺(tái)安置在床面上，包括上層工作臺(tái)面、中層中拖板、下層底座，還有減速齒輪和絲杠螺母等構(gòu)件。兩個(gè)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)經(jīng)過(guò)齒輪減速，帶動(dòng)絲杠螺母，從而驅(qū)動(dòng)工作臺(tái)在XY平面上移動(dòng)?？刂破髅堪l(fā)出一個(gè)進(jìn)給脈沖信號(hào)，工作臺(tái)就移動(dòng)lμm，則稱該機(jī)床的脈沖當(dāng)量為1μm/脈沖。工作臺(tái)傳動(dòng)原理24走絲機(jī)構(gòu)傳動(dòng)原理3.走絲機(jī)構(gòu)快走絲機(jī)構(gòu)的作用是保證電極絲能進(jìn)行往復(fù)循環(huán)的高速運(yùn)行，由電動(dòng)機(jī)傳動(dòng)儲(chǔ)絲筒作高速正反向轉(zhuǎn)動(dòng)。通過(guò)齒輪副傳動(dòng)走絲機(jī)構(gòu)拖板的絲杠螺母，使電極絲均勻地卷繞在儲(chǔ)絲筒上。儲(chǔ)絲筒在旋轉(zhuǎn)的同時(shí)，做軸向移動(dòng)，軸向移動(dòng)應(yīng)大于電極絲直徑，使電極絲整齊排列在貯絲筒上。

快速走絲能較好地將電蝕屑排出加工區(qū)，提高加工速度。電極絲換向時(shí)的減速和加速過(guò)程中，放電和進(jìn)給必須停止。否則會(huì)出現(xiàn)斷絲。由于電極絲換向時(shí)的抖動(dòng)和反向停頓，使加工表面出現(xiàn)凹凸不平的條紋。25

慢走絲機(jī)構(gòu)，走絲速度在0.2m/s以下，電極絲多采用成卷的黃銅絲或鍍鋅黃銅絲，工作時(shí)單向運(yùn)行，經(jīng)放電加工后不再使用，電極絲的張力可調(diào)節(jié)。特點(diǎn)：電極絲只用一次，工作平穩(wěn)、均勻、抖動(dòng)小、加工質(zhì)量好，但加工速度低，加工成本高。264.錐度切割裝置

目的：切割有落料角的沖模和某些有錐度的內(nèi)外表面。結(jié)構(gòu)方式：（1）導(dǎo)輪偏移式絲架（2）導(dǎo)輪擺動(dòng)式絲架（3）雙坐標(biāo)聯(lián)動(dòng)裝置2728（四）工作液循環(huán)系統(tǒng)

快走絲用的工作液是乳化液，慢走絲用的工作液是去離子水。去離子水是通過(guò)離子交換樹(shù)脂凈化器將水中的離子去除，并通過(guò)電阻率控制裝置，控制去離子水的電阻率。

作用：與電火花成形相同，主要是及時(shí)排除電蝕產(chǎn)物，對(duì)工件和電極絲進(jìn)行冷卻。（三）控制系統(tǒng)

作用：按程序自動(dòng)控制電極絲和工件之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)軌跡和進(jìn)給速度，完成對(duì)工件的加工。同時(shí)，根據(jù)放電間隙大小和放電狀態(tài)，使進(jìn)給速度和工件的蝕除速度相平衡，維持正常的穩(wěn)定加工。第三節(jié)電火花線切割控制系統(tǒng)和編程技術(shù)一、線切割控制系統(tǒng)

控制系統(tǒng)是進(jìn)行電火花線切割加工的重要環(huán)節(jié)?？刂葡到y(tǒng)的穩(wěn)定性、可線性、控制精度及自動(dòng)化程度都直接影響到加工工藝指標(biāo)和工人的勞動(dòng)強(qiáng)度。

控制系統(tǒng)的主要作用是在電火花線切割加工過(guò)程中：①按加工要求自動(dòng)控制電極絲相對(duì)工件的運(yùn)動(dòng)軌跡；②自動(dòng)控制伺服進(jìn)給速度，保持恒定的放電間隙，防止開(kāi)路和短路實(shí)現(xiàn)對(duì)工件的形狀和尺寸加工。電火花線切割機(jī)床控制系統(tǒng)主要包括軌跡控制和加工控制。291.軌跡控制基本原理30

線切割加工時(shí)，數(shù)控裝置連續(xù)運(yùn)算，并向驅(qū)動(dòng)機(jī)床工作臺(tái)的步進(jìn)電機(jī)發(fā)出相互協(xié)調(diào)的進(jìn)給脈沖，使工作臺(tái)(工件)按指定的路線運(yùn)動(dòng)。

斜線(直線)OA的插補(bǔ)過(guò)程。O點(diǎn)為切割的起點(diǎn)，X、Y軸分別表示工作臺(tái)的縱、橫進(jìn)給方向。取斜線的起點(diǎn)O為坐標(biāo)原點(diǎn)，OA終點(diǎn)的坐標(biāo)為(6，4)。

