情境七 模具輪廓(面)數(shù)控電火花線切割加工程序的編制

1、數(shù)控電火花線切割編程模塊情境七 模具數(shù)控電火花線切割加工程序的編制任務(wù)三十六 凸模數(shù)控線切割加工程序的編制一、凸模數(shù)控線切割加工程序的編制任務(wù)書，見表361。表361 任務(wù)書情境名稱模具數(shù)控電火花線切割加工程序的編制學(xué)習(xí)目標(biāo)1、掌握階梯軸的加工工藝的制定；2、掌握階梯軸數(shù)控編程技巧與方法。零件名稱凸模材料45鋼毛坯尺寸2000200任務(wù)內(nèi)容：制定階梯軸的加工工藝并編制其加工程序。學(xué)習(xí)指令：快速點定位（G00），直線插補(bǔ)指令（G01），S、F、M等編程指令的使用備注二、學(xué)習(xí)導(dǎo)讀與知識準(zhǔn)備數(shù)控電火花線切割機(jī)床利用電蝕加工原理，采用金屬導(dǎo)線作為工具電極切割工件，以滿足加工要求。機(jī)床通過數(shù)字控制系統(tǒng)的

2、控制，可按加工要求，自動切割任意角度的直線和圓弧。 線切割機(jī)床是采用細(xì)金屬絲作為工具電極，工件和金屬絲各作為一極通上脈沖電壓，當(dāng)金屬絲距工件間隙達(dá)到一定距離后，產(chǎn)生火花放電，使金屬局部氣化而除去金屬材料的一種加工方法。金屬絲采用鉬絲或銅絲。根據(jù)金屬絲行走速度的快慢分為快走絲線切割機(jī)和慢走絲線切割機(jī)。加工原理示意圖如圖361所示。圖361高速線走絲加工原理示意圖數(shù)控電火花線切割加工主要適用于切割淬火鋼、硬質(zhì)合金等金屬材料，特別適用于一般金屬切削機(jī)床難以加工的細(xì)縫槽或形狀復(fù)雜的零件，在模具行業(yè)的應(yīng)用尤為廣泛。 高速走絲線切割機(jī)床的主要技術(shù)性能要求指標(biāo)如表362所示。 表362 高速走絲線切割機(jī)床的

3、主要技術(shù)性能要求指標(biāo) 指標(biāo)項目DK7725EJHCKX012625控制方式微機(jī)、編程、控制一體微機(jī)、編程、控制一體控制代碼格式3B.250250控制臺控制精度0.0010.001加工精度0.010.01切割20mm圓的橢圓度/mm0.010.01工作臺的行程/mm320250320250加工工件的最大厚度300200錐度加工范圍6/100mm6/50mm加工工作表面粗糙度Ra5umRa5um最大加工速度/（mm2/min）74080可用電極絲直徑范圍/mm0.120.250.120.25數(shù)控線切割機(jī)床常用3B程序和國標(biāo)通用ISO代碼程序，我國在2003年以后產(chǎn)生的線切割機(jī)床大多采用ISO代碼格

4、式（及G代碼），以下主要介紹ISO代碼的指令格式及手工編程的方法。編程步驟 1、分析零件圖紙及工藝處理 這一步驟的內(nèi)容包括：對零件圖紙進(jìn)行分析，以明確加工要求，選擇合適的加工路徑和偏移量等。2、工藝處理注意事項（1）工具夾具的設(shè)計和選擇。工具夾具應(yīng)可以反復(fù)使用，所以夾具應(yīng)便于安裝、找正和定位等。（2）正確選擇穿絲孔和進(jìn)刀線、退刀線。穿絲孔是電極相對工件運(yùn)動的起點，同時也是程序執(zhí)行的起點，故也是程序原點。穿絲孔應(yīng)選在容易找正，并在加工過程中便于檢查的位置。為了保證加工精度，穿絲孔的位置應(yīng)設(shè)在工件上。一般為基準(zhǔn)點。進(jìn)刀線和退刀線的選擇同樣也應(yīng)注意。（3）確定合理的偏移量。在加工凸模、凹模時，對精度

