1、1,第八章數(shù)控線切割編程,8.1 線切割加工概述 8.2 線切割編程特點 8.3 線切割編程舉例 思考與練習(xí),2,8.1 線切割加工概述,線切割機床的加工原理 線切割機床分類 線切割加工工藝指標(biāo) 影響加工工藝指標(biāo)的因素 線切割加工形式,3,一、線切割機床的加工原理,數(shù)控電火花線切割加工簡稱“線切割”，它是利用移動的金屬絲作工具電極，并在金屬絲和工件間通以脈沖電流，利用脈沖放電的腐蝕作用對工件進行切割加工的。由于它利用的是絲電極，因此，只能作輪廓切割加工。其作用原理是如圖81所示,4,5,電極絲接脈沖發(fā)生器的負極，并穿過工件，經(jīng)導(dǎo)輪在貯絲筒的換向裝置控制下做往復(fù)移動，工件通過絕緣板安裝在工作臺上

2、，接脈沖發(fā)生器的正極。工件和電極之間的加工間隙，由噴嘴通過液壓泵，將水箱內(nèi)的液體介質(zhì)以一定的壓力噴入，起到絕緣和沖刷電蝕殘渣的作用。當(dāng)工件與線電極間的間隙足以被脈沖電壓擊穿時，兩者之間即產(chǎn)生火花放電而切割工件。這樣，通過數(shù)控裝置發(fā)出的指令，就可以控制步進電機，驅(qū)動X、Y兩托板移動，從而加工任意曲線輪廓的工件。,6,二、線切割機床分類,根據(jù)線切割機床控制方式的不同，數(shù)控電火花線切割分為電氣靠模線切割機床、光電跟蹤線切割機床和數(shù)字控制線切割機床。數(shù)字控制線切割機床，與另外兩種線切割機床相比，具有重復(fù)精度高、數(shù)控精度高等優(yōu)點，因而得到廣泛應(yīng)用。 根據(jù)電極絲走絲方式的不同，數(shù)控線切割機床又有快走絲、慢

3、走絲線切割機床之分。,7,1. 快走絲線切割機床,所謂快走絲線切割機床是指其線電極運行速度較快（300700m/min），且雙向往復(fù)運行，即絲電極可重復(fù)使用，直到絲電極損耗到一定程度或斷絲為止?？熳呓z線切割常用線電極為銅絲、鉬絲（0.10.2mm），工作液通常為乳化液或皂化液。由于電極絲的損耗和電極絲運動過程中換向的影響，其加工精度和表面光潔度要比慢走絲差一些。,8,2慢走絲線切割機床,其線電極運行速度較低（0.515m/min），而且線電極只能單向運動，不能重復(fù)使用，這樣就避免了電極損耗對加工精度帶來的影響。慢走絲線切割常用絲電極主要有紫銅、黃銅、鎢、鉬和各種合金等，直徑一般為0.10.35

4、mm。工作液主要用去離子水或煤油。慢走絲線切割的尺寸精度可以達到0.001mm，表面粗糙度可以達到1.6m/R。,9,三、線切割加工工藝指標(biāo),線切割機床的性能一般用加工工藝指標(biāo)來衡量，常用的工藝指標(biāo)有： 1切割速度 2加工精度 3加工表面粗糙度及質(zhì)量,10,1切割速度,線切割加工就是對工件進行切縫的加工。切割速度（或加工速度）一般用單位時間內(nèi)電極絲中心所切割過的有效面積（mm2/min）來表示,線切割速度一般可達100 mm2/min 。有時也用進給速度（mm/min）附加線切割厚度的表示方法，切割厚度一般在120mm500mm。,11,2加工精度,線切割的加工精度主要包括被加工工件的 （1）

5、形狀精度 （2）位置精度,12,（1）形狀精度,被加工工件的形狀精度是指從XY平面看到的加工形狀的平面精度（即尺寸精度），以及被加工表面的Z向垂直度。為了獲得較高的形狀精度，要求被加工表面不但要均勻平滑而且垂直度要小，即切割面的線性度要小。從實踐上看，慢走絲線切割加工的工件多為正腰鼓形，即工件中部凹進，而快走絲的卻相反，一般是工件中部凸出。,13,（2）位置精度,位置精度是指所切割輪廓間的相對位置偏差，主要取決于機床本身的精度，即機床的機械精度和控制精度，以及操作過程中所選用的定位方式,一般線切割加工精度在0.015mm左右。,14,3加工表面粗糙度及質(zhì)量,電火花線切割加工是在一個在極短時間內(nèi)