先從坐標(biāo)原點(diǎn)O沿X軸正向進(jìn)給一步，加工點(diǎn)(電極絲)由O移動(dòng)到M1，M1點(diǎn)在OA的下方已偏離斜線，產(chǎn)生了偏差。為使加工點(diǎn)向OA靠攏，需沿Y軸正向進(jìn)給一步，加工點(diǎn)由M1移動(dòng)到M2。M2點(diǎn)在OA的上方，也偏離了斜線，產(chǎn)生了新的偏差。為了糾正這個(gè)偏差，應(yīng)沿X軸正向進(jìn)給一步。如此連續(xù)插補(bǔ)，直到斜線終點(diǎn)A(6，4)。1.軌跡控制基本原理

電極絲相對(duì)工件的運(yùn)動(dòng)軌跡是折線O-M1-M2-…-A。斜線(直線)插補(bǔ)就是用上述折線代替直線OA，完成對(duì)斜線的加工。31逐點(diǎn)比較法：加工過(guò)程中，工作臺(tái)每進(jìn)給一步，都要比較一下加工點(diǎn)與規(guī)定圖形的位置，逐步逼近加工圖形的控制方法。

圓弧AB的插補(bǔ)過(guò)程。取圓心為坐標(biāo)原點(diǎn)，用X、Y軸表示機(jī)床工作臺(tái)的縱、橫進(jìn)給方向。以A點(diǎn)為加工起點(diǎn)。若加工點(diǎn)在圓弧外(包括在圓弧上的點(diǎn))，沿X軸負(fù)向進(jìn)，給一步，加工點(diǎn)在圓弧內(nèi)，沿Y軸正向進(jìn)給一步，一直插補(bǔ)到圓弧終點(diǎn)B。和斜線插補(bǔ)一樣，也是用一條折線代替圓弧AB。1、軌跡控制基本原理

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為什么可用折線代替斜線和圓弧呢？

因?yàn)榭刂婆_(tái)每發(fā)出一個(gè)進(jìn)給脈沖，工作臺(tái)進(jìn)給的一步距離僅為1μm，斜線和圓弧與折線的最大偏差就是工作臺(tái)進(jìn)給一步的距離。這個(gè)誤差是工件尺寸精度所允許的。從斜線和圓弧插補(bǔ)過(guò)程可以看出，工作臺(tái)的進(jìn)給是步進(jìn)的。它每走一步機(jī)床數(shù)控裝置都要自動(dòng)完成四個(gè)工作節(jié)拍。工作節(jié)拍方框圖33(1)偏差判別判別加工點(diǎn)對(duì)規(guī)定圖形的偏離位置，以決定工作臺(tái)的走向。

(4)終點(diǎn)判斷每當(dāng)進(jìn)給一步并完成偏差計(jì)算之后，應(yīng)判斷是否已加工到圖形的終點(diǎn)，若加工點(diǎn)已到終點(diǎn)，便停止加工。否則，應(yīng)按加工節(jié)拍繼續(xù)加工，直到終點(diǎn)為止。(2)工作臺(tái)進(jìn)給根據(jù)判斷的結(jié)果，控制工作臺(tái)在X或Y方向進(jìn)給一步，以使加工點(diǎn)向規(guī)定圖形靠攏。(3)偏差計(jì)算在加工過(guò)程中，工作臺(tái)每進(jìn)給一步，都由機(jī)床的數(shù)控裝置根據(jù)數(shù)控程序計(jì)算出新的加工點(diǎn)與規(guī)定圖形之間的偏差，作為下一步判斷的依據(jù)。34計(jì)算機(jī)是如何判斷加工點(diǎn)對(duì)規(guī)定圖形的偏差的？對(duì)于直線：以起點(diǎn)為坐標(biāo)原點(diǎn)用F=xey-xye來(lái)表示偏差的大小，直線終點(diǎn)坐標(biāo)為（xe，ye），當(dāng)F≥0時(shí)，X軸正方向進(jìn)給一步；當(dāng)F＜0時(shí)，Y軸正方向進(jìn)給一步。對(duì)于圓?。阂詧A心為坐標(biāo)原點(diǎn)用F=x2+y2-R2來(lái)表示偏差的大小，當(dāng)F≥0時(shí)，X軸正方向進(jìn)給一步；當(dāng)F＜0時(shí)，Y軸正方向進(jìn)給一步。

計(jì)算機(jī)用遞進(jìn)法進(jìn)行偏差計(jì)算。即每進(jìn)給一步，用前一步的偏差來(lái)推算新加工點(diǎn)的偏差。35

通過(guò)控制線段從起點(diǎn)加工到終點(diǎn)時(shí)，工作臺(tái)在X或Y方向上的進(jìn)給總長(zhǎng)度Gx或Gy來(lái)進(jìn)行終點(diǎn)判斷的。計(jì)算機(jī)是如何進(jìn)行終點(diǎn)判斷的？

