电火花线切割加工ppt课件.ppt

电火花线切割加工电火花线切割加工一一.电火花线切割加工的原理电火花线切割加工的原理 电火花线切割加工与电火花成形加工的基本原电火花线切割加工与电火花成形加工的基本原理一样，都是基于电极间脉冲放电时的电火花腐理一样，都是基于电极间脉冲放电时的电火花腐蚀原理，实现零部件的加工。不同的是，电火花蚀原理，实现零部件的加工。不同的是，电火花线切割加工不需要制造复杂的成形电极，而是利线切割加工不需要制造复杂的成形电极，而是利用移动的细金属丝（钼丝或铜丝）作为工具电极，用移动的细金属丝（钼丝或铜丝）作为工具电极，工件按照预定的轨迹运动，工件按照预定的轨迹运动，“切割切割”出所需要的出所需要的各种尺寸和形状。各种尺寸和形状。第一节第一节 电火花线切割加工的原理、特点、应用电火花线切割加工的原理、特点、应用二、特点二、特点1 1）不需要制造复杂的成形电极、工件材料的预加工量少。）不需要制造复杂的成形电极、工件材料的预加工量少。2 2）能够方便快捷地加工薄壁、窄槽、异形孔等复杂结构零件。）能够方便快捷地加工薄壁、窄槽、异形孔等复杂结构零件。3 3）一般采用精规准一次加工成形，在加工过程中大都不需要转）一般采用精规准一次加工成形，在加工过程中大都不需要转换加工规准。换加工规准。4 4）由于采用移动的长电极丝进行加工，使单位长度电极丝的损）由于采用移动的长电极丝进行加工，使单位长度电极丝的损耗较少，从而对加工精度的影响比较小。耗较少，从而对加工精度的影响比较小。5 5）工作液多采用水基乳化液，很少使用煤油，不易引燃起火，）工作液多采用水基乳化液，很少使用煤油，不易引燃起火，容易实现安全无人操作运行。容易实现安全无人操作运行。6 6）只对工件进行图形轮廓加工，余料还可利用。）只对工件进行图形轮廓加工，余料还可利用。7 7）脉冲电源的加工电流较小，脉宽较窄，属于中、精加工范畴。）脉冲电源的加工电流较小，脉宽较窄，属于中、精加工范畴。三、应用三、应用1 1）适用于各种形式的冲裁模及挤压模、粉末冶金模、）适用于各种形式的冲裁模及挤压模、粉末冶金模、塑压模等。塑压模等。2 2）高硬度材料零件和特殊结构零件的加工。如电子器）高硬度材料零件和特殊结构零件的加工。如电子器件、仪器仪表、电机电器、钟表等零件。件、仪器仪表、电机电器、钟表等零件。3 3）特殊形状零件的加工。微细孔槽、任意曲线、窄缝。）特殊形状零件的加工。微细孔槽、任意曲线、窄缝。4 4）加工电火花成形加工用的铜、铜钨、银钨合金等材）加工电火花成形加工用的铜、铜钨、银钨合金等材料电极。料电极。5 5）加工成型刀、样板。）加工成型刀、样板。6 6）各种导电材料，特别是稀有贵重金属的切断。）各种导电材料，特别是稀有贵重金属的切断。第二节第二节 电火花线切割加工机床电火花线切割加工机床 电火花线切割加工设备主要由机床本体、脉冲电源、电火花线切割加工设备主要由机床本体、脉冲电源、控制系统、工作液循环系统和机床附件等几部分组成。控制系统、工作液循环系统和机床附件等几部分组成。一、机床本体一、机床本体 机床本体由床身、坐标工作台、运丝机构、丝架、工作液机床本体由床身、坐标工作台、运丝机构、丝架、工作液箱、附件和夹具等几部分组成。箱、附件和夹具等几部分组成。1.1.机床床身：一般为铸件、是坐标工作台、走丝机构及丝架机床床身：一般为铸件、是坐标工作台、走丝机构及丝架的支承和固定基础。的支承和固定基础。2.2.