6、，在一個微小的區(qū)域內(nèi)對金屬進行熔化、汽化，發(fā)生極其復(fù)雜的物理、化學(xué)反應(yīng)，工件表面重新元素化，并立即生成新的化合物。放電停止后又急劇冷卻，變液相為固相，表面層在熱冷作用下便會形成新質(zhì)層，產(chǎn)生各種應(yīng)力，影響工件的表面質(zhì)量 .,15,慢走絲線切割加工的表面粗糙度常用下列公式表示： 式中：kz常數(shù)；tk脈沖寬度（s）；Ip脈沖峰值電流（A）。粗糙度的表征參數(shù)主要有：Ra、Rz、Rmax。,16,四、影響加工工藝指標(biāo)的因素,1.電參量對加工工藝指標(biāo)的影響 2.非電參量對加工工藝指標(biāo)的影響,17,1.電參量對加工工藝指標(biāo)的影響,所謂電參量是指脈動電源的參變量，它包括： 脈沖峰值 脈沖寬度 脈沖頻率 電源電

7、壓,18,1）脈沖峰值電流對加工工藝指標(biāo)的影響,在其它參數(shù)不變得情況下，脈沖峰值電流的增大會增加單個脈沖放電的能量，加工電流也會增大。所以線切割速度會明顯增加，表面粗糙度卻因此變差。脈沖峰值電流對加工面粗糙度的影響，可以認為是單個脈沖能量對“凹坑”拋出量的結(jié)果。,19,2）脈沖寬度對加工工藝指標(biāo)的影響,在加工電流保持不變的情況下，使脈沖寬度和脈沖停歇時間成一定比例變化，隨著脈沖寬度的增加，切割速度隨之增大，但脈寬增大到一定數(shù)值后，加工速度不再隨脈沖的增大而增大。一般線切割加工的脈沖寬度不大于50s。增大脈寬，表面光潔度會有所上升。,20,3）脈沖頻率對加工工藝指標(biāo)的影響,在單個脈沖能量一定的條

8、件下，提高脈沖放電次數(shù)，即提高脈沖頻率，加工速度會明顯提高。從理論上講，單個脈沖能量不變則加工表面的粗糙度也不變。事實上，對快走絲線切割來講，當(dāng)脈沖頻率加大時，加工電流會隨之增大，勢必引起換向切割條紋的顯著不同，切割工件的表面粗糙度會隨之變差。,21,4）電源電壓對加工工藝參數(shù)指標(biāo)的影響,常用改變功率管并聯(lián)個數(shù)的辦法，在峰值電流和加工電流保持不變的條件下，增大電源電壓時，能明顯提高切割速度，但對表面粗糙度的影響不大。在排屑困難，小能量、小粗糙度切割以及高阻抗、高熔點材料加工時，電源電壓的增高會明顯提高加工的穩(wěn)定性，切割速度以及加工面質(zhì)量都會有所改變。,22,2.非電參量對加工工藝指標(biāo)的影響,1

9、） 走絲速度 2） 電極絲張力 3） 電極絲材料 4） 工件厚度 5） 工作液 6） 進給速度,23,1）走絲速度對加工工業(yè)指標(biāo)的影響,走絲速度對切割速度的影響主要是通過改變排屑條件來實現(xiàn)的。提高走絲速度將有利于電極絲把工作液帶入較大厚度的工件放電間隙中，有利于電蝕產(chǎn)物的排出，使加工穩(wěn)定，提高加工速度。但走絲速度過高會導(dǎo)致機械震動加大、加工精度降低和表面粗糙度增大，并易造成斷絲。對于快走絲切割，還要考慮由于電極絲速度的改變所產(chǎn)生的換向切割條紋對表面粗糙度的影響。,24,2）電極絲張力對加工工藝指標(biāo)的影響,提高電極絲的張力可以減小加工過程中的絲震動，從而提高加工精度和切割速度。如果過分增大絲的張

10、力，會引起頻繁斷絲而影響加工速度。電極絲張力的波動對加工穩(wěn)定性和加工質(zhì)量影響很大，常用恒張力裝置可以改善絲張力的波動。,25,3）電極絲對加工工藝指標(biāo)的影響,電極絲對加工工藝指標(biāo)的影響包括絲的材料和絲的直徑兩個方面。不同的絲電極材料對加工工藝指標(biāo)有不同的影響，慢走絲線切割多采用黃銅和紫銅絲作為電極材料，快走絲線切割多采用鉬絲和鎢鉬合金絲作為電極材料。增大絲半徑，可以提高電極絲容許的脈沖電流值，因此，可以提高加工速度，但加工表面粗糙度增大。在實際中，經(jīng)常使用粗電極絲切割厚工件，使用細電極絲切割粗糙度要求高的工件。,26,4）工件厚度對加工工藝指標(biāo)的影響,切割薄工件時，工作液易于進入和充滿放電間隙