5、要求較高，必須考慮鉬絲放電間隙的影響，合理的偏移量應(yīng)根據(jù)鉬絲直徑及機(jī)床參數(shù)來確定。電極絲相當(dāng)于切削加工中的刀具。電極絲應(yīng)具有良好的導(dǎo)電性和抗電蝕性,抗拉強(qiáng)度高、材質(zhì)均勻。常用電極絲有鉬絲、鎢絲、黃銅絲和包芯絲等。鎢絲抗拉強(qiáng)度高，直徑在(0.030.1mm)范圍內(nèi)，一般用于各種窄縫的精加工，但價格昂貴。黃銅絲適合于慢速加工，加工表面粗糙度和平直度較好，蝕屑附著少，但抗拉強(qiáng)度差，損耗大，直徑在0.10.3mm范圍內(nèi)，一般用于慢速單向走絲加工。鉬絲抗拉強(qiáng)度高，適于快速走絲加工，所以我國快速走絲機(jī)床大都選用鉬絲作電極絲，直徑在0.080.2mm范圍內(nèi)。電極絲直徑的選擇應(yīng)根據(jù)切縫寬窄、工件厚度和拐角尺寸

6、大小來選擇。若加工帶尖角、窄縫的小型模具宜選用較細(xì)的電極絲；若加工大厚度工件或大電流切割時應(yīng)選較粗的電極絲。電極絲的主要類型、規(guī)格如下：鉬絲直徑：0.080.2mm ；鎢絲直徑： 0.030.1mm ；黃銅絲直徑：0.10.3mm ；包芯絲直徑：0.10.3mm 。3.數(shù)學(xué)處理在完成工藝處理的工作后，需根據(jù)零件的幾何尺寸計算處運(yùn)動軌跡，即計算處零件的輪廓相鄰幾何交點或切點的坐標(biāo)值，得出幾何元素的起點、終點、圓弧的圓心坐標(biāo)值等。 4.編寫零件加工程序清單，制作控制程序 在控制軟件程序編程窗口下，便于ISO代碼編程，或用APT自動編程制作一個程序。較復(fù)雜的程序一般采用APT自動編程，或用CAD生成

7、DXF文件，再由APT自動編程導(dǎo)入并轉(zhuǎn)換成切割文件。 5.程序校驗 編寫完的加工程序一般要經(jīng)過校驗方能用于正式加工?？赏ㄟ^系統(tǒng)提供畫圖校驗，模擬運(yùn)行等。畫圖校驗主要驗證程序語法，畫出圖形驗證加工零件是否正確，空運(yùn)行是驗證程序?qū)嶋H加工情況。ISO代碼介紹一個數(shù)控系統(tǒng)的零件程序就是一組被送到數(shù)控系統(tǒng)中去的指令和數(shù)據(jù)。一個程序是由遵循一定結(jié)構(gòu)、句法和格式或規(guī)則的語句和命令所組成的。 下面以HCKX320為例來說明ISO代碼的含義及編程使用的方法。一個程序由許多指令語句組成，每個指令語句又由若干個詞組成，詞包括預(yù)備功能、進(jìn)給功能、輔助功能等。詞的組成結(jié)構(gòu)如下： 詞=地址+代碼數(shù)據(jù) 地址地址用字母表示，

8、字母規(guī)定代碼后面數(shù)據(jù)的含義等，其意義見表363.地址意義G預(yù)備功能X 、 Y 、 U 、V表示坐標(biāo)移動的規(guī)定Z 、 J圓心坐標(biāo)的規(guī)定（增量坐標(biāo)指標(biāo)）D偏置量和補(bǔ)償值的規(guī)定A錐度的規(guī)定C加工條件的規(guī)定M輔助功能H導(dǎo)輪與工件之間參數(shù)的規(guī)定代碼和數(shù)據(jù) 代碼和數(shù)據(jù)的輸入格式如下：G（預(yù)備功能）：在預(yù)備功能中，G后輸入的數(shù)據(jù)最多可以為兩位，即0099.例如G00或G97。X、Y、U、V（坐標(biāo)位移的規(guī)定）：X、Y后的輸入數(shù)據(jù)在9999999+9999999um范圍內(nèi)有效，U、V后的輸入數(shù)據(jù)在999999+999999um之間有效，如果是正號則可省略。例如X1000或X1.0I、J（圓心坐標(biāo)的規(guī)定）：I、J