坐标工作台：一般采用坐标工作台：一般采用“十十”字滑板、滚动导轨和丝杆传字滑板、滚动导轨和丝杆传动副将电动机的旋转运动变为工作台的直线运动，通过两个动副将电动机的旋转运动变为工作台的直线运动，通过两个坐标方向各自的进给移动，可合成获得各种平面图形曲线轨坐标方向各自的进给移动，可合成获得各种平面图形曲线轨迹。迹。 主要有拖板、导轨、丝杆运动副、齿轮或蜗轮传动副四部主要有拖板、导轨、丝杆运动副、齿轮或蜗轮传动副四部分组成。分组成。 拖板：有上拖板、中拖板、下拖板、工作台四部分组成。拖板：有上拖板、中拖板、下拖板、工作台四部分组成。 坐标工作台依靠拖板在导轨上运动，实现坐标工作台依靠拖板在导轨上运动，实现X-YX-Y方向运动。方向运动。 导轨：坐标工作台的纵、横拖板是沿着导轨往复移动。导轨：坐标工作台的纵、横拖板是沿着导轨往复移动。因此对导轨的精度、刚度和耐磨性有较高的要求。此外导轨因此对导轨的精度、刚度和耐磨性有较高的要求。此外导轨还应使拖板运动灵活、平稳。还应使拖板运动灵活、平稳。 丝杆传动副：将传动电机的旋转运动改变为拖板的直线丝杆传动副：将传动电机的旋转运动改变为拖板的直线位移运动。位移运动。 齿轮副或蜗轮副：步进电机与丝杆间的传动通常是采用齿轮副或蜗轮副：步进电机与丝杆间的传动通常是采用齿轮副来实现。步进电机主轴上的主动齿轮改变转动方向时，齿轮副来实现。步进电机主轴上的主动齿轮改变转动方向时，会出现传动空程，应采取措施减少或消除齿轮传动空程。会出现传动空程，应采取措施减少或消除齿轮传动空程。3.3.走丝机构：走丝机构主要用来带动电极丝按一定线速度移走丝机构：走丝机构主要用来带动电极丝按一定线速度移动且保持一定的张力，并将电极丝整齐地排绕在贮丝筒或线动且保持一定的张力，并将电极丝整齐地排绕在贮丝筒或线盘上。盘上。 对走丝机构的要求：对走丝机构的要求： 快速走丝机构的贮丝筒或线盘转动时，还要进行相应的快速走丝机构的贮丝筒或线盘转动时，还要进行相应的轴向移动，以保证电极丝整齐地排绕在贮丝筒或线盘上。轴向移动，以保证电极丝整齐地排绕在贮丝筒或线盘上。 贮丝筒或线盘的径向跳动和轴向窜动量要小。贮丝筒或线盘的径向跳动和轴向窜动量要小。 贮丝筒或线盘能正反向旋转，电极丝的走丝速度在贮丝筒或线盘能正反向旋转，电极丝的走丝速度在0 010 m/s10 m/s范围内无级可有级可调，或恒速运动。范围内无级可有级可调，或恒速运动。 走丝机构与床身要相互绝缘。走丝机构与床身要相互绝缘。 传动齿轮副、丝杆副应具备润滑措施。传动齿轮副、丝杆副应具备润滑措施。 4.4.锥度切割装置：为了切割落料角的冲模和某些有锥度的锥度切割装置：为了切割落料角的冲模和某些有锥度的内外表面，有些线切割机床具有锥度切割功能。实现锥度切内外表面，有些线切割机床具有锥度切割功能。实现锥度切割的方法有多种，下面只介绍两种。割的方法有多种，下面只介绍两种。 1)1)偏移式丝架偏移式丝架 对电极丝起支撑作用，并使电极丝工作部分与工作台平面对电极丝起支撑作用，并使电极丝工作部分与工作台平面保持一定的几何角度。它与走丝机构组成了电极丝的运动系保持一定的几何角度。它与走丝机构组成了电极丝的运动系统。统。 对丝架的要求：对丝架的要求： 具有足够的刚度和强度，在电极丝运动时，不出现振动具有足够的刚度和强度，在电极丝运动时，不出现振动和变形。和变形。 丝架的导轮有较高的运动精度、径向偏摆和轴向窜动不丝架的导轮有较高的运动精度、径向偏摆和轴向窜动不超过超过5m5m。 