第三章 電火花線切割

1、1第三章第三章 電火花線切割加工電火花線切割加工23.1 電火花線切割加工的原理、特點及應用電火花線切割加工的原理、特點及應用 1、基本原理：、基本原理：利用移動的細金屬導線（鉬絲或銅絲）利用移動的細金屬導線（鉬絲或銅絲）作電極，對工件進行脈沖火花放電、切割成形。作電極，對工件進行脈沖火花放電、切割成形。 32、電火花加工與電火花線切割加工的比較、電火花加工與電火花線切割加工的比較（1）共同特點）共同特點1）二者的加工原理相同，）二者的加工原理相同，都是通過電火花放電產生的都是通過電火花放電產生的熱來熔解去除金屬的，所以二者加工材料的難易與材料的熱來熔解去除金屬的，所以二者加工材料的難易與材料

2、的硬度無關，加工中不存在顯著的機械切削力。硬度無關，加工中不存在顯著的機械切削力。2）二者的加工機理、生產率、表面粗糙度等工藝規(guī)律）二者的加工機理、生產率、表面粗糙度等工藝規(guī)律基本相似，基本相似，可以加工硬質合金等一切導電材料?？梢约庸び操|合金等一切導電材料。4A、從加工原理來看，、從加工原理來看，電火花加工是將電極形狀電火花加工是將電極形狀復制到工件上的一種工藝方法。在實際中可以加工通復制到工件上的一種工藝方法。在實際中可以加工通孔（穿孔加工）和盲孔（成型加工）（如圖所示）。孔（穿孔加工）和盲孔（成型加工）（如圖所示）。 線切割加工是利用移動的細金屬導線（銅絲或鉬線切割加工是利用移動的細金屬

3、導線（銅絲或鉬絲）做電極，對工件進行脈沖火花放電，切割成型的絲）做電極，對工件進行脈沖火花放電，切割成型的一種工藝方法，如圖一種工藝方法，如圖2 所示。所示。（2）不同特點）不同特點5B、從產品形狀角度看，、從產品形狀角度看，電火花加工必須先用數控加工電火花加工必須先用數控加工等方法加工出與產品形狀相似的電極；線切割加工中產品等方法加工出與產品形狀相似的電極；線切割加工中產品的形狀是通過工作臺按給定的控制程序移動而合成的，只的形狀是通過工作臺按給定的控制程序移動而合成的，只對工件進行輪廓圖形加工，余料仍可利用。對工件進行輪廓圖形加工，余料仍可利用。C、從電極角度看，、從電極角度看，電火花加工必

4、須制作成型用的電極電火花加工必須制作成型用的電極(一般用銅、石墨等材料制作而成一般用銅、石墨等材料制作而成)；線切割加工用移動的細；線切割加工用移動的細金屬導線金屬導線(銅絲或鉬絲銅絲或鉬絲)做電極。做電極。D、從電極損耗角度看，、從電極損耗角度看，電火花加工中電極相對靜止，電火花加工中電極相對靜止，易損耗，故通常采用多個電極加工；而線切割加工中由于易損耗，故通常采用多個電極加工；而線切割加工中由于電極絲連續(xù)移動，使新的電極絲不斷地補充和替換在電蝕電極絲連續(xù)移動，使新的電極絲不斷地補充和替換在電蝕加工區(qū)受到損耗的電極絲，避免了電極損耗對加工精度的加工區(qū)受到損耗的電極絲，避免了電極損耗對加工精度

5、的影響。影響。 6E、從應用角度看、從應用角度看 電火花加工可以加工通孔、盲孔，特別適宜加電火花加工可以加工通孔、盲孔，特別適宜加工形狀復雜的塑料模具等零件的型腔以及刻文字、工形狀復雜的塑料模具等零件的型腔以及刻文字、花紋等花紋等(如圖所示如圖所示)； 線切割加工只能加工通孔，能方便地加工出小線切割加工只能加工通孔，能方便地加工出小孔、形狀復雜的窄縫及各種形狀復雜的零件孔、形狀復雜的窄縫及各種形狀復雜的零件(如圖所如圖所示示)。7F、其他區(qū)別、其他區(qū)別1) 1) 正極性，脈寬小正極性，脈寬?。河捎陔姌O工具是直徑較小的：由于電極工具是直徑較小的細絲，故脈沖寬度、平均電流等不能太大，加工細絲，故脈

6、沖寬度、平均電流等不能太大，加工工藝參數的范圍較小，屬中、精正極性電火花加工藝參數的范圍較小，屬中、精正極性電火花加工，工件常接脈沖電源正極。工，工件常接脈沖電源正極。2) 2) 采用水或水基工作液采用水或水基工作液 不會引燃起火，容易不會引燃起火，容易實現安全無人運轉，但由于工作液的電阻率遠比實現安全無人運轉，但由于工作液的電阻率遠比煤油小，因而在開路狀態(tài)下，仍有明顯的電解電煤油小，因而在開路狀態(tài)下，仍有明顯的電解電流。流。3) 3) 一般沒有穩(wěn)定電弧放電狀態(tài)一般沒有穩(wěn)定電弧放電狀態(tài)。4) 4) 電極與工件之間存在著電極與工件之間存在著“疏松接觸疏松接觸”式輕壓放式輕壓放電現象。電現象。83