11、，有利于排屑和消除電解過程中工作液里的正負離子。但若是工件太薄，則易使電極絲抖動，不利于加工精度和表面粗糙度。切割厚工件時，工作液難以進入和充滿放電間隙，故加工穩(wěn)定性差，但由于電極絲不易抖動，故加工精度和表面粗糙度較好。,27,5）工作液對加工工藝指標(biāo)的影響,工作液在線切割加工中起著介電、冷卻、排屑等作用，對加工速度和加工質(zhì)量都有顯著的影響。如用煤油加工出的工件呈暗灰色，用去離子水加工出的工件呈灰色，而用乳化液加工出的工件呈銀白色。同時，工作液的電阻率對加工速度有較大影響?？熳呓z線切割加工機床的工作液裝置一般都設(shè)有凈化設(shè)施，工作液使用時間不能太長。慢走絲線切割由于多用去離子水，所以應(yīng)定期更換離

12、子交換樹脂。,28,6）進給速度對加工工藝指標(biāo)的影響,線切割加工過程中，選擇不同的進給控制方式，會對加工工藝指標(biāo)產(chǎn)生不同的影響。表81是切割同一塊厚度變化的工件時，采用不同控制方法的加工結(jié)果。在自適應(yīng)控制進給方式（伺服進給方式脈沖電源參數(shù)的轉(zhuǎn)換）作用下，可以根據(jù)加工狀況自行改變電規(guī)準(zhǔn)，因此不僅可以提高加工速度，尺寸精度也可以大幅度提高。,29,五、線切割的加工形式,線切割加工可以分為： 1.平面加工 2.錐度加工 3.二次切割加工,30,1. 平面加工,所謂平面加工是指電極絲在加工過程中始終是垂直的，電極絲只在X、Y方向移動，進行二維平面形狀的加工。,31,2. 錐度加工,錐度加工裝置如圖8-

13、2所示。,32,錐度加工是指在加工過程中通過對X、Y、U、V各軸的控制，實現(xiàn)上下異形的立體加工。如圖8-3所示，在進行錐度加工時，需指定下述變量的值：,33,A: 指定所要加工的錐度 Z1: 指定程序面高度 Z2: 加工速度顯示面高度 Z3: 上導(dǎo)嘴到工作臺上表面距離（等于 Z3+S+Z5） Z3:用于確定Z3的參數(shù)，該參數(shù)在設(shè)備安裝調(diào)試后，由系統(tǒng)自動測定 S: 上導(dǎo)嘴與工作表面間隙，在工件裝夾完畢后用塞尺測出，一般取0.10.2mm為宜。 Z4: 下導(dǎo)嘴到工作臺上表面距離，該參數(shù)在設(shè)備安裝調(diào)試后由系統(tǒng)自動測定。 Z5: 與程序面對應(yīng)的非程序面高度。,34,錐度A值的定義與所使用的絲半徑偏置方

14、式（G41、G42）及程序面位置有關(guān)，如下圖84所示,35,3. 二次切割加工,二次切割加工：所謂二次切割加工就是預(yù)先留出精加工余量進行第一次切割加工，然后針對留下的精加工余量，把加工條件改為精加工條件，分段縮小偏置量，再進行切割加工。一般可分為15次切割，習(xí)慣上稱為二次切割加工法。 二次切割加工有如下三個目的：,36,1）去掉第一次切割時在起始接頭處 留下的凸起部分 。 2）改善表面粗糙度，逐漸改變每次切割時的電條件，降低單個脈沖能量，使加工表面粗糙度得到改善。 3）提高尺寸精度。經(jīng)過熱處理的材料，內(nèi)部會產(chǎn)生應(yīng)力，這種應(yīng)力在內(nèi)部是處于穩(wěn)定狀態(tài)的，但經(jīng)過線切割放電機加工后，會破壞這種穩(wěn)定狀態(tài)，