导轮与丝架本体、丝架与床身之间有良好的绝缘性能。导轮与丝架本体、丝架与床身之间有良好的绝缘性能。 导轮运动组合件有密封措施，防止带有大量放电产物和导轮运动组合件有密封措施，防止带有大量放电产物和杂质的工作液进入导轮轴承。杂质的工作液进入导轮轴承。 丝架不但能保证电极丝垂直于工作台平面，还具备使电丝架不但能保证电极丝垂直于工作台平面，还具备使电极丝按给定要求，保持与工作台平面成一定几何角度的功能。极丝按给定要求，保持与工作台平面成一定几何角度的功能。 图图3-5a3-5a为上（或下）丝臂平动法，上（或下）丝臂沿为上（或下）丝臂平动法，上（或下）丝臂沿x x、y y方向平移，此法锥度不宜过大。否则钼丝易拉断，导轮易磨方向平移，此法锥度不宜过大。否则钼丝易拉断，导轮易磨损，工件上有一定的加工圆角。损，工件上有一定的加工圆角。图图3-5b3-5b为上、下丝臂同时绕一定中心移动的方法，如果模具为上、下丝臂同时绕一定中心移动的方法，如果模具刃口放在中心刃口放在中心“O O”上，则加工圆角近似为电极丝半径。此法上，则加工圆角近似为电极丝半径。此法加工锥度也不宜过大。加工锥度也不宜过大。 图图3-5c3-5c为上、下丝臂分别沿导轮径向平动相轴向摆动的方为上、下丝臂分别沿导轮径向平动相轴向摆动的方法，此法加工锥度不影响导轮磨损。最大切割锥度通常可达法，此法加工锥度不影响导轮磨损。最大切割锥度通常可达5 5。 （2 2）双坐标联动装置）双坐标联动装置 在低速走丝线切割机床上广泛采在低速走丝线切割机床上广泛采用，主要依靠上导向器亦能作纵横两轴（称用，主要依靠上导向器亦能作纵横两轴（称u u、v v轴）驱动，轴）驱动，与工作台与工作台x x、y y轴在一起构成轴在一起构成NCNC四轴同时控制（图四轴同时控制（图3-63-6），这），这种方式的自由度很大，依靠功能丰富的软件，可以实现上下种方式的自由度很大，依靠功能丰富的软件，可以实现上下异形截面形状的加工。最大的倾斜角度一般为土异形截面形状的加工。最大的倾斜角度一般为土5 5，有的，有的甚至可达甚至可达3030（与工件厚度有关）。在锥度加工时，保持导（与工件厚度有关）。在锥度加工时，保持导向间距（上下导向器与电极丝接触点之间的直线距离）一定，向间距（上下导向器与电极丝接触点之间的直线距离）一定，是获得高精度的主要因素，为此有的机床具有是获得高精度的主要因素，为此有的机床具有Z Z轴设置功能，轴设置功能，并且一般采用圆孔方式的无方向性导向器。并且一般采用圆孔方式的无方向性导向器。二、脉冲电源二、脉冲电源 由于受到表面粗糙度限制和电极丝允许承载的放电电流由于受到表面粗糙度限制和电极丝允许承载的放电电流限制，单个脉冲放电能量较小，故线切割加工脉冲电源的限制，单个脉冲放电能量较小，故线切割加工脉冲电源的脉宽较窄（脉宽较窄（2 26060s s），平均电流一般较小（），平均电流一般较小（1 15A5A），而），而脉冲频率较高。脉冲频率较高。三、工作液循环系统三、工作液循环系统 目前，快走丝线切割工作液广泛采用的是乳化液，其加目前，快走丝线切割工作液广泛采用的是乳化液，其加工速度快。慢走丝线切割机床采用的工作液是去离子水和工速度快。慢走丝线切割机床采用的工作液是去离子水和煤油。工作液循环装置一般由工作液泵、液箱、过滤器、煤油。工作液循环装置一般由工作液泵、液箱、过滤器、管道和流量控制阀等组成。对快速走丝机床，通常采用浇管道和流量控制阀等组成。