7、、電火花線切割加工的應用、電火花線切割加工的應用（1）加工模具）加工模具適用于各種形狀的沖模。此外，還適用于各種形狀的沖模。此外，還可加工擠壓模、粉末冶金模、彎曲模、塑壓模等通常帶錐可加工擠壓模、粉末冶金模、彎曲模、塑壓模等通常帶錐度的模具。度的模具。 9（2）加工電火花成形加工用的電極。）加工電火花成形加工用的電極。穿孔加工用的電極以及帶錐度型腔加工用的電極穿孔加工用的電極以及帶錐度型腔加工用的電極加工微細復雜形狀的電極。加工微細復雜形狀的電極。 10（3）加工零件。）加工零件。n難機加工材料（材料、工藝）難機加工材料（材料、工藝）n試制新產品試制新產品n貴金屬的切割貴金屬的切割113.2

8、線切割加工設備線切割加工設備 1、分類、分類 （1）高速走絲電火花線切割機床（）高速走絲電火花線切割機床（WEDM-HS）。）。 電電極絲作高速往復運動，速度為極絲作高速往復運動，速度為810ms12（2）低速走絲電火花線切割機床（）低速走絲電火花線切割機床（WEDM-LS）。）。電電極絲作低速單向運動，一般走絲速度低于極絲作低速單向運動，一般走絲速度低于0.2ms。 132、線切割加工機床的組成、線切割加工機床的組成加工設備主要由機床本體、脈沖電源、控制系統(tǒng)、工加工設備主要由機床本體、脈沖電源、控制系統(tǒng)、工作液循環(huán)系統(tǒng)和機床附件等幾部分組成。作液循環(huán)系統(tǒng)和機床附件等幾部分組成。 14線切割機

9、床的結構線切割機床的結構一、機床本體一、機床本體床身（單立柱懸臂式床身（單立柱懸臂式 ；雙立柱龍門式雙立柱龍門式 ）坐標工作臺坐標工作臺走絲機構走絲機構錐度加工裝置錐度加工裝置二、脈沖電源二、脈沖電源三、工作液循環(huán)系統(tǒng)三、工作液循環(huán)系統(tǒng)圖3-2往復高速走絲線切割加工設備組成1貯絲筒2走絲溜板3絲架4上滑板5下滑板6床身7電源、控制柜15（1） 機床本體機床本體 床身：床身：一般為鑄件，是坐標工作臺、繞絲機構及絲架的支一般為鑄件，是坐標工作臺、繞絲機構及絲架的支承和固定基礎，應有足夠的強度和剛性。承和固定基礎，應有足夠的強度和剛性。 坐標工作臺：坐標工作臺：通過坐標工作臺與通過坐標工作臺與電極絲

10、的相對運動來完成對零件電極絲的相對運動來完成對零件的加工。一般采用的加工。一般采用“十十” 字滑字滑板、滾動導軌和絲桿傳動副將電板、滾動導軌和絲桿傳動副將電極的旋轉運動轉變?yōu)楣ぷ髋_的直極的旋轉運動轉變?yōu)楣ぷ髋_的直線運動，通過兩個坐標方向各自線運動，通過兩個坐標方向各自的進給移動，可合成獲得各種平的進給移動，可合成獲得各種平面圖形曲線滾跡。面圖形曲線滾跡。16走絲機構：走絲機構：使電極絲以一定的速度運動并保持一定的使電極絲以一定的速度運動并保持一定的張力。張力。 高速走絲機床高速走絲機床的電的電極絲卷繞在貯絲筒極絲卷繞在貯絲筒上，貯絲筒通過聯上，貯絲筒通過聯軸節(jié)與電極相連，軸節(jié)與電極相連，電機可

11、作正反向交電機可作正反向交替運轉，以實現電替運轉，以實現電極絲的重復使用。極絲的重復使用。17 低速走速機床低速走速機床設有新絲放絲卷筒和廢絲卷筒，電極絲只設有新絲放絲卷筒和廢絲卷筒，電極絲只作單向運動。作單向運動。18快慢走絲線切割機床加工快慢走絲線切割機床加工工藝水平比較工藝水平比較快走絲線切割機快走絲線切割機慢走絲線切割機慢走絲線切割機切割速度切割速度（mmmm2 2/min)/min)20201601602020240240加工精度加工精度/mm/mm0.020.020.0050.0050.0050.0050.0020.002表面粗糙度表面粗糙度/m/m1.61.63.23.20.10

12、.11.61.6重復定位精度重復定位精度/mm/mm0.010.010.0020.002最大切割厚度最大切割厚度/mm/mm鋼鋼500500，銅，銅610610400400最小切割寬度最小切割寬度/mm/mm0.040.040.090.090.00450.00450.0140.01419n 錐度切割裝置：錐度切割裝置：切割有落料角的沖模和有斜度的內外切割有落料角的沖模和有斜度的內外表面。表面。 導輪偏移式絲架：導輪偏移式絲架：用于高速走絲線切割機床切割錐度。用于高速走絲線切割機床切割錐度。此法錐度不易過大，否則絲線易拉斷，導輪易磨損，此法錐度不易過大，否則絲線易拉斷，導輪易磨損，工件上有一定圓

