數(shù)控線切割編程(共77張課件)

數(shù)控線切割編程1§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2一、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8－1所示34電極絲4接脈沖發(fā)生器8的負極，并傳過工件5，經(jīng)導(dǎo)輪3在貯絲筒2的換向裝置控制下做往復(fù)移動，工件5通過絕緣板7安裝在工作臺上，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6通過液壓泵9，將水箱10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1發(fā)出的指令，就可以控制步進電機11，驅(qū)動X、Y兩托板移動，從而加工任意曲線輪廓的工件。

5二、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、慢走絲線切割機床之分。

61.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〔300～700m/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〔φ0.1～φ0.2mm〕，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，其加工精度和外表光潔度要比慢走絲差一些。72．慢走絲線切割機床其線電極運行速度較低〔0.5～15m/min〕，而且線電極只能單向運動，不能重復(fù)使用，這樣就防止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0.1～0.35mm。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到達0.001mm，外表粗糙度可以到達1.6μm/Rα。8三、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．加工外表粗糙度及質(zhì)量91．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100mm2/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120mm～500mm。102．加工精度線切割的加工精度主要包括被加工工件的〔1〕形狀精度〔2〕位置精度11〔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〕，以及被加工外表的Z向垂直度。為了獲得較高的形狀精度，要求被加工外表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。12〔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。133．加工外表粗糙度及質(zhì)量電火花線切割加工是在一個在極短時間內(nèi)，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)反響，工件外表重新元素化，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，外表層在熱冷作用下便會形成新質(zhì)層，產(chǎn)生各種應(yīng)力，影響工件的外表質(zhì)量.14慢走絲線切割加工的外表粗糙度常用以下公式表示：

式中：kz——常數(shù)；tk——脈沖寬度〔μs〕；Ip——脈沖峰值電流〔A〕。粗糙度的表征參數(shù)主要有：Ra、Rz、Rmax。15

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161.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

電源電壓171〕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，外表粗糙度卻因此變差。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。182〕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50μs。增大脈寬，外表光潔度會有所上升。193〕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，單個脈沖能量不變那么加工外表的粗糙度也不變。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，切割工件的外表粗糙度會隨之變差。204〕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)的方法，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，但對外表粗糙度的影響不大。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。212.非電參量對加工工藝指標(biāo)的影響1〕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221〕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、加工精度降低和外表粗糙度增大，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外表粗糙度的影響。232〕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。243〕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，但加工外表粗糙度增大。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。254〕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，有利于排屑和消除電解過程中工作液里的正負離子。但假設(shè)是工件太薄，那么易使電極絲抖動，不利于加工精度和外表粗糙度。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，故加工精度和外表粗糙度較好。265〕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)定期更換離子交換樹脂。276〕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8－1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。28五、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

291.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〔如115頁的圖8-12〕。302.錐度加工錐度加工裝置如圖8-2所示。31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：32A: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)嘴到工作臺上外表距離〔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)嘴與工作外表間隙，在工件裝夾完畢后用塞尺測出，一般取0.1～0.2mm為宜。Z4:下導(dǎo)嘴到工作臺上外表距離，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。33錐度A值的定義與所使用的絲半徑偏置方式〔G41、G42〕及程序面位置有關(guān)，如以下圖8－4所示343.二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1～5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：

351〕去掉第一次切割時在起始接頭處留下的凸起局部。2〕改善外表粗糙度，逐漸改變每次切割時的電條件，降低單個脈沖能量，使加工外表粗糙度得到改善。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)，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1～4次的精加工，不但可改善外表粗糙度，還能修正尺寸精度。圖8－6給出了FX20線切割加工次數(shù)與外表粗糙度和尺寸精度的關(guān)系。36§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〕37表8-2注釋：1〕當(dāng)使用D命令字時，D相當(dāng)于“＝〞，如H50D100H50=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。38G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，假設(shè)出現(xiàn)同一組別的多個G代碼，那么最后一個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8－4。39常用G代碼格式說明1〕快速定位〔G00〕2〕直線插補〔G01〕3〕圓弧插補〔G02,G03〕4〕子程序調(diào)用〔G22，G23〕5〕工件坐標(biāo)系設(shè)定G436〕工件坐標(biāo)系選擇〔G54~G59〕7〕上、下外表統(tǒng)一圓角定義〔G87〕8〕倒直角〔c〕9〕倒圓角〔R〕40G40G00Y0由于它利用的是絲電極，因此，只能作輪廓切割加工。4〕電源電壓對加工工藝參數(shù)指標(biāo)的影響帶有**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。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100mm2/min。G90G41G01X50.電源電壓同一命令行中，不同組別的G代碼組合的相容性見表8－4。x,y,u,v軸的移動坐標(biāo)值。4〕電源電壓對加工工藝參數(shù)指標(biāo)的影響G92X0Y0;FX20編程常用G代碼〔P108見表8-3〕G90G41G01X50.編寫該零件線切割加工程序。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100mm2/min。Y15.X0.1〕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：