对快速走丝机床，通常采用浇注式供液方式，而对慢速走丝机床，近年来有些采用浸泡注式供液方式，而对慢速走丝机床，近年来有些采用浸泡式供液方式。式供液方式。 控制系统是进行电火花线切割加工的重要环节。控制系统的稳控制系统是进行电火花线切割加工的重要环节。控制系统的稳定性及自动化程度都直接影响到加工工艺指标和工人的劳动强定性及自动化程度都直接影响到加工工艺指标和工人的劳动强度。度。 控制系统的主要作用是在电火花线切割加工过程中，按加工控制系统的主要作用是在电火花线切割加工过程中，按加工要求自动控制电极丝相对工件的运动轨迹和进给速度，来实现要求自动控制电极丝相对工件的运动轨迹和进给速度，来实现对工件的形状和尺寸加工。亦即当控制系统使电极丝相对于工对工件的形状和尺寸加工。亦即当控制系统使电极丝相对于工件按一定轨迹运动时，同时还应该实现进给速度的自动控制，件按一定轨迹运动时，同时还应该实现进给速度的自动控制，以维持正常的稳定切割加工。后者是根据放电间隙大小与放电以维持正常的稳定切割加工。后者是根据放电间隙大小与放电状态自动控制的，使进给速度与工件材料的蚀除速度相平衡。状态自动控制的，使进给速度与工件材料的蚀除速度相平衡。 第三节第三节 电火花线切割加工控制系统电火花线切割加工控制系统 电火花线切割机床控制系统的具体功能包括：轨迹控制和加电火花线切割机床控制系统的具体功能包括：轨迹控制和加工控制，此外还有走丝机构控制、机床操作控制以及其它辅助工控制，此外还有走丝机构控制、机床操作控制以及其它辅助控制等。控制等。一、轨迹控制系统一、轨迹控制系统 1.1.作用：按加工要求自动控制电极丝相对工件的运动轨迹，作用：按加工要求自动控制电极丝相对工件的运动轨迹，以便对材料进行形状与尺寸加工。以便对材料进行形状与尺寸加工。 2.2.类型：主要有靠模仿型控制、光电跟踪控制、数字程度控类型：主要有靠模仿型控制、光电跟踪控制、数字程度控制三种类型。制三种类型。 (1)(1)靠模仿型控制靠模仿型控制 是电火花线切割加工设备早期的控制方法。需要预先制作靠是电火花线切割加工设备早期的控制方法。需要预先制作靠模，然后把靠模仿与工件材料经过绝缘垫装夹在一起，在靠模模，然后把靠模仿与工件材料经过绝缘垫装夹在一起，在靠模 控制系统的作用下，电极丝将沿着靠模的边缘运动，同时与控制系统的作用下，电极丝将沿着靠模的边缘运动，同时与工件材料进行脉冲放电，结果就在工件材料上切割出与靠模同工件材料进行脉冲放电，结果就在工件材料上切割出与靠模同样形状的工件。样形状的工件。 (2)(2)光电跟踪控制光电跟踪控制 是采用光电跟踪仿型控制技术来控制切割轨迹的，无须象靠是采用光电跟踪仿型控制技术来控制切割轨迹的，无须象靠模仿型控制那样，要预先制作精密的靠模，而是按一定比例和模仿型控制那样，要预先制作精密的靠模，而是按一定比例和要求画出工件的轮廓图线，就能自动跟踪图线切割出与图线形要求画出工件的轮廓图线，就能自动跟踪图线切割出与图线形状一样的工件。状一样的工件。 (3)(3)数字程序控制系统数字程序控制系统 与靠模仿型、光电跟踪控制不同，它无须制造精密的靠模和与靠模仿型、光电跟踪控制不同，它无须制造精密的靠模和描画精确的放大图，而是根据工件的形状与尺寸，按照一定的描画精确的放大图，而是根据工件的形状与尺寸，按照一定的格式编排程序后用计算机进行直接控制加工。格式编排程序后用计算机进行直接控制加工。 3. 3.