13、角。工件上有一定圓角。圖3-5 偏移式絲架實現錐度加工的方法 20 雙坐標聯動裝置：雙坐標聯動裝置：在電極絲有恒張力控制的高速走絲和在電極絲有恒張力控制的高速走絲和低速走絲線切割機床上廣泛采用此類裝置。低速走絲線切割機床上廣泛采用此類裝置。 它主要依靠上導向器作縱橫它主要依靠上導向器作縱橫兩軸兩軸(稱稱u、v軸軸)驅動，與工驅動，與工作臺的作臺的x、y軸在一起構成四軸在一起構成四數控軸同時控制。數控軸同時控制。 這種方式的自由度很大，最這種方式的自由度很大，最大傾斜角一般為大傾斜角一般為5，有，有時甚至時甚至可達到可達到30 50 。 導輪擺動式絲架：導輪擺動式絲架：此法加工錐度不影響導輪磨損

14、。此法加工錐度不影響導輪磨損。21二、線切割加工用的脈沖電源二、線切割加工用的脈沖電源 與電火花加工電源原理上相同，不過受到與電火花加工電源原理上相同，不過受到表面粗糙度和電極絲允許承載電流的限制，線表面粗糙度和電極絲允許承載電流的限制，線切割加工電源的脈寬較窄，單個脈沖能量、平切割加工電源的脈寬較窄，單個脈沖能量、平均電流一般較小。均電流一般較小。 晶體管矩形波脈沖電源晶體管矩形波脈沖電源 高頻分組脈沖電源高頻分組脈沖電源 節(jié)能型脈沖電源節(jié)能型脈沖電源 低速走絲線切割加工的脈沖電源低速走絲線切割加工的脈沖電源221.晶體管矩形波脈沖電源晶體管矩形波脈沖電源控制功率管控制功率管VT的基極以形成

15、脈沖的基極以形成脈沖232.高頻分組脈沖電源高頻分組脈沖電源解決切割速度與粗糙度的矛盾解決切割速度與粗糙度的矛盾24高頻分組脈沖電源原理圖高頻分組脈沖電源原理圖253.節(jié)能型脈沖電源節(jié)能型脈沖電源 利用電感代替電阻，避免發(fā)熱利用電感代替電阻，避免發(fā)熱 電感中剩余電能反輸給電源電感中剩余電能反輸給電源264.4.低速走絲線切割加工的脈沖電源低速走絲線切割加工的脈沖電源特殊性：特殊性： 絲速較低，電蝕產物的排屑效果不佳；絲速較低，電蝕產物的排屑效果不佳； 昂貴的設備，采用鍍鋅的黃銅絲作為電極。昂貴的設備，采用鍍鋅的黃銅絲作為電極。特點：特點： 峰值電流大（峰值電流大（100500A） 脈寬極短（脈

16、寬極短（0.11s)脈沖電源脈沖電源 R-C脈沖電源脈沖電源 晶體管脈沖電源晶體管脈沖電源27工作液循環(huán)系統(tǒng)工作液循環(huán)系統(tǒng)u工作液循環(huán)系統(tǒng)工作液循環(huán)系統(tǒng) 連續(xù)充分供給清潔的工作液，以保證脈沖放電過程穩(wěn)連續(xù)充分供給清潔的工作液，以保證脈沖放電過程穩(wěn)定而順利地進行。定而順利地進行。u工作液的作用工作液的作用 加工介質加工介質 冷卻作用冷卻作用 排除電蝕產物排除電蝕產物28工作液循環(huán)系統(tǒng)工作液循環(huán)系統(tǒng)u快走絲線切割機床的工作液循環(huán)快走絲線切割機床的工作液循環(huán)系統(tǒng)系統(tǒng) 工作液：種類繁多的專用乳化液工作液：種類繁多的專用乳化液 工作液循環(huán)與過濾裝置主要包括：工工作液循環(huán)與過濾裝置主要包括：工作液箱、工作

17、液泵、流量控制閥、進作液箱、工作液泵、流量控制閥、進液管、回液管、過濾網罩等。液管、回液管、過濾網罩等。u慢走絲線切割機床的工作液循環(huán)慢走絲線切割機床的工作液循環(huán)系統(tǒng)系統(tǒng) 工作液：去離子水，精加工時用煤油工作液：去離子水，精加工時用煤油 工作液循環(huán)系統(tǒng)：去離子水系統(tǒng)工作液循環(huán)系統(tǒng)：去離子水系統(tǒng)圖圖 去離子系統(tǒng)去離子系統(tǒng) 濾芯濾芯 過濾筒過濾筒 潔水箱潔水箱污水箱污水箱293.3 線切割加工的控制系統(tǒng)和編程技術線切割加工的控制系統(tǒng)和編程技術 一、控制系統(tǒng)的主要作用一、控制系統(tǒng)的主要作用 （1）按加工要求自動控制電極絲相對于工件的運動軌跡；）按加工要求自動控制電極絲相對于工件的運動軌跡； （2）自

18、動控制伺服進給速度，保證恒定的放電間隙，防止）自動控制伺服進給速度，保證恒定的放電間隙，防止開路和短路來實現對工件的形狀和尺寸加工。開路和短路來實現對工件的形狀和尺寸加工。 二、控制系統(tǒng)的具體功能二、控制系統(tǒng)的具體功能 （1）軌跡控制）軌跡控制即精確控制電極絲相對于工件的運即精確控制電極絲相對于工件的運動軌跡，以獲得所需的形狀和尺寸。動軌跡，以獲得所需的形狀和尺寸。 （2）加工控制）加工控制主要包括對伺服進給速度、電源裝主要包括對伺服進給速度、電源裝置、走絲機構、工作液系統(tǒng)以及其它的機床操作控制。置、走絲機構、工作液系統(tǒng)以及其它的機床操作控制。30 三、數控電火花線切割的控制原理三、數控電火花