15、以至于內(nèi)部應(yīng)力釋放產(chǎn)生變形。因此對進行粗加工后的工件，再進行14次的精加工，不但可改善表面粗糙度，還能修正尺寸精度。圖86給出了FX20線切割加工次數(shù)與表面粗糙度和尺寸精度的關(guān)系。,37,8.2 線切割編程特點,本節(jié)將以日本三菱FX20線切割為例介紹線切割編程的方法和步驟。 FX20編程常用命令字（P107見表8-2） FX20編程常用G代碼（P108見表8-3） FX20編程常用M代碼 （P114見表8-5）,38,表8-2注釋：,1）當(dāng)使用D命令字時，D相當(dāng)于“”，如H50D100 H50=100。 2）根據(jù)不同的電源配置，有不同的電條件。FX20系統(tǒng)為用戶配置定義了499個電條件，實際加

16、工時可根據(jù)工件的厚度、工件材料、及加工要求選擇相應(yīng)的電條件。,39,G代碼列表注釋： 1.每個組別中帶一個*的G代碼，為開機后或執(zhí)行完M02和M30后設(shè)置的缺省狀態(tài)。 2.組別中沒有帶*的G代碼都為模態(tài)命令代碼，即在沒有其它同組別G代碼出現(xiàn)前，該G代碼一直有效。設(shè)備復(fù)位后，模態(tài)G代碼中帶*的G代碼為缺省命令代碼。 3.帶有*的G代碼為非模態(tài)代碼，只在該命令行有效，但對G62和G97，該命令一直保持有效。 4.在同一命令行中，若出現(xiàn)同一組別的多個G代碼，則最后一個G代碼有效。同一命令行中，不同組別的G代碼組合的相容性見表84。,40,常用G代碼格式說明,快速定位（G00） 直線插補（G01） 圓

17、弧插補（G02,G03） 子程序調(diào)用（G22， G23） 工件坐標(biāo)系設(shè)定G43 工件坐標(biāo)系選擇（G54G59） 上、下表面統(tǒng)一圓角定義（G87） 倒直角（c） 倒圓角（R）,41,1）快速定位（G00）,功能：電極絲從當(dāng)前位置，走最短的路徑以最快的速度到指定位置。 格式： G00 Xx1，Yy1，Zz1, Uu1，Vv1 說明：x1, y1, u1, v1 定義了 x, y, u, v 軸的移動坐標(biāo)值。,42,2）直線插補（G01）,G01 電極絲從當(dāng)前位置以指定的速度直線移動到指定位置。 格式： G01 Xx1，Yy1，Zz1, Uu1，Vv1，F(xiàn)f1 ; 說明： x1, y1, u1, v

18、1定義了x, y, u, v 軸的移動坐標(biāo)值，f1定義了進給速度。 例圖8-7 在Z1平面上電極絲從當(dāng)前位置沿直線移動相對增量（10，15），在Z5平面上電極絲從當(dāng)前位置沿直線移動相對增量（20，20），則程序指令為： G91 G01 X10. Y15. U10. V5.,43,G91 G01 X10. Y15. U10. V5.,44,3）圓弧插補（G02,G03）,功能：電極絲從當(dāng)前位置，以指定的速度按圓弧移動到指定位置。 格式1：G02（G03） Xx1 Yy1 Ii1 Jj1 Ff1 格式2：G02（G03） Xx1 Yy1 Rr1 Ff1 格式3：G02（G03） Xx1 Yy1 I

19、i1 Jj1 Qq1 說明：x1,y1定義了終點坐標(biāo)值，i1,j1定義了圓心相對于圓弧起點的增量，r1定義了圓弧半徑。q1定義了Z5面上的圓弧。見圖8-8。,45,圖8-8中由起始點到（X，Y）上下兩不同半徑圓弧段的加工指令為： G90 G03 X10. Y20. I0 J10. Q3.,46,5）子程序調(diào)用（G22， G23）,功 能：G22調(diào)用子程序，G23從子程序返回 格式1：G22 Ll1 Hh1 Pp1 格式2：G22 Ll1 Hh1 Ii1 Jj1 Pp1 說 明：l1是子程序程序號；h1被調(diào)用子程序的起始行號，全部調(diào)用時該參數(shù)可省略；（i1，j1）子程序調(diào)用時的旋轉(zhuǎn)中心；P1重復(fù)

20、調(diào)用次數(shù)，調(diào)用1次時可以省略。 例如：G22 L100 功能：調(diào)用100號子程序1次，從子程序首行開始。,47,6）工件坐標(biāo)系設(shè)定G43,功能：設(shè)置多個工件坐標(biāo)系 格式1：G43 G54 Xx1 Yy1 G54到G59 格式2：G43 G54.1 P00 Xx1 Yy1 P00到P99 說明：G54G59，P00P99可定義106個工件坐標(biāo)系，x1，y1為工件坐標(biāo)系原點在機床坐標(biāo)系中的位置。,48,7）工件坐標(biāo)系選擇（G54G59）,功能：選擇所需的工件坐標(biāo)系 例： G00 G90 G54 X100. Y100. 電極絲從當(dāng)前位置移動到G54坐標(biāo)系的（100，100）位置。,49,8）上、下表