在數(shù)控裝置中設(shè)立了一個(gè)計(jì)數(shù)器來(lái)進(jìn)行計(jì)數(shù)。在加工前將X或Y方向上進(jìn)給的總長(zhǎng)度存入計(jì)數(shù)器，加工過(guò)程中工作臺(tái)在計(jì)數(shù)方向上每進(jìn)給一步，計(jì)數(shù)器就減去1，當(dāng)計(jì)數(shù)器中存入的數(shù)值被減到零時(shí)，表示已切割到終點(diǎn)，加工結(jié)束。

計(jì)數(shù)方向是否可任選呢？

如圖所示，應(yīng)選X方向計(jì)數(shù)Gx=6步若選Y方向計(jì)數(shù)Gy=4步，加工完M8就停止加工，X方向少走一步。為防止漏走，應(yīng)取投影長(zhǎng)度大的方向作計(jì)數(shù)方向。2.加工控制功能

線切割加工控制和自動(dòng)化操作方面的功能很多，并有不斷增強(qiáng)的趨勢(shì)，這對(duì)節(jié)省準(zhǔn)備工作量、提高加工質(zhì)量很有好處，主要有下列幾種。361）進(jìn)給速度控制；2）短路回退；3）間隙補(bǔ)償；4）圖形的縮放、旋轉(zhuǎn)和平移；5）適應(yīng)控制；6）自動(dòng)找中心；7）信息顯示。

數(shù)控程序就是用來(lái)控制機(jī)床，使機(jī)床按照預(yù)定要求進(jìn)行切割加工。變換成機(jī)器可以接受的指令碼，這個(gè)全過(guò)程稱為程序的編制。3B格式是數(shù)控線切割機(jī)床所用的程序之一。（一）程序格式(無(wú)間隙補(bǔ)償

)BXBYBJGZ分隔符號(hào)X坐標(biāo)值Y坐標(biāo)值計(jì)數(shù)長(zhǎng)度計(jì)數(shù)方向加工指令373B格式程序是按電極絲中心軌跡編程，編程時(shí)，工件尺寸要換算成電極絲中心軌跡。二、線切割數(shù)控編程要點(diǎn)（3B格式程序編制）步驟：1.計(jì)算補(bǔ)償量和軌跡圖。2.計(jì)算直線終點(diǎn)相對(duì)坐標(biāo)；計(jì)算圓弧起點(diǎn)和終點(diǎn)相對(duì)圓心坐標(biāo)。3.根據(jù)終點(diǎn)坐標(biāo)確定計(jì)數(shù)方向和計(jì)數(shù)長(zhǎng)度。4.根據(jù)直線終點(diǎn)位置和圓弧起點(diǎn)位置確定加工指令。38BXBYBJGZ分隔符號(hào)X坐標(biāo)值Y坐標(biāo)值計(jì)數(shù)長(zhǎng)度計(jì)數(shù)方向加工指令1．分隔符號(hào)B

用來(lái)將X、Y、J的數(shù)碼分開(kāi)，利于控制裝置識(shí)別。2．坐標(biāo)值X、Y

即X、Y相對(duì)坐標(biāo)的絕對(duì)值，單位μm

圓弧直線39

坐標(biāo)原點(diǎn)為線段起點(diǎn)，X、Y分別取線段在對(duì)應(yīng)方向上的增量，即該線段在相對(duì)坐標(biāo)系中的終點(diǎn)坐標(biāo)的絕對(duì)值。X、Y允許取比值，若X或Y為零時(shí)，X、Y值均可不寫，但分隔符號(hào)保留。例如

B2000B0B2000GxL1可寫為BBB2000GxL1。

坐標(biāo)原點(diǎn)為圓心，X、Y取圓弧起點(diǎn)坐標(biāo)的絕對(duì)值，但不允許取比值。3．計(jì)數(shù)方向G

Gx—取X方向進(jìn)給總長(zhǎng)度計(jì)數(shù)

GY——取Y方向進(jìn)給總長(zhǎng)度計(jì)數(shù)直線：用線段的終點(diǎn)坐標(biāo)的絕對(duì)值進(jìn)行比較，哪個(gè)方向數(shù)值大，就取該方向作為計(jì)數(shù)方向。即：|Y|>|X|時(shí)，取GY；|Y|<|X|時(shí)，取Gx；|Y|=|X|時(shí)，取Gx或GY，有些機(jī)床對(duì)此專門規(guī)定。403．計(jì)數(shù)方向G

Gx—取X方向進(jìn)給總長(zhǎng)度計(jì)數(shù)

GY——取Y方向進(jìn)給總長(zhǎng)度計(jì)數(shù)圓?。焊鶕?jù)終點(diǎn)坐標(biāo)的絕對(duì)值，哪個(gè)方向數(shù)值小，就取該方向?yàn)橛?jì)數(shù)方向。與直線相反。即：|Y|<|X|時(shí)，取GY；|Y|>|X|時(shí)，取Gx；|Y|=|X|時(shí)，取Gx或GY，有些機(jī)床對(duì)此專門規(guī)定。41±45°線以內(nèi)的直線取Gx圓弧終點(diǎn)在±45°線以內(nèi)的取Gy4．計(jì)數(shù)長(zhǎng)度J根據(jù)計(jì)數(shù)方向，選取直線或圓弧在該方向上的投影總和（絕對(duì)值），單位μm