19、線切割的控制原理 把圖樣上工件的形狀和尺寸編制成程序指令，通過鍵把圖樣上工件的形狀和尺寸編制成程序指令，通過鍵盤（或使用穿孔紙帶或磁帶）輸給電子計算機，計算機根盤（或使用穿孔紙帶或磁帶）輸給電子計算機，計算機根據輸入指令控制驅動電動機，由驅動電機帶動精密絲桿，據輸入指令控制驅動電動機，由驅動電機帶動精密絲桿，使工件相對于電極絲作軌跡運動。使工件相對于電極絲作軌跡運動。31偏差判斷進給偏差計算終點判斷1、軌跡控制、軌跡控制 常見的工程圖形都可以分解常見的工程圖形都可以分解為為直線直線和和圓弧圓弧或或及其組合及其組合。用數。用數字控制技術來控制直線和圓弧軌字控制技術來控制直線和圓弧軌跡的方法，有逐

20、點比較法、數字跡的方法，有逐點比較法、數字積分法、矢量判別法和最小偏差積分法、矢量判別法和最小偏差法等等。法等等。32 0 xyB直線直線偏差判斷進給偏差計算終點判斷33oxy曲線曲線 偏差判斷進給偏差計算終點判斷342. 加工控制功能加工控制功能(1)進給速度控制進給速度控制 根據加工軌跡自動調整伺服進給速度，保持某一平均放根據加工軌跡自動調整伺服進給速度，保持某一平均放電間隙，使加工穩(wěn)定，提高切割速度和加工精度。電間隙，使加工穩(wěn)定，提高切割速度和加工精度。(2) 短路回退短路回退 記憶路線，原路回退。記憶路線，原路回退。(3) 間隙補償間隙補償 人工編程補償。人工編程補償。 自動補償自動補

21、償(4) 圖形的縮放、旋轉和平移圖形的縮放、旋轉和平移 圖形的切割圖形的切割 旋轉功能：齒輪、電動機定轉子等類零件的編程大大簡旋轉功能：齒輪、電動機定轉子等類零件的編程大大簡化，只要編一個齒形的程序，就可切割出整個齒輪；化，只要編一個齒形的程序，就可切割出整個齒輪； 平移功能：跳步模具的編程。平移功能：跳步模具的編程。35(5) 適應控制適應控制 在工件厚度有變化的場合，能自動改變預置進給速度在工件厚度有變化的場合，能自動改變預置進給速度或電參數或電參數(包括加工電流、脈沖寬度、間隔包括加工電流、脈沖寬度、間隔)，不用人，不用人工調節(jié)就能自動進行高效率，高精度的穩(wěn)定加工。工調節(jié)就能自動進行高效

22、率，高精度的穩(wěn)定加工。(6) 自動找中心自動找中心 使孔中的電極絲自動找正后停止在孔中心處。使孔中的電極絲自動找正后停止在孔中心處。(7) 信息顯示信息顯示 可動態(tài)顯示程序號、計數長度等軌跡參數，較完善地可動態(tài)顯示程序號、計數長度等軌跡參數，較完善地采用計算機采用計算機CRT屏幕顯示，還可以顯示電規(guī)準參數和屏幕顯示，還可以顯示電規(guī)準參數和切割軌跡圖形以及加工時間、耗電量等。切割軌跡圖形以及加工時間、耗電量等。2.加工控制功能加工控制功能36 目前線切割機床都有計算機自動編程功能，即可以將目前線切割機床都有計算機自動編程功能，即可以將線切割加工的軌跡圖形自動生成機床能夠識別的程序。線切割加工的軌

23、跡圖形自動生成機床能夠識別的程序。線切割程序與其它數控機床的程序相比，有如下特點：線切割程序與其它數控機床的程序相比，有如下特點： 二、電火花線切割編程要點二、電火花線切割編程要點 （1）線切割程序普遍較短，很容易讀懂。）線切割程序普遍較短，很容易讀懂。（2）國內線切割程序常用格式有）國內線切割程序常用格式有3B（個別擴充為（個別擴充為4B或或5B）格式和）格式和ISO格式。其中慢走絲機床普遍采用格式。其中慢走絲機床普遍采用ISO格式，格式，快走絲機床大部分采用快走絲機床大部分采用3B格式，格式，其發(fā)展趨勢是采用其發(fā)展趨勢是采用ISO格格式。式。 37 1、線切割、線切割3B代碼程序格式代碼程

24、序格式線切割加工軌跡圖形是由直線和圓弧組成的，它線切割加工軌跡圖形是由直線和圓弧組成的，它們的們的3B程序指令格式為：程序指令格式為：B x B y B J G Z。 注：注： B分隔符，它的作用是將分隔符，它的作用是將X、Y、J數碼區(qū)分開來；數碼區(qū)分開來；X、Y切割的起點或終點坐標值（切割的起點或終點坐標值（絕對值絕對值）；）； J加工線段的計數長度（切割長度在加工線段的計數長度（切割長度在x或或y軸上的軸上的投投影長度影長度）；）； G加工線段的加工線段的計數方向計數方向； Z加工指令，分為加工指令，分為直線直線L和和圓弧圓弧R兩大類。兩大類。 B X B Y B J G Z 分隔符 X坐