数字程序控制基本原理数字程序控制基本原理 常见图形均可分为直线和圆弧的组合。用数字控制技术来控常见图形均可分为直线和圆弧的组合。用数字控制技术来控制直线和圆弧组合成的轨迹，有逐点比较法、数字积分法、矢制直线和圆弧组合成的轨迹，有逐点比较法、数字积分法、矢量判别法和最小偏差法等。数控线切割大多采用简单易行的逐量判别法和最小偏差法等。数控线切割大多采用简单易行的逐点比较法。点比较法。 逐点比较法每进给一步，都要经过四个节拍：逐点比较法每进给一步，都要经过四个节拍： (1)(1)偏差判别：判别加工点对规定图线的偏离位置，以决定拖偏差判别：判别加工点对规定图线的偏离位置，以决定拖板的走向；板的走向； (2)(2)拖板进给：控制纵拖板或横拖板进给一步，向规定的图线拖板进给：控制纵拖板或横拖板进给一步，向规定的图线逼近；逼近； (3) (3)偏差计算：对新的加工点进行计算，得出反映偏差位置情偏差计算：对新的加工点进行计算，得出反映偏差位置情况的偏差，作为下一步判别的依据；况的偏差，作为下一步判别的依据； (4)(4)终点判别：当进给一步并完成偏差计算之后，应判断是否终点判别：当进给一步并完成偏差计算之后，应判断是否到达图线终点。到达图线终点。 如果已经到达终点，则发出停止进给命令，否则，继续重复如果已经到达终点，则发出停止进给命令，否则，继续重复前面的工作节拍。前面的工作节拍。 二、加工控制系统二、加工控制系统 加工控制系统功能很多，主要有：进给控制、短路回退、间加工控制系统功能很多，主要有：进给控制、短路回退、间隙补偿、图形缩放旋转平移、适应控制、自动找中心和信息显隙补偿、图形缩放旋转平移、适应控制、自动找中心和信息显示。示。三、电火花线切割编程三、电火花线切割编程分析图纸电极丝准备上 丝垂直度校核工件准备打穿丝孔工件装夹编 程 工艺分析 选择工艺基准 确定切割路线 编写加工程序电极丝定位加 工检 验加 工 时 间加 工 精 度表面粗糙度准备工作环节线切割加工的步骤线切割加工的步骤 目前生产的线切割加工机床都有计算机自动编程目前生产的线切割加工机床都有计算机自动编程功能，即可以将线切割加工的轨迹图形自动生成机功能，即可以将线切割加工的轨迹图形自动生成机床能够识别的程序。床能够识别的程序。 线切割程序与其它数控机床的程序相比，有如下线切割程序与其它数控机床的程序相比，有如下特点：特点： (1) (1) 线切割程序普遍较短，很容易读懂。线切割程序普遍较短，很容易读懂。 (2) (2) 国内线切割程序常用格式有国内线切割程序常用格式有3B(3B(个别扩充为个别扩充为4B4B或或5B)5B)格式和格式和ISOISO格式。其中慢走丝机床普遍采用格式。其中慢走丝机床普遍采用ISOISO格式，快走丝机床大部分采用格式，快走丝机床大部分采用3B3B格式。格式。 （一）线切割（一）线切割3B3B代码程序格式代码程序格式 线切割加工轨迹图形是由直线和圆弧组成的，线切割加工轨迹图形是由直线和圆弧组成的，它们的它们的3B3B程序指令格式如下表所示。程序指令格式如下表所示。 表表3B3B程序指令格式程序指令格式 注：注：B B为分隔符，它的作用是将为分隔符，它的作用是将X X、Y Y、J J数码区分开来；数码区分开来；X X、Y Y直线的终点或圆弧起点的坐标值；直线的终点或圆弧起点的坐标值；J J为加工线段的计为加工线段的计数长度；数长度；G G为加工线段计数方向；为加工线段计数方向；Z Z为加工指令。