直線AB：取GY

圓弧CD：取GYJ=3000μm42R5Y方向投影較長(zhǎng)終點(diǎn)坐標(biāo)Y絕對(duì)值較小R==5mm順時(shí)針?lè)较蚯懈钅鏁r(shí)針?lè)较蚯懈?．加工指令Z

根據(jù)被加工圖形的形狀，所在象限和走向等確定?？刂婆_(tái)根據(jù)這些指令，進(jìn)行偏差計(jì)算，控制進(jìn)給方向。直線加工指令有：L1、L2、L3、L4

順時(shí)針?lè)较蚣庸A弧加工指令有：SR1、SR2、SR3、SR4逆時(shí)針?lè)较蚣庸A弧加工指令有：NR1、NR2、NR3、NR4加工指令Z：看走向，看起點(diǎn)象限或即將進(jìn)入的象限（軸上的點(diǎn)）。直線圓弧43加工指令Z：看終點(diǎn)象限軸上的點(diǎn)看方向。B2000B3000B3000GyL2B2B3B3000GyL2B13500B0B13500GxL3，或BBB13500GxL3

44坐標(biāo)值取絕對(duì)值X和Y同時(shí)按比例縮放軸上的點(diǎn)只寫分隔符號(hào)Y軸投影較長(zhǎng)，取Gy終點(diǎn)在第二象限取L2終點(diǎn)在X軸反方向取GxL33B格式編程實(shí)例R5B3000B4000B17000GySR3453B格式編程實(shí)例取起點(diǎn)坐標(biāo)絕對(duì)值終點(diǎn)坐標(biāo)絕對(duì)值小的方向?yàn)橛?jì)數(shù)數(shù)方向J1=3+5=8mmJ2=4+5=9mm總計(jì)數(shù)長(zhǎng)度J1+J2起點(diǎn)在第三象限順時(shí)針切割SR例題：加工圓弧AB加工指令Z取

SR3（起點(diǎn)在第三象限，順時(shí)針切割）4)程序

B9000B2000B25880GxSR3462）圓弧半徑：計(jì)數(shù)長(zhǎng)度：由終點(diǎn)坐標(biāo)B（2，-9）判斷|Y|>|X|

，計(jì)數(shù)方向取Gx；起點(diǎn)坐標(biāo)絕對(duì)值凸模凹模（二）間隙補(bǔ)償

實(shí)際編程時(shí)，通常不是編工件輪廓線的程序，應(yīng)該編切割時(shí)電極絲中心所走的軌跡的程序，即還應(yīng)該考慮電極絲的半徑和電極絲至工件間的放電間隙。

電極絲中心軌跡間隙補(bǔ)償量：△R=電極絲半徑r+放電間隙δ

47（三）編程步驟在編程前應(yīng)了解數(shù)控線切割機(jī)床的規(guī)格及主要技術(shù)參數(shù)，數(shù)控裝置的功能及適應(yīng)程序代碼格式。

1．正確選擇穿絲孔和電極絲切入位置穿絲孔是電極絲加工的起點(diǎn)，也是程序的原點(diǎn)，O點(diǎn)為穿絲孔。一般選工件的基準(zhǔn)點(diǎn)附近。紅色所示為待線割的孔。穿絲孔到工件之間有一條引入線段，如OA段，稱為引入程序段。在手工編程時(shí)，應(yīng)減去一個(gè)間隙補(bǔ)償量△R，從而保證圖形位置的準(zhǔn)確性，防止過(guò)切。483．確定加工路線根據(jù)工件的裝夾情況，建立坐標(biāo)系。選擇正確的加工路線能減小工件的變形，保證加工精度。4．求加工軌跡各線段的各交點(diǎn)相對(duì)坐標(biāo)值將圖形分割成若干條單一的直線或圓弧，按圖紙尺寸（平均尺寸）求出加工軌跡各線段的交點(diǎn)的相對(duì)坐標(biāo)值。

5．編制程序

6．程序檢驗(yàn)空運(yùn)行，即將程序輸入數(shù)控裝置后空走，檢查機(jī)床的回零誤差。2．計(jì)算間隙補(bǔ)償量△R。49例1如圖所示的加工軌跡，它由三條直線段和一段圓弧組成，所以要分成四段來(lái)編程序。加工軌跡圖形（四）編程實(shí)例(1)加工直線段AB，以起點(diǎn)A為坐標(biāo)原點(diǎn)，AB與X軸重合，程序?yàn)椋築BB40000GXLl(2)加工斜線段BC，應(yīng)以B點(diǎn)為坐標(biāo)原點(diǎn)，則C點(diǎn)對(duì)B點(diǎn)的坐標(biāo)為X=10mm，Y=90mm，程序?yàn)椋築1B9B90000GYL1(3)加工圓弧CD，以該圓弧圓心O為坐標(biāo)原點(diǎn)，經(jīng)計(jì)算圓弧起點(diǎn)C對(duì)O的坐標(biāo)為X=30mm，Y=40mm，起點(diǎn)在第一象限，逆時(shí)針加工，程序?yàn)锽30000B40000B60000GxNR1(4)加工斜線DA，以D為坐標(biāo)原點(diǎn)，終點(diǎn)A對(duì)D的坐標(biāo)為X=l0mm，Y=-90mm，終點(diǎn)在第四象限，程序?yàn)椋築1B9B90000GYL450