25、標值 分隔符 Y 坐標值 分隔符 計數長度 計數方向 加工指令 38 （1） x，y值的確定值的確定 A、以直線的起點為原點，建立正常的直角坐標系，、以直線的起點為原點，建立正常的直角坐標系，x，y表示表示直線終點的坐標絕對值直線終點的坐標絕對值，單位為，單位為m。 B、在直線、在直線3B代碼中，代碼中，x，y值主要是確定該直線的值主要是確定該直線的斜率，所以可將直線終點坐標的絕對值除以它們的最大斜率，所以可將直線終點坐標的絕對值除以它們的最大公約數作為公約數作為x，y的值，以簡化數值。的值，以簡化數值。C、若直線與、若直線與X或或Y軸重合，為區(qū)別一般直線，軸重合，為區(qū)別一般直線，x，y均可寫

26、作均可寫作0也可以不寫。也可以不寫。2、 直線的直線的3B代碼編程代碼編程39（2）計數方向）計數方向G的確定的確定G用來確定加工時的計數方向，分用來確定加工時的計數方向，分Gx和和Gy。直線編程的。直線編程的計數方向的選取方法是：以要加工的直線的起點為原點，計數方向的選取方法是：以要加工的直線的起點為原點，建立直角坐標系，建立直角坐標系，取該直線終點坐標絕對值大的坐標軸為取該直線終點坐標絕對值大的坐標軸為計數方向。計數方向。具體確定方法為：具體確定方法為： 若終點坐標為（若終點坐標為（xe，ye），令），令x=|xe|，y=|ye|，若，若yx，則，則G=Gy （如圖（如圖b所示）；所示）；

27、 若若y=x，則在一、三象限取，則在一、三象限取G=Gy，在二、四象限取，在二、四象限取G=Gx。（如圖如圖c所示所示） 由上可見，計數方向的確定以由上可見，計數方向的確定以45線為界，取與終點處線為界，取與終點處走向較平行的軸作為計數方向，具體可參見圖走向較平行的軸作為計數方向，具體可參見圖c。41 （3）計數長度）計數長度J的確定的確定 J為計數長度，以為計數長度，以m為單位。為單位。J的取值方法為：由的取值方法為：由計數方向計數方向G確定投影方向，若確定投影方向，若G=Gx，則將直線向，則將直線向X軸軸投投影得到長度的絕對值影得到長度的絕對值即為即為J的值；若的值；若G=Gy，則將直線向

28、，則將直線向Y軸投影得到長度的絕對值即為軸投影得到長度的絕對值即為J的值。的值。（4）加工指令）加工指令Z的確定的確定 加工指令加工指令Z按照直線走向和終點的坐標不同可分為按照直線走向和終點的坐標不同可分為L1、L2、L3、L4，其中與，其中與+X軸重合的直線算作軸重合的直線算作L1，與，與-X軸重合的直線算作軸重合的直線算作L3，與，與+Y軸重合的直線算作軸重合的直線算作L2，與，與-Y軸重合的直線算作軸重合的直線算作L4，具體可參考圖，具體可參考圖a、b。XYYXL1L3L4L2L2L1L3L4(a)(b)42上圖上圖 a 的的3B代碼代碼直線 B X B Y B J G Z CA B 1

29、 B 1 B 100000 Gy L3 AC B 1 B 1 B 100000 Gy L1 BA B 0 B 0 B 100000 Gx L3 AB100100C(a)ACXY(b)YAC(c)XYXAB(d)43 （1）x，y值的確定值的確定以圓弧的圓心為原點，建立正常的直角坐標系，以圓弧的圓心為原點，建立正常的直角坐標系，x，y表示表示圓弧起點坐標的絕對值圓弧起點坐標的絕對值，單位為，單位為m。(a)B(40 , 30)J3J2J1YXA(30 , 40)由于yxGGy由于yxGGxA(30 , 40)(40 , 30)J3BXX(b)(c)GyGyGxGxYYJ2J1 圖圖a中，中，x=

30、30000，y=40000；圖；圖b中，中，x=40000，y=30000。 2、 圓弧的圓弧的3B代碼編代碼編程程44 G用來確定加工時的計數方向，分用來確定加工時的計數方向，分Gx和和Gy。 圓弧編程的計數方向的選取方法是：圓弧編程的計數方向的選取方法是：以某圓心為原以某圓心為原點建立直角坐標系，取終點坐標絕對值小的軸為計數方點建立直角坐標系，取終點坐標絕對值小的軸為計數方向。向。（2）計數方向）計數方向G的確定的確定(a)B(40 , 30)J3J2J1YXA(30 , 40)由于yxGGy由于yxGGxA(30 , 40)(40 , 30)J3BXX(b)(c)GyGyGxGxYYJ2

31、J145具體確定方法為：若圓弧終點坐標為（具體確定方法為：若圓弧終點坐標為（xe，ye），令），令x=|xe|，y=|ye|，若，若yx，則，則G=Gx （圖（圖 b）；若）；若y=x，則，則Gx、Gy均可。均可。由上可見，圓弧計數方向由圓弧終點的坐標絕對值由上可見，圓弧計數方向由圓弧終點的坐標絕對值大小決定，其確定方法與直線剛好相反大小決定，其確定方法與直線剛好相反（圖（圖c）。）。 （2）計數方向）計數方向G的確定的確定(a)B(40 , 30)J3J2J1YXA(30 , 40)由于yxGGy由于yxGGxA(30 , 40)(40 , 30)J3BXX(b)(c)GyGyGxGxYYJ