9、后的數(shù)據(jù)為圓心相對于起點的坐標(biāo)增量。D（偏移量和補(bǔ)償值的規(guī)定）：D后的數(shù)據(jù)在0+999999um之間有效。A（錐度的規(guī)定）：A后的數(shù)據(jù)在19999.999之間有效。最小單位為0.001.C（加工條件的規(guī)定）： 用兩位數(shù)格式規(guī)定加工條件，共100個，即C0C99.M（輔助功能）：用兩位數(shù)輸入格式，規(guī)定機(jī)床加工程序的部分開關(guān)。H（機(jī)床參數(shù)規(guī)定）：切割錐度時必須給出的機(jī)床參數(shù)。 H工作厚度：輸入數(shù)值在0+999999um范圍內(nèi)有效。4)語句格式 指令+地址+符號+絕對值或增量值例如，G01 X1000 Y1000.代碼說明MD22EDW快走絲線切割系統(tǒng)常用指令如表364所示。表114 MD22EDW

10、快走絲線切割系統(tǒng)常用指令 代碼意義代碼意義G00快速定位G50消除錐度G01直線插補(bǔ)G51錐度左偏G02順圓插補(bǔ)G52錐度右偏G03逆圓插補(bǔ)G54G59工件坐標(biāo)系設(shè)定G20H程序面到上輪距離G90絕對坐標(biāo)指令G21工作厚度G91相對坐標(biāo)指令G22H程序面到上輪距離G92坐標(biāo)起點設(shè)定指令G80接觸感知指令M01程序暫停G82半程移動指令M02程序結(jié)束G83找正中心指令M05接觸感知解除G84校正中心指令M06子程序調(diào)用G40線徑補(bǔ)償取消M07調(diào)用子程序結(jié)束G41左偏指令G42右偏指令3.線徑補(bǔ)償及錐度加工說明 （1）線徑補(bǔ)償就是用電機(jī)絲直徑的一半（半徑）表示電極路徑的偏移。為了使具有一絲徑的電極

11、絲按理論給定的輪廓尺寸加工時得到一個與之相等的形狀和尺寸，數(shù)控系統(tǒng)電極絲實際走過的軌跡加大或縮小一個補(bǔ)償值，以彌補(bǔ)絲徑和放電間隙尺寸的影響。其小為D=絲半徑+a（放電間隙）如圖362所示為補(bǔ)償指令G41和G42的區(qū)別。程序段常為： G90X Y G41(G42) D G01X Y G01X Y . . . G40X Y M02 Y 其中D后的數(shù)據(jù)為偏移量數(shù)據(jù)。 圖362補(bǔ)償指令G41 和 G42 的區(qū)別 其他指令的格式及用法與加工中心或數(shù)控機(jī)床的基本相同。三、任務(wù)解析如任務(wù)中零件圖所示，按圖中箭頭所示加工軌跡方向，考慮線徑補(bǔ)償，以便對坐標(biāo)編程方式進(jìn)行編程。確定加工路線，根據(jù)圖示零件形狀和尺寸，

12、編程原點選在R10圓弧圓心O處，進(jìn)刀點選在零件下尖角正下方A點處，并延順時針方向切削，其加工方向如圖1110中箭頭所示。1.分別計算各關(guān)鍵點坐標(biāo)。A（0，22）B(0,20) C(0,10) E（0，20）F(30,8.04) G(30,8.04)有公差尺寸的編程計算方法：由于零件的實際尺寸大部分應(yīng)在公差帶的中值附近，因此，對標(biāo)注有公差的尺寸，應(yīng)采用中差尺寸編程，中差尺寸的計算公式為： 中差尺寸=基本尺寸（上偏差下偏差）/2例如：400-0.056編程尺寸為40+(0-0.056)/2=39.972 mm四、任務(wù)實施（零件加工工藝分析與編程）1工裝：采用三爪自定心卡盤夾緊零件的外圓周面。2切割