編制如圖所示凸凹模（圖中尺寸為計(jì)算后的平均尺寸）的數(shù)控線切割程序。電極絲為的鉬絲Φ0.18mm

，單邊放電間隙為0.01mm。51編程舉例算出電極絲中心軌跡①建立坐標(biāo)系，確定穿絲孔位置。切割凸凹模時(shí)，加工順序應(yīng)先內(nèi)后外，選取Φ20圓的圓心Ｏ，其中穿絲孔位置分別是O點(diǎn)和B點(diǎn)（0，-30）。②確定補(bǔ)償量

△R=0.18/2+0.01=0.10mm③計(jì)算電極絲中心軌跡交點(diǎn)相對(duì)坐標(biāo)

O為原點(diǎn)：A′(9.9，0）、B(0，-30）；C′(0，-25.1)；

F′(8.49，23.621）B為原點(diǎn)：C′(0，4.9)；C′為原點(diǎn)：D′(60.1，0)D′為原點(diǎn)：E′(0，35.17)；E′為原點(diǎn):F′(-51.61，18.551）52④編寫程序直線段OA和BC段為引導(dǎo)程序段，需減去補(bǔ)償量0.10mm。其余線段和圓弧按考慮間隙補(bǔ)償后的軌跡編程。先切割內(nèi)孔，從圓心空走到外形B處，再按順序切割。加工順序?yàn)椋?/p>

O→A′→A′→O→B→C′→D′→E′→F′→C′

533B格式程序BBB009900GxL1穿絲切割，OA′段

B9900BB039600GyNR1內(nèi)孔加工BBB009900GxL3A′O段

D拆絲BBB030000GyL4空走OB段

D裝絲BBB004900GyL2BC′段BBB060100GxL1C′D′段BBB030170GYL2D′E′段

B51610B18551B051610GxL2EF段B8490B23621B058690GxNR1FC段

DD結(jié)束加工順序?yàn)椋篛→A′→A′→O→B→C′→D′→E′→F′→C′54三、ISO代碼數(shù)控程序編制ISO代碼進(jìn)行數(shù)控編程是電加工控制發(fā)展的必然趨勢(shì)。目前，部分廠家采用3B、4B和ISO并存的方式作為過(guò)渡。

（一）程序段格式和程序格式P10N01 G92 XO YON02 G01 X5000 Y5000N03 G01 X2500 Y5000N04 G01 X2500 Y2500N05 G01 XO YON06 M02程序名字母和數(shù)字

程序主體由若干個(gè)程序段組成

程序結(jié)束指令

55程序段格式N02 G01 X5000 Y5000尺寸字電極絲運(yùn)動(dòng)坐標(biāo)位置，X、Y、U、V、A、I、J等，后續(xù)數(shù)字為整數(shù)，單位μm,正、負(fù)號(hào)。加工指令

G其后續(xù)有兩位正整數(shù)，如G00～G99。

順序號(hào)字程序段的序號(hào)，N后續(xù)數(shù)字2～4位。如N03、N0010。56（二）ISO代碼及其編程

常用ISO指令代碼

1．G00為快速定位指令在線切割不加工情況下，使指定的某軸以最快速度移動(dòng)到指令位置

書寫格式：G00X__Y__

例如：G00X60000Y80000注意：如果程序中指定了G01、G02指令，則G00無(wú)效572．G01直線插補(bǔ)指令在各個(gè)坐標(biāo)平面內(nèi)加工任意斜率直線輪廓和用直線逼近曲線輪廓。書寫格式：G01X___Y___例如：G92X20000Y20000G01X80000Y60000加工錐度的線切割機(jī)床具有X、Y、U、V工作臺(tái)，則程序段格式為：G01X___Y____U___V___583．G02、G03圓弧插補(bǔ)指令

書寫格式：G02X__Y__I__J__G03X__Y__I__J__注：G02—順時(shí)針插補(bǔ)圓弧

，G03—逆時(shí)針插補(bǔ)

X、Y——表示圓弧終點(diǎn)絕對(duì)坐標(biāo)

I、J——圓心坐標(biāo)，是圓心相對(duì)圓弧起點(diǎn)的增量值，I是X方向坐標(biāo)，J是Y方向坐標(biāo)。

G02X30000Y30000I20000JOAB弧G03X45000Y15000I15000JOBC弧594．G90、G91、G92坐標(biāo)指令G90——絕對(duì)坐標(biāo)指令。即移動(dòng)指令終點(diǎn)坐標(biāo)值X、Y都是以工件坐標(biāo)系原點(diǎn)（程序的零點(diǎn)）為基準(zhǔn)來(lái)計(jì)算的。書寫格式：G90（單列一段）