G00Xx1，Yy1，Uu1，Vv1

說明：x1,y1,u1,v1定義了x,y,u,v軸的移動坐標(biāo)值。

412〕直線插補〔G01〕功能：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：G01Xx1，Yy1，Uu1，Vv1，F(xiàn)f1；說明：x1,y1,u1,v1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〕，那么程序指令為：G91G01X10.Y15.U10.V5.42G91G01X10.Y15.U10.V5.433〕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〕Xx1Yy1Ii1Jj1Ff1格式2：G02〔G03〕Xx1Yy1Rr1Ff1格式3：G02〔G03〕Xx1Yy1Ii1Jj1Qq1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。44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：G91G03X0Y20.I0J10.Q3.454〕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：G22Ll1Hh1Pp1格式2：G22Ll1Hh1Ii1Jj1Pp1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)調(diào)用次數(shù)，調(diào)用1次時可以省略。465〕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：G43G54Xx1Yy1G54到G59格式2：G43G54.1P00Xx1Yy1P00到P99說明：G54~G59，P00~P99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。476〕工件坐標(biāo)系選擇〔G54~G59〕

功能：選擇所需的工件坐標(biāo)系例：G00G90G54X100.Y100.電極絲從當(dāng)前位置移動到G54坐標(biāo)系的〔100，100〕位置。487〕上、下外表統(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〕Xx1Yy1〔Ii1Jj1〔Rr1〕〕G87例G91G02X10.Y10.R10.G87定義Z1、Z5面具有相同的圓角半徑R10。498〕倒直角〔c〕

功能：在兩條曲線連接處倒角。格式1：G01Xx1Yy1Cc1格式2：G02〔03〕Xx1Yy1Ii1Jj1〔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，假設(shè)該程序段為圓弧，i1，j1為圓心相對于圓弧起點的增量或用Rr1表示圓弧半徑。50例8-6G91G01X100.C10.

X100.Y100.519〕倒圓角〔R〕功能：在兩條曲線連接處倒圓角格式1：G01Xx1Yy1Rr1格式2：G02〔G03〕Xx1Yy1Ii1Jj1〔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。52例8-7G90G03X100.Y100.I-10.J60.R20.

G01X180.Y80.53三、FX20編程常用M代碼

FX20編程常用M代碼及意義見表7－5。

54M78M78M80M82M84G90G92X0Y0G42G01X0Y15.G02Y-15.I0J-15.G02Y15.I0J15.M01G40G00X0Y0M0255M78M78M80M82M84G90G92X0Y0G41G01X0Y15.X-15.Y-15.X15.Y15.X0.3M01G01X0G40G00Y0M0256M20M78M78M80M82M84G90G92X0Y0G42G01Y25.X25.Y15.G02Y-15.I0J-15.G01Y-25.X-25.Y-15.G02Y15.I0J15.G01Y25.X-0.3M01G01X0G40G00Y0M21M0257M78M78M80M82M84G90G92X0Y0G41G01Y-20.G03X17.321Y10.I0J20.G01X5.774Y30.X-20.G02X-30.Y20.I-10.J0G03Y-20.I0J-20.G01X-0.3M01G01X0G40G00Y0M0258例8-9工件在機床上的安裝位置，工件形狀及尺寸如圖8－13所示，編寫該零件的加工程序。59L100M20M78M78M80M82M84G91G01G42Y10.X25.R2.Y-50.R2.

X-50.R2.Y50.R2.X24.7M01G01X0.3G00G40Y-10.M21G2360G43G54X100.Y-100.G43G55X250.Y-100.G43G56X100.Y-300.G43G57X250.Y-300.G28X0Y0G90G54G00X0Y0G22L100G90G55G00X0Y0G22L100G90G56G00X0Y0G22L100G90G57G00X0Y0G22L100M0261例8-8一內(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?！?.3線切割編程舉例62L100M78;M78;M80;M82;M84;G92X0Y0;G90G41G01X50.;G22L7P40I-50.

J0;G40G00X0Y0;M02;63L7G03X54.999Y0.251I0J50.;X54.812Y4.544I-54.999J-0.251;X49.810Y4.358I-0.644J-49.996;X49.240Y8.682I-49.810J-4.358;G23;64I0J-20.Y50.G01X180.G01X180.G01X180.1〕當(dāng)使用D命令字時，D相當(dāng)于“＝〞，如H50D100H50=100。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：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。G90G55G00X0Y0功能：在兩條曲線連接處倒角。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。同一命令行中，不同組別的G代碼組合的相容性見表8－4。四、影響加工工藝指標(biāo)的因素G01G41X19.9〕倒圓角〔R〕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。65M78;M78;M80;M82;M84;G90G92X0Y0;