13、絲的選擇：鉬絲，3程序編制凸模 數(shù)控加工程序清單見表1-4。表1-4凸模 數(shù)控加工程序清單（3）按G點代碼編寫程序如下： O0001 N01 G92 X0.0 Y22.0; 坐標(biāo)設(shè)在O點，起刀點為A點 N02 G42 D0.1;鉬絲直徑若為d=0.18，則放電間隙為0.01 N03 G01 X0.0 Y20.0 刀具補(bǔ)償切入到B點 N04 G01 X0.0 Y10.0; 直線切削至C點 N05 G02; 加工圓弧至D點 X0.0Y10.0I0.0J10.0 N06 G01 X0.0Y20.0；加工直線DE段 N07 G01 X-30.0Y8.04；加工直線DF段 N08 G01 X-30.0Y

14、-8.04; 加工直線FG段 N09 G01 X0.0Y-20.0; 加工直線FB段 N10 G40 X0.0Y-22.0; 取消刀具補(bǔ)償，回到A點M02；程序結(jié)束五、課堂鞏固練習(xí)任務(wù)三十七任務(wù)三十七凸凹模線切割數(shù)控加工程序的編制一、凸凹模線切割數(shù)控加工程序的編制項目任務(wù)書,見表37-1。表37-1項目任務(wù)書情境名稱軸套類零件學(xué)習(xí)目標(biāo)1、掌握階梯軸的加工工藝的制定；2、掌握階梯軸數(shù)控編程技巧與方法。零件名稱凸凹模材料45鋼毛坯尺寸200200任務(wù)內(nèi)容：制定階梯軸的加工工藝并編制其加工程序。學(xué)習(xí)指令：快速點定位（G00），直線插補(bǔ)指令（G01），S、F、M等編程指令的使用備注二、學(xué)習(xí)導(dǎo)讀知識準(zhǔn)備

15、要使數(shù)控電火花線切割機(jī)床按照預(yù)定的要求，自動完成切割加工，就應(yīng)把被加工零件的切割順序、切割方向、切割尺寸等一系列加工信息，按數(shù)控系統(tǒng)要求的格式編制成加工程序，以實現(xiàn)加工。數(shù)控電火花線切割機(jī)床的編程，主要采用以下三種格式編寫：3B格式編制程序、ISO代碼編制程序、計算機(jī)自動編制程序。6.2.1 3B格式編制程序目前，我國數(shù)控線切割機(jī)床常用3B程序格式編程，其格式如表372所示。表372無間隙補(bǔ)償?shù)某绦蚋袷剑ㄈ鼴型）BXBYBJGZ分隔符號X坐標(biāo)值分隔符號Y坐標(biāo)值分隔符號計數(shù)長度計數(shù)方向加工指令1、分隔符號 B 因為X、Y、J均為數(shù)字，用分隔符號（B）將其隔開，以免混淆。2、坐標(biāo)值（X、Y） 一般

16、規(guī)定只輸入坐標(biāo)的絕對值，其單位為m，m以下應(yīng)四舍五入。對于圓弧，坐標(biāo)原點移至圓心，X、Y為圓弧起點的坐標(biāo)值。對于直線（斜線），坐標(biāo)原點移至直線起點，X、Y為終點坐標(biāo)值。允許將X和Y的值按相同的比例放大或縮小。對于平行于X軸或Y軸的直線，即當(dāng)X或Y為零時，X或Y值均可不寫，但分隔符號必 須保留。 3、計數(shù)方向G 選取X方向進(jìn)給總長度進(jìn)行計數(shù)，稱為計X，用Gx表示；選取Y方向進(jìn)給總長度進(jìn)行計數(shù)，稱為計Y，用Gy表示。（1）加工直線 可按圖6.13選?。簗Ye|Xe|時，取Gy； |Xe|Ye|時，取Gx；|Xe|=|Ye|時，取Gx或Gy均可。（2）對于圓弧，當(dāng)圓弧終點坐標(biāo)在圖6.14所示的各個區(qū)