32、2J146 圓弧編程中圓弧編程中J的取值方法為：由計數方向的取值方法為：由計數方向G確定投確定投影方向，若影方向，若G=Gx，則將圓弧向，則將圓弧向X軸投影；若軸投影；若G=Gy，則，則將圓弧向將圓弧向Y軸投影。軸投影。J值為各個象限圓弧投影長度絕對值為各個象限圓弧投影長度絕對值的和。值的和。如在圖如在圖a、b中，中，J1、J2、J3大小分別如圖中所大小分別如圖中所示，示，J=|J1|+|J2|+|J3|。 （4）加工指令）加工指令Z的確定的確定加工指令加工指令Z按照第一步進入的象限可分為按照第一步進入的象限可分為R1、R2、R3、R4；按切割的走向可分為順圓；按切割的走向可分為順圓S和逆圓和

33、逆圓N，于是共，于是共有有8種指令：種指令：SR1、SR2、SR3、SR4、NR1、NR2、NR3、NR4，具體可參考圖，具體可參考圖a、b。 （3）計數長度）計數長度J的確定的確定(a)B(40 , 30)J3J2J1YXA(30 , 40)由于yxGGy由于yxGGxA(30 , 40)(40 , 30)J3BXX(b)(c)GyGyGxGxYYJ2J1XYYXSR4SR1SR2SR3NR2NR3NR4NR1(a)(b)473B編程要點編程要點X YJGZ直線直線 終點相對于起點終點相對于起點 線段在計數方向上的投線段在計數方向上的投影影GXGYL1 L2 L3 L4圓弧圓弧 起點相對于圓

34、心起點相對于圓心 各圓弧段在計數方向上各圓弧段在計數方向上投影絕對值之和投影絕對值之和GXGYSR1SR2SR3SR4NR1NR2NR3NR4B X B Y B J G Z 分隔符 X坐標值 分隔符 Y 坐標值 分隔符 計數長度 計數方向 加工指令 3B程序指令格式：程序指令格式：BxByBJGZ 48例1：請寫出下圖所示軌跡的3B程序。編程圖形XJ1J4J3J2YY( a )A(30 , 40)B(40 , 30)J3J4B(40 , 30)X( b )J2 J1A(30 , 40)解：圖a中起點為A，終點為B。故其3B程序為：B30000B40000B130000Gy NR1J=J1+J2

35、+J3+J4 =10000+50000+50000+20000 =13000049編程圖形XJ1J4J3J2YY( a )A(30 , 40)B(40 , 30)J3J4B(40 , 30)X( b )J2J1A(30 , 40)解：圖b中起點為B，終點為Z。故其3B程序為：B40000B30000B170000Gx SR4J=J1+J2+J3+J4 =40000+50000+50000+30000 =17000050例例2：用：用3B代碼編制加工代碼編制加工圖圖3-15所示的線切割加工程序所示的線切割加工程序（不考慮切入路線），加工方（不考慮切入路線），加工方向沿向沿ABCDA進行。進行。圖

36、圖3-15 切割圖形切割圖形 解：解： （1）直線）直線AB：BBB40000GxL1（2）斜線）斜線BC：B1B9B90000GyL1（3）圓?。﹫A弧CD：B30000B40000B60000GxNR1（4）斜線）斜線DA：B1B9B90000GyL451例例3：用：用3B代碼編制加工圖代碼編制加工圖a所示的線切割加工程序。所示的線切割加工程序。已知線切割加工用的電極絲直徑為已知線切割加工用的電極絲直徑為0.18 mm，單邊放電，單邊放電間隙為間隙為0.01 mm，圖中，圖中A點為穿絲孔，加工方向沿點為穿絲孔，加工方向沿ABCDEFGHA進行。進行。線切割切割圖形線切割切割圖形 GFEDCB

37、HA80340R20(a) 零件圖(b) 鉬絲軌跡圖GFHBACDE52解：（1）分析。現用線切割加工凸模狀的零件圖，實際加工中由于鉬絲半徑和放電間隙的影響，鉬絲中心運行的軌跡形狀如圖 b中虛線所示，即加工軌跡與零件圖相差一個補償量，補償量的大小為在加工中需要注意的是EF圓弧的編程，圓弧EF（圖a所示）與圓弧EF（圖b所示）有較多不同點，它們的特點比較如下表所示。圓弧EF和EF特點比較表53（2）計算并編制圓弧EF的3B代碼。在圖 b中，最難編制的是圓弧EF，其具體計算過程如下：以圓弧EF的圓心為坐標原點，建立直角坐標系，則E點的坐標為： mm1 . 0YEmmXE9 .191 . 0) 1

38、. 020(22 根據對稱原理可得F的坐標為(-19.900，0.1)。 根據上述計算可知圓弧EF的終點坐標的Y的絕對值小，所以計數方向為Y。 圓弧EF在第一、二、三、四象限分別向Y軸投影得到長度的絕對值分別為0.1 mm、19.9 mm、19.9 mm、0.1 mm，故J=40000。 54圓弧EF首先在第一象限順時針切割，故加工指令為SR1。由上可知，圓弧EF的3B代碼為E F B 19900 B 100 B 40000 G Y SR 1 （3）經過上述分析計算，可得軌跡形狀的3B程序，如下表所示。 55切割軌跡3B程序563.4 切割加工的主要工藝指標及其影響因素切割加工的主要工藝指標及