21、面統(tǒng)一圓角定義（G87）,功能：錐度加工時定義Z1、 Z5面具有相同的圓角半徑。 格式：G01（G02/G03） Xx1 Yy1 （ I i1 J j1（R r1）G87 例 G91 G02 X10. Y10. R10. G87 定義Z1、Z5面具有相同的圓角半徑R10。,50,9）倒直角（c）,功 能：在兩條曲線連接處倒角。 格式1：G01 Xx1 Yy1 Cc1 格式2：G02（03） Xx1 Yy1 Ii1 Jj1 （Rr1） Cc1 說 明：x1，y1定義了該程序段幾何元素與下一程序段幾何元素的交點坐標(biāo)，c1定義了倒角長度，若該程序段為圓弧，i1，j1 為圓心相對于圓弧起點的增量或用R

22、r1表示圓弧半徑。,51,例8-6 G91 G01 X100. , C10. X100. Y100.,52,10）倒圓角（R）,功 能：在兩條曲線連接處倒圓角 格式1：G01 Xx1 Yy1 , Rr1 格式2：G02（G03）Xx1 Yy1 Ii1 Jj1 （Rr0） Rr1 說 明：（x1，y1）定義了該程序段幾何元素與下一程序段幾何元素的交點，r1定義了倒圓角的半徑。,53,例8-7 G90 G03 X100. Y100. I-10. J60. R20. G01 X180. Y80.,54,三、FX20編程常用M代碼,FX20編程常用M代碼及意義見表75。,55,M78 M78 M80

23、M82 M84 G90 G92 X0 Y0 G42 G01 X0 Y15. G02 Y-15. I0 J-15. G02 Y15. I0 J15. M01 G40 G00 X0 Y0 M02,56,M78 M78 M80 M82 M84 G90 G92 X0 Y0 G41 G01 X0 Y15. X-15. Y-15. X15. Y15. X0.3 M01 G01 X0 G40 G00 Y0 M02,57,M20 M78 M78 M80 M82 M84 G90 G92 X0 Y0 G42 G01 Y25. X25. Y15. G02 Y-15. I0 J-15. G01 Y-25. X-25.

24、 Y-15. G02 Y15. I0 J15. G01 Y25. X-0.3 M01 G01 X0 G40 G00 Y0 M21 M02,58,M78 M78 M80 M82 M84 G90 G92 X0 Y0 G41 G01 Y-20. G03 X17.321 Y10. I0 J20. G01 X5.774 Y30. X-20. G02 X-30. Y20. I-10. J0 G03 Y-20. I0 J-20. G01 X-0.3 M01 G01 X0 G40 G00 Y0 M02,59,例8-9 已知工件在機床上的安裝位置，工件形狀及尺寸如圖813 所示，編寫該零件的加工程序。,60,L

25、100 M20 M78 M78 M80 M82 M84 G91 G01 G42 Y10. X25. R2. Y-50. R2. X-50. R2. Y50. R2. X24.7 M01 G01 X0.3 G00 G40 Y-10. M21 G23,61,G43 G54 X100. Y-100. G43 G55 X250. Y-100. G43 G56 X100. Y-300. G43 G57 X250. Y-300. G28 X0 Y0 G90 G54 G00 X0 Y0 G22 L100 G90 G55 G00 X0 Y0 G22 L100 G90 G56 G00 X0 Y0 G22 L10

26、0 G90 G57 G00 X0 Y0 G22 L100 M02,62,例8-8 已知一內(nèi)齒輪形狀及尺寸如圖8-12 所示，試編寫該零件線切割加工程序。,8.3 線切割編程舉例,63,L100 M78 M78 M80 M82 M84 G92 X0 Y0 G90 G41 G01 X50. G22 L7 P40 I-50. J0 G40 G00 X0 Y0 M02,64,L7 G03 X54.999 Y0.251 I0 J50. X54.812 Y4.544 I-54.999 J-0.251 X49.810 Y4.358 I-0.644 J-49.996 X49.240 Y8.682 I-49.810 J-4.358 G23 ;,65,練習(xí)與思考,1. 圖8-15 所示為一型孔尺寸圖，試編寫其線切割程序。,66,M78 M78 M