17、域時，若：|Xe|Ye|時，取Gy;|Ye|Xe|時，取Gx；|Xe|=|Ye|時，取Gx或Gy均可。圖371 斜線的計數(shù)方向 圖372圓弧的計數(shù)方向 4、計數(shù)長度J 計數(shù)長度是指被加工圖形在計數(shù)方向上的投影長度（即絕對值）的總和，以m為單位。例1，加工圖6.15所示斜線OA，其終點為A（Xe,Ye）,且YeXe,試確定G和J。因為|Ye|Xe|,OA斜線與X軸夾角大于45時，計數(shù)方向取Gy,斜線OA在Y軸上的投影長度為Ye，故J=Ye。例2，加工圖37-3所示圓弧，加工起點A在第四象限，終點B(Xe,Ye)在第一象限，試確定G和J。因為加工終點靠近Y軸，|Ye|Xe|,計數(shù)方向取Gx; 計數(shù)

18、長度為各象限中的圓弧段在X軸上投影長度的總和，即J=JX1+JX2。例3，加工圖374所示圓弧，加工終點B(Xe,Ye),試確定G和J。因加工終點B靠近X軸，|Xe|Ye|,故計數(shù)方向取Gy，J為各象限的圓弧段在Y軸上投影長度的總和,即J=Jy1+Jy2+Jy3。圖373 例1斜線的G和J圖374例2圓弧的G和J圖375 例3圓弧的G和J5、加工指令Z 加工指令Z是用來表達(dá)被加工圖形的形狀、所在象限和加工方向等信息的?？刂葡到y(tǒng)根據(jù)這些指令，正確選擇偏差公式，進(jìn)行偏差計算，控制工作臺的進(jìn)給方向，從而實現(xiàn)機(jī)床的自動化加工。加工指令共12種，如圖376所示。a）直線加工指令b）坐標(biāo)軸上直線加工指令c

19、）順時針圓弧指令d）逆時針圓弧指令376圖加工指令位于四個象限中的直線段稱為斜線。加工斜線的加工指令分別用L1、L2、L3、L4表示，如圖376 a所示。與坐標(biāo)軸相重合的直線，根據(jù)進(jìn)給方向，其加工指令可按圖376 b選取。加工圓弧時，若被加工圓弧的加工起點分別在坐標(biāo)系的四個象限中，并按順時針插補(bǔ)，如圖376 c所示,加工指令分別用SR1、SR2、SR3、SR4表示；按逆時針方向插補(bǔ)時，分別用NR1、NR2、NR3、NR4表示，如圖376 d所示 。如加工起點剛好在坐標(biāo)軸上，其指令可選相鄰兩象限中的任何一個。6、應(yīng)用舉例例1，加工圖377所示斜線OA,終點A的坐標(biāo)為Xe=17mm,Ye=5mm,

20、寫出加工程序。其程序為：B17000 B5000 B017000GxL1例2，加工圖378所示直線，其長度為21.5mm,寫出其程序。相應(yīng)的程序為： BBB021500GyL2例3，加工如圖379所示圓弧，加工起點的坐標(biāo)為A(-5,0),試編制程序。其程序為： B5000 BB010000GySR2 圖377 加工斜線圖378 加工與軸正方向重合的直線圖379加工半圓弧例4，加工如圖3710所示的1/4圓弧，加工起點A（0.707,0.707），終點為 B(-0.707,0.707)，試編制程序。相應(yīng)的程序為： B707 B707 B001414GxNR1由于終點恰好在45線上，故也可取Gy，