39、其影響因素 3.4.1 線切割加工的主要工藝指標線切割加工的主要工藝指標 （2）表面粗糙度）表面粗糙度 與電火花加工表面粗糙度一樣，我國和歐洲常用輪廓與電火花加工表面粗糙度一樣，我國和歐洲常用輪廓算術平均偏差算術平均偏差Ra（m）來表示。）來表示。 （1）切割速度）切割速度 在保持一定的表面粗糙度的切割過程中，單位時間內在保持一定的表面粗糙度的切割過程中，單位時間內電極絲中心線在工件上切過的面積總和稱為切割速度，單電極絲中心線在工件上切過的面積總和稱為切割速度，單位為位為mm2min。 57 （3）電極絲損耗量）電極絲損耗量 對高速走絲機床，用電極絲在切割對高速走絲機床，用電極絲在切割1000

40、0mm2面積后面積后電報絲直徑的減少量來表示。切割電報絲直徑的減少量來表示。切割10000mm2后，銅絲直后，銅絲直徑減小不應大于徑減小不應大于0.01mm。 （4）加工精度）加工精度 加工精度是指所加工工件的尺寸精度、形狀精度加工精度是指所加工工件的尺寸精度、形狀精度（如直線度、平面度、圓度等）和位置精度（如平行度、（如直線度、平面度、圓度等）和位置精度（如平行度、垂直度、傾斜度等）的總稱。垂直度、傾斜度等）的總稱。 58圖3-13線切割表面黑白條紋及其切縫形狀a)電極絲往復運動產生的黑白條紋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電極絲運動方向2微凹的黑色部分3微凸的白色

41、部分線切割的黑白紋線切割的黑白紋形成原因：形成原因：電極絲換向造成出入口工作液供應和蝕除產物排除情況不同：電極絲換向造成出入口工作液供應和蝕除產物排除情況不同： 入口：工作液供應充分，冷卻條件好，蝕除量大，產物排入口：工作液供應充分，冷卻條件好，蝕除量大，產物排除差，碳沉積多形成黑紋除差，碳沉積多形成黑紋 出口：工作液少，蝕除量小，產物排除好，碳沉積少形成出口：工作液少，蝕除量小，產物排除好，碳沉積少形成白紋白紋593.4.2 影響線切割加工工藝指標的主要因素影響線切割加工工藝指標的主要因素 （1）脈沖寬度。）脈沖寬度。脈沖寬度加大，加工速度提高，粗糙脈沖寬度加大，加工速度提高，粗糙度變差。度

42、變差。 （2）脈沖間隔。）脈沖間隔。減小脈沖間隔，會提高脈沖頻率，單減小脈沖間隔，會提高脈沖頻率，單位時間內放電次數增多，平均電流增大，從而提高了切位時間內放電次數增多，平均電流增大，從而提高了切割速度。割速度。 （3）開路電壓。）開路電壓。開路電壓提高，加工間隙增大，排屑容開路電壓提高，加工間隙增大，排屑容易，切割速度和加工穩(wěn)定性提高，但會造成電機絲振動，易，切割速度和加工穩(wěn)定性提高，但會造成電機絲振動，加快絲損。加快絲損。1、電參數的影響、電參數的影響 60（4）放電峰值電流。）放電峰值電流。放電峰值電流增大，單個脈沖能放電峰值電流增大，單個脈沖能量增多，工件放電痕跡增大，故切割速度迅速提

43、高，量增多，工件放電痕跡增大，故切割速度迅速提高，表面粗糙度數值增大，電極絲損耗增大，甚至斷絲，表面粗糙度數值增大，電極絲損耗增大，甚至斷絲，加工精度有所下降。加工精度有所下降。（5）放電波形。）放電波形。電流波形的前沿上升比較緩慢時，電電流波形的前沿上升比較緩慢時，電極絲損耗較少。極絲損耗較少。（6）極性。）極性。線切割加工因脈寬較窄，所以都線切割加工因脈寬較窄，所以都用正極性用正極性加工，加工，否則切割速度變低且電極絲損耗增大。否則切割速度變低且電極絲損耗增大。 61 綜上所述，電參數對線切割電火花加工的工藝指綜上所述，電參數對線切割電火花加工的工藝指標的影響有如下規(guī)律：標的影響有如下規(guī)律

44、：p 加工速度隨著加工峰值電流、脈沖寬度的增大和脈沖加工速度隨著加工峰值電流、脈沖寬度的增大和脈沖間隔的減小而提高，間隔的減小而提高，即加工速度隨著加工平均電流的即加工速度隨著加工平均電流的增加而提高。實驗證明，增大峰值電流對切割速度的增加而提高。實驗證明，增大峰值電流對切割速度的影響比用增大脈寬的辦法顯著。影響比用增大脈寬的辦法顯著。p 加工表面粗糙度數值隨著加工峰值電流、脈沖寬度的加工表面粗糙度數值隨著加工峰值電流、脈沖寬度的增大及脈沖間隔的減小而增大，增大及脈沖間隔的減小而增大，不過脈沖間隔對表面不過脈沖間隔對表面粗糙度影響較小。粗糙度影響較小。 621）電極絲及其移動速度對工藝指標的影