終點(diǎn)：80，60

G91——增量坐標(biāo)指令。即坐標(biāo)值均以前一個(gè)坐標(biāo)位置作為起點(diǎn)來(lái)計(jì)算下一點(diǎn)位置值。3B、4B格式均按此方法計(jì)算坐標(biāo)點(diǎn)。書寫格式：G91（單列一段）

終點(diǎn)：60，40

60G92——絕對(duì)坐標(biāo)指令(定起點(diǎn))書寫格式：G92X___Y___表示電極絲當(dāng)前的位置在編輯坐標(biāo)系中的坐標(biāo)值，即加工程序的起點(diǎn)。G92X10000Y10000

61例題G90絕對(duì)坐標(biāo)編程P0010 （程序名）N01G92X0Y0（確定加工程序起點(diǎn)）N02G01X10000Y0 N03 G01X10000Y20000 N04 G02X40000Y20000I15000J0

N05 G01X30000Y0 N06 G01X0 Y0 N07 M02 （程序結(jié)束） 62G91相對(duì)坐標(biāo)編程P0011 （程序名）N01G92X0 Y0（起點(diǎn)）N02 G91 （后面為坐標(biāo)增量編程）N03 G01 X10000Y0N04 G01 X0 Y20000N05 G02 X30000Y0I15000J0N06 G01 X-10000Y-20000N07 G01 X-30000Y0N08 M02（程序結(jié)束）635．G05、G06、G07、G08、G10、G11、G12G11為鏡像及交換指令G05——X軸鏡像，X=-XG06——Y軸鏡像，Y=-YG12——消除鏡像。每進(jìn)行鏡像程序時(shí)，結(jié)束都需加該指令

646．G40、G41、G42為間隙補(bǔ)償指令G41——左偏補(bǔ)償指令 格式：G41D_____G42——右偏補(bǔ)償指令 格式：G42D_____D表示間隙補(bǔ)償量，計(jì)算方法與前面方法相同。左偏、右偏是沿加工方向看，軌跡在輪廓的左邊或右邊。

657．G50、G51、G52錐度加工指令G50消除錐度、G51錐度左偏、G52錐度右偏G51——錐度左偏指令，書寫格式：G51A____G51A0.5沿走絲方向看電極絲上方向左偏離。順時(shí)針加工，錐度左偏加工的工件為上大下?。荒鏁r(shí)針加工，左偏時(shí)工件上小下大。

驅(qū)動(dòng)上導(dǎo)輪部位U、V工作臺(tái)，使上導(dǎo)輪相對(duì)于X、Y工作臺(tái)平移，獲得所要求的錐角。可以解決凹模的漏料問(wèn)題。66G52——錐度右偏指令，用此指令順時(shí)針加工，工件為上小下大；逆時(shí)針加工，工件為上大下小。書寫格式：G52A_____G50——取消錐度指令。書寫格式：G50加工前還需輸入工件及工作臺(tái)參數(shù)：W——下導(dǎo)輪中心到工作臺(tái)面的距離H——工件厚度

S——工作臺(tái)面到上導(dǎo)輪中心距離

67（三）編程實(shí)例

編制如圖所示落料凹模加工程序，電極絲直徑Φ0.18mm

，單邊放電間隙為0.01mm為。（凹模尺寸為計(jì)算后平均尺寸）。68N01G92X0Y0（起點(diǎn)絕對(duì)坐標(biāo)）N02G41D100（間隙左補(bǔ)償，凹模逆時(shí)針加工，應(yīng)放于切入加工之前）N03G01X0Y-25000（直線OA）N04G01X60000Y-25000（直線AB）N05G01X60000Y5000（直線BC）N06G01X8456Y23526（直線CD）N07G03X0Y-25000I-8456J-23526（圓弧DA，終點(diǎn)

A坐標(biāo)和圓心相對(duì)起點(diǎn)坐標(biāo)。）N08G40（取消間隙補(bǔ)償，放于退出加工之前）N09G01X0 Y0（直線AO）N10M02（程序結(jié)束）691.切割速度2.表面粗糙度3.放電間隙4.加工精度5.電極絲損耗量

1.線切割加工的主要工藝指標(biāo)第四節(jié)影響線切割工藝指標(biāo)的因素70（1）切割速度

在保持一定表面粗糙度的切割過(guò)程中，單位時(shí)間內(nèi)電極絲中心線在工件上切過(guò)的面積總和，單位mm2/min。高速走絲切割速度一般為80-180mm2/min。它與加工電流大小有關(guān)，為比較不同輸出電流脈沖電源的切割效率，將每安培電流的切割速度稱為切割效率，一般為20mm2/(min·A)。最高切割速度是指在不計(jì)切割方向和表面粗糙度等條件下，所能達(dá)到的切割速度。71

高速走絲線切割的表面粗糙度可達(dá)Ra5.0~2.5μm，最佳可達(dá)Ra1.0μm左右；低速走絲線切割一般可達(dá)Ra1.25μm，最佳可達(dá)Ra0.2μm。（3）放電間隙