21、則B707 B707 B000586GyNR1例5，加工圖3711所示圓弧，加工起點為A（-2，9），終點為B（9，-2），編制加工程序。圓弧半徑：R=m =9220m 計數(shù)長度：JYAC=9000mJYCD=9220mJYDB=R-2000m =7200m則JY= JYAC+ JYCD+ JYDB=（9000+9220+7220）m =25440m其程序為：B2000 B9000 B025440GyNR2 圖3710加0工1/4圓弧圖3711 加工圓弧段ISO代碼數(shù)控程序編制我國快走絲數(shù)控電火花切割機(jī)床常用的ISO代碼指令，與國際上使用的標(biāo)準(zhǔn)基本一致。常用指令見表374。表374 ISO代碼

22、運(yùn)動指令坐標(biāo)方式指令坐標(biāo)系指令補(bǔ)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(yùn)動指令（1）G00 快速定位指令（2）G01 直線插補(bǔ)指令（3）G02、G03 圓弧插補(bǔ)指令2、坐標(biāo)方式指令G90為絕對坐標(biāo)指令。G91為增量坐標(biāo)指令。3、坐標(biāo)系指令表375 坐標(biāo)系指令G92加工坐標(biāo)系設(shè)置指令加工坐標(biāo)系設(shè)置指令G54加工坐標(biāo)系加工坐標(biāo)系1G55加工坐標(biāo)系加工坐標(biāo)系2G56加工坐標(biāo)系加工坐標(biāo)系3G57加工坐標(biāo)系加工坐標(biāo)系4G58加工坐標(biāo)系加工坐標(biāo)系5G59加工坐標(biāo)系加工坐標(biāo)系64、補(bǔ)償指令、補(bǔ)償指令G40取消間隙補(bǔ)償G41左偏間隙補(bǔ)償，D表示偏移量G42右偏間隙補(bǔ)償，D表示偏移量5、 M代碼M 為

23、系統(tǒng)輔助功能指令，常用M功能指令見表376。 表376 M代碼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M97主程序調(diào)用子程序結(jié)束6、鏡像指令 常用鏡像功能指令見表常用鏡像功能指令見表6.8，詳情參見機(jī)床說明書。，詳情參見機(jī)床說明書。 表表377鏡像指令G05X軸鏡像G06Y軸鏡像G07X、Y軸交換G08X軸鏡像，Y軸鏡像G09X軸鏡像，X、Y軸交換G10Y軸鏡像，X、Y軸交換G11Y軸鏡像，X軸鏡像，X、Y軸交換G12消除鏡像7、錐度指令表表377 錐度指令G50消除錐度G51錐度左偏, A為角度值G52錐度右偏, A為角度值8、坐標(biāo)指令表378 坐標(biāo)指令W下導(dǎo)輪到

24、工作臺面高度H工件厚度S工作臺面到上導(dǎo)輪高度三、任務(wù)解析編制加工圖37-12所示凸凹模（圖示尺寸是根據(jù)刃口尺寸公差及凸凹模配合間隙計算出的平均尺寸）的數(shù)控線切割程序。電極絲直徑為0.1mm的鉬絲，單面放電間隙為0.01mm。下面主要就工藝計算和程序編制進(jìn)行講述。1、確定計算坐標(biāo)系 由于圖形上、下對稱，孔的圓心在圖形對稱軸上，圓心為坐標(biāo)原點（圖3712）。因為圖形對稱于X軸，所以只需求出X軸上半部（或下半部）鉬絲中心軌跡上各段的交點坐標(biāo)值，從而使計算過程簡化。 圖3712圖3713凸凹模編程示意圖2、確定補(bǔ)償距離 補(bǔ)償距離為：R=(0.1/2+0.01)mm=0.06mm 鉬絲中心軌跡，如圖圖3613中雙點劃線所示。3、計算交點坐標(biāo) 將電極絲中心點軌跡劃分成單一的直線或圓弧段。求E點的坐標(biāo)值：因兩圓弧的切點必定在兩圓弧的連心線OO1上。直線OO1的方程為Y=(2.75/3)X。故可求得E點的坐標(biāo)值X、Y為X=-1.570mm Y=-1.493