45、響）電極絲及其移動速度對工藝指標的影響 材料：鉬絲；銅絲材料：鉬絲；銅絲 直徑：切縫寬度，允許的峰值電流直徑：切縫寬度，允許的峰值電流 速度：工作液進入，電蝕產物排除，絲損速度：工作液進入，電蝕產物排除，絲損 恒張力系統(tǒng)：減少絲振恒張力系統(tǒng)：減少絲振2）工件厚度及材料對工藝指標的影響）工件厚度及材料對工藝指標的影響 厚度：厚度： 薄板：排屑容易，選寬脈沖，窄脈間薄板：排屑容易，選寬脈沖，窄脈間 厚板：排屑不易，選窄脈沖，寬脈間厚板：排屑不易，選窄脈沖，寬脈間2、非電參數的影響、非電參數的影響 632）工件厚度及材料對工藝指標的影響）工件厚度及材料對工藝指標的影響 材料：材料： 切割性能好（鋁、

46、銅、淬火鋼），切割性能好（鋁、銅、淬火鋼）， 切割性能中（硬質合金）；切割性能中（硬質合金）； 切割性能差（不銹鋼、磁鋼、未淬火鋼）切割性能差（不銹鋼、磁鋼、未淬火鋼）3）預置進給速度對工藝指標的影響）預置進給速度對工藝指標的影響 預置進給速度太快：預置進給速度太快： 預置進給速度太慢：預置進給速度太慢：2、非電參數的影響、非電參數的影響 64四、合理選擇電參數四、合理選擇電參數1. 要求切割速度高時要求切割速度高時 空載電壓高，短路電流大，脈沖寬度大空載電壓高，短路電流大，脈沖寬度大2. 要求表面粗糙度好時要求表面粗糙度好時 脈寬小、脈間適當、峰值電壓低、峰值電流小脈寬小、脈間適當、峰值電壓

47、低、峰值電流小 分組脈沖分組脈沖3. 要求電極絲損耗小時要求電極絲損耗小時 脈沖電流波形前沿上升緩慢脈沖電流波形前沿上升緩慢4. 要求切割厚工件時要求切割厚工件時 矩形波、高電壓、大電流、大脈寬、大脈間。矩形波、高電壓、大電流、大脈寬、大脈間。65五、合理調整變頻進給的方法五、合理調整變頻進給的方法1. 用示波器觀察和分析加工狀態(tài)的方法用示波器觀察和分析加工狀態(tài)的方法2. 用電壓表和電流表觀察分析加工狀態(tài)的方法用電壓表和電流表觀察分析加工狀態(tài)的方法3. 按加工電流和短路電流的比值按加工電流和短路電流的比值調節(jié)調節(jié)4. 計算出不同空載電壓時不同的計算出不同空載電壓時不同的值值661.1.用示波器

48、觀察和分析加工狀態(tài)的方法用示波器觀察和分析加工狀態(tài)的方法1) 進給速度過高進給速度過高(過跟蹤過跟蹤)。2) 進給速度過低進給速度過低(欠跟蹤欠跟蹤)。3) 進給速度稍低進給速度稍低(欠佳跟蹤欠佳跟蹤)。4) 進給速度適宜進給速度適宜(正常跟蹤正常跟蹤)。圖3-14加工時的幾種波形a)過跟蹤b)欠跟蹤c)正常跟蹤67表3-2根據進給狀態(tài)調整變頻的方法實頻狀態(tài)實頻狀態(tài)進給狀態(tài)進給狀態(tài)加工面狀加工面狀況況切割速度切割速度電極絲電極絲變頻調整變頻調整過跟蹤過跟蹤慢而穩(wěn)慢而穩(wěn)焦褐色焦褐色低低略焦，老略焦，老化快化快應減慢進應減慢進給速度給速度欠跟蹤欠跟蹤忽慢忽快忽慢忽快不均勻不均勻不光潔不光潔易出深痕

49、易出深痕低低易燒絲，易燒絲，絲上絲上有白斑傷有白斑傷痕痕應加快進應加快進給速度給速度欠佳跟蹤欠佳跟蹤慢而穩(wěn)慢而穩(wěn)略焦褐，略焦褐，有條紋有條紋較快較快焦色焦色應稍增加應稍增加進給速度進給速度最佳跟蹤最佳跟蹤很穩(wěn)很穩(wěn)發(fā)白，光發(fā)白，光潔潔最快最快發(fā)白，老發(fā)白，老化慢化慢不需再調不需再調整整682. 用電壓表和電流表觀察分析加工狀態(tài)的方法用電壓表和電流表觀察分析加工狀態(tài)的方法 電流、電壓表指示針應平穩(wěn)不動或僅左右輕微、緩電流、電壓表指示針應平穩(wěn)不動或僅左右輕微、緩慢地擺動，而非急速來回并以較大幅度擺動，否則慢地擺動，而非急速來回并以較大幅度擺動，否則表示加工狀態(tài)不穩(wěn)定，難以保證加工精度和正常加表示加工狀態(tài)不穩(wěn)定，難以保證加工精度和正常加工速度，并且會引起斷絲。工速度，并且會引起斷絲。 電流表指針如果經常向下搖擺電流表指針如果經常向下搖擺(平均電流指示值減平均電流指示值減小小)，說明加工狀態(tài)偏開路，進給欠跟蹤，應將跟蹤，說明加工狀態(tài)偏開路，進給欠跟蹤，應將跟蹤速度調快；若經常向上搖擺速度調快；若經常向上搖擺(平均電流指示值增大平均電流指示值增大)，則說明加工狀態(tài)偏短路，屬于進給過跟蹤狀態(tài)，應則說明加工狀態(tài)偏短路，屬于進給過跟蹤狀態(tài)，應將跟蹤速度調慢。將跟蹤速度調慢。69按加工電流和短路電流的比值按加工電流和短路電流的比值調節(jié)調節(jié) 無論工件材料、