通常認(rèn)為電極絲與工件之間的單邊放電間隙在0.01mm左右，若脈沖電源的電壓高些，放電間隙會(huì)大一些。（2）表面粗糙度72圖3-13線切割表面黑白條紋及其切縫形狀

a)電極絲往復(fù)運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的黑白條紋b)電極絲入口和出口處的寬度c)電極絲不同走向處的剖面圖

1—電極絲運(yùn)動(dòng)方向2—微凹的黑色部分3—微凸的白色部分73（4）加工精度

加工精度是所加工工件的尺寸精度、形狀精度和位置精度的總稱。高速走絲線切割加工精度可達(dá)0.02~0.01mm左右，低速走絲線切割可達(dá)0.005~0.002mm左右。（5）電極絲損耗量

對(duì)高速走絲機(jī)床，采用電極絲切割10000mm2面積后電極絲直徑的減少量來(lái)表示。一般每切割10000mm2面積后，電極絲（鉬絲）直徑減少不應(yīng)小于0.01mm。742.電參數(shù)對(duì)工藝指標(biāo)的影響（1）峰值電流：

放電峰值電流增大，單個(gè)脈沖能量增多，工件放電痕跡增大，故切割速度迅速提高，表面粗糙度數(shù)值增大，電極絲損耗增大，加工精度有所下降。但當(dāng)其達(dá)到一定臨界值后，若再繼續(xù)增大峰值電流，則加工的穩(wěn)定性變差，加工速度明顯下降，甚至斷絲。75

（2）脈沖寬度ti：

增大脈沖寬度ti，線切割加工的速度提高，表面粗糙度變差。同時(shí)，隨著脈沖寬度的增加，電極絲損耗也變大。當(dāng)脈沖寬度ti增大到一臨界值后，線切割加工速度將隨脈沖寬度的增大而明顯減小。

（3）脈沖間隔to：

減小脈沖間隔to，脈沖頻率將提高。脈沖間隔to在電火花加工中的主要作用是消電離和恢復(fù)液體介質(zhì)的絕緣。脈沖間隔過(guò)大會(huì)使加工速度明顯降低，嚴(yán)重時(shí)不能連續(xù)進(jìn)給，加工變得不穩(wěn)定。76

線切割加工因脈寬較窄，所以都用正極性加工，否則切割速度變低且電極絲損耗增大。（4）極性：77（1）電極絲的選擇：

目前電火花線切割加工使用的電極絲材料有鉬絲、鎢絲、鎢鉬合金絲、黃銅絲、銅鎢絲等?？熳呓z線切割加工中廣泛使用鉬絲作為電極絲，慢走絲線切割加工中廣泛使用直徑為0.1mm以上的黃銅絲作為電極絲。3.非電參數(shù)對(duì)工藝指標(biāo)的影響78（2）電極絲的直徑：

電極絲的直徑是根據(jù)加工要求和工藝條件選取的。在加工要求允許的情況下，可選用直徑大些的電極絲。細(xì)電極絲的優(yōu)點(diǎn)是可以得到較小半徑的內(nèi)尖角，加工精度能相應(yīng)提高。79（3）

走絲速度：快速走絲方式絲速對(duì)加工速度的影響80慢速走絲方式絲速對(duì)加工速度的影響81（4）電極絲往復(fù)運(yùn)動(dòng)：

快走絲線切割加工時(shí)，加工工件表面往往會(huì)出現(xiàn)黑白交錯(cuò)相間的條紋，電極絲進(jìn)口處呈黑色，出口處呈白色。82（5）電極絲張力：電極絲張力與進(jìn)給速度圖83（6）工作液：

在相同的工作條件下，采用不同的工作液可以得到不同的加工速度、表面粗糙度。電火花線切割加工的切割速度與工作液的介電系數(shù)、流動(dòng)性、洗滌性等有關(guān)?？熳呓z線切割機(jī)床的工作液有煤油、去離子水、乳化液、洗滌劑液、酒精溶液等。但由于煤油、酒精溶液加工時(shí)加工速度低、易燃燒，現(xiàn)已很少采用。目前，快走絲線切割工作液廣泛采用的是乳化液，其加工速度快。慢走絲線切割機(jī)床采用的工作液是去離子水和煤油。84工作液噴入方式對(duì)加工精度的影響85（7）工件材料及厚度：

材料不同，加工效果不同，這是因?yàn)楣ぜ牧喜煌?，脈沖放電能量在兩極上的分配、傳導(dǎo)和轉(zhuǎn)換都不同。從熱學(xué)觀點(diǎn)來(lái)看，材料的電火花加工性與其熔點(diǎn)、沸點(diǎn)有很大關(guān)系。86（8）進(jìn)給速度：

正常的電火花線切割加工就要保證進(jìn)給速度與蝕除速度大致相等，使進(jìn)給均勻平穩(wěn)。若進(jìn)給速度過(guò)高(過(guò)跟蹤)，即電極絲的進(jìn)給速度明顯超過(guò)蝕除速度，則放電間隙會(huì)越來(lái)越小，以致產(chǎn)生短路。當(dāng)出現(xiàn)短路時(shí)，電極絲馬上會(huì)產(chǎn)生短路而快速回退。當(dāng)回退到一定的距離時(shí)，電極絲又以大于蝕除速度的速度向前進(jìn)給，又開(kāi)始產(chǎn)生短路、回退。

這樣頻繁的短路現(xiàn)象，一方面造成加工的不穩(wěn)定，另一方面造成斷絲.87（9）火花通道壓力：放電壓力使電極絲彎曲示意圖

88第五節(jié)線切割加工工藝

線切割機(jī)床切割方式有：直壁切割：切割時(shí)，電極絲與工件的移動(dòng)平面垂直錐度切割：切割時(shí)，電極絲與工件的移動(dòng)平面是傾斜一定的角度，加工的工件具有一定的錐度。上下異型面切割：切割時(shí)，電極絲與工件的移動(dòng)平面是傾斜的，并且傾斜角度是按要求變化的，亦即電極絲上端與下端按不同的型面編程。89線切割上下異形面工件90工件傾斜、數(shù)控回轉(zhuǎn)線線切割加工雙曲面零件動(dòng)點(diǎn)沿一直線作等速移動(dòng)，而此直線又圍繞與其直交的軸線作等角速的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí)，動(dòng)點(diǎn)在該直線的旋轉(zhuǎn)平面上的軌跡91螺旋曲面正弦曲面92窄螺旋槽八角寶塔93太師椅扭轉(zhuǎn)四方錐臺(tái)94線切割加工步驟及要求線切割加工步驟951.分析零件圖紙與其他金屬加工一樣，在對(duì)工件進(jìn)行電火花線切割前應(yīng)充分對(duì)所要加工產(chǎn)品的零件圖紙進(jìn)行分析審核，主要從以下幾個(gè)方面考慮：1）尺寸要求：凹角、夾角的尺寸要符合線切割的加工要求；2）形狀要求：加工的必須是通孔零件；3）材料要求：必須是導(dǎo)電材料，而且一般選用硬度大的材料；4）精度要求：合理選擇表面粗糙度和加工精度。96

現(xiàn)以線切割加工為主要工藝，對(duì)鋼進(jìn)行加工路線如圖所示。

鋼件加工工藝流程972.工藝處理

（1）工件夾具的設(shè)計(jì)和選擇所涉及選擇的工件夾具應(yīng)便于安裝，便于協(xié)調(diào)工件和機(jī)床間的尺寸關(guān)系，且盡可能可以反復(fù)利用。在加工大型工件時(shí)應(yīng)充分考慮工件的定位問(wèn)題，特別是在加工快完成時(shí)，工件容易變形，使電極絲夾緊，導(dǎo)致斷絲?？梢钥紤]采用幾塊磁體將加工完成的地方吸住，保證加工的正常進(jìn)行。98

（2）正確選擇穿絲孔、進(jìn)刀線和退刀線穿絲孔是電極絲相對(duì)工件運(yùn)動(dòng)的起點(diǎn)，同時(shí)也是程序執(zhí)行的原點(diǎn)，所以穿絲孔應(yīng)選擇在容易找正、并在加工過(guò)程中便于檢查的位置。為保證加工精度，穿絲孔的位置應(yīng)設(shè)置在工件上，一般為基準(zhǔn)點(diǎn)位置。而在設(shè)置進(jìn)刀線及退刀線時(shí)應(yīng)注意不與輪廓第一條邊重合、不與第一條邊夾角過(guò)小或距離過(guò)近，最好是通過(guò)工件的中心線。99切割凸模時(shí)穿絲孔位置及切割方向比較圖由于在線切割中工件坯料的內(nèi)應(yīng)力會(huì)失去平衡而產(chǎn)生變形，影響加工精度，嚴(yán)重時(shí)切縫甚至?xí)A住、拉斷電極絲。綜合考慮內(nèi)應(yīng)力導(dǎo)致的變形等因素，可以看出，圖C最好。在圖D中，零件與坯料工件的主要連接部分被過(guò)早地割離，余下的材料被夾持部分少，工件剛性大大降低，容易產(chǎn)生變形，從而影響加工精度。100穿絲孔的大小與位置1.穿絲孔的加工，穿絲孔的加工方法主要取決于現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備。生產(chǎn)中常用鉆頭直接鉆出來(lái)，對(duì)于硬度較高或較厚的材料，則需要用高速電火花加工等方法來(lái)打孔。2.穿絲孔位置和直徑的選擇，穿絲孔的位置與加工零件輪廓的最小距離和工件厚度有關(guān)，工件越厚，則最小距離越大，一般不小于3mm。在實(shí)際中穿絲孔有可能打歪，若距離過(guò)小，，則可能導(dǎo)致工件報(bào)廢；若距離過(guò)大，則會(huì)增加加工行程。注意：穿絲孔加工完成后，一定要清理里面的毛刺，避免加工中短路而導(dǎo)致加工不能正常進(jìn)行。101

（3）提高切割精度a.增加超切程序和回退程序：工