为加工指令。 B X B Y B J G Z 分隔符 X 坐标值 分隔符 Y 坐标值 分隔符 计数长度 计数方向 加工指令 1. 1. 直线的直线的3B3B代码编程代码编程 1) x1) x，y y值的确定值的确定 (1) (1) 以直线的起点为原点，建立正常的直角坐标以直线的起点为原点，建立正常的直角坐标系，系，x x，y y表示直线终点的坐标绝对值，单位为表示直线终点的坐标绝对值，单位为m m。 (2) (2) 在直线在直线3B3B代码中，代码中，x x，y y值主要是确定该直线值主要是确定该直线的斜率，所以可将直线终点坐标的绝对值除以它们的的斜率，所以可将直线终点坐标的绝对值除以它们的最大公约数作为最大公约数作为x x，y y的值，以简化数值。的值，以简化数值。 (3) (3) 若直线与若直线与X X或或Y Y轴重合，为区别一般直线，轴重合，为区别一般直线，x x，y y均可写作均可写作0 0，且在，且在B B后可不写。后可不写。 2) G 2) G的确定的确定 G G用来确定加工时的计数方向，分用来确定加工时的计数方向，分GxGx和和GyGy。直线编。直线编程的计数方向的选取方法是：程的计数方向的选取方法是：以要加工的直线的起点以要加工的直线的起点为原点，建立直角坐标系，取该直线终点坐标绝对值为原点，建立直角坐标系，取该直线终点坐标绝对值大的坐标轴为计数方向。大的坐标轴为计数方向。具体确定方法为：若终点坐具体确定方法为：若终点坐标为标为(x(xe e，y ye e) )，令，令x=|xx=|xe e| |，y=|yy=|ye e| |，若，若yxyxyx，则，则G=Gy (G=Gy (如如图图(b)(b)所示所示) )；若；若y=xy=x，则在一、三象限取，则在一、三象限取G=GyG=Gy，在二、四象限取，在二、四象限取G=GxG=Gx。由上可见，计数方向的确定以由上可见，计数方向的确定以4545线为界，取与终点线为界，取与终点处走向较平行的轴作为计数方向，具体可参见处走向较平行的轴作为计数方向，具体可参见图图(c)(c)。G G的确定的确定 AXY取GGxyxJxB(xe , ye)JyXYA取GGyyxB(xe , ye)(b)XYGxGyGyGyGxGx(c)(a)3) J3) J的确定的确定 J J为计数长度，以为计数长度，以mm为单位。以前编程应写满六位数，不足为单位。以前编程应写满六位数，不足六位前面补零，现在的机床基本上可以不用补零。六位前面补零，现在的机床基本上可以不用补零。 J J的取值方法为：由计数方向的取值方法为：由计数方向G G确定投影方向，若确定投影方向，若G=GxG=Gx，则将，则将直线向直线向X X轴投影得到长度的绝对值即为轴投影得到长度的绝对值即为J J的值；若的值；若G=GyG=Gy，则将直，则将直线向线向Y Y轴投影得到长度的绝对值即为轴投影得到长度的绝对值即为J J的值。的值。4) Z4) Z的确定的确定 加工指令加工指令Z Z按照直线走向和终点的坐标不同可分为按照直线走向和终点的坐标不同可分为L L1 1、L L2 2、L L3 3、L L4 4，其中与，其中与+X+X轴重合的直线算作轴重合的直线算作L L1 1，与，与-X-X轴重合的直线算作轴重合的直线算作L L3 3，与与+Y+Y轴重合的直线算作轴重合的直线算作L L2 2，与，与-Y-Y轴重合的直线算作轴重合的直线算作L L4 4。 AB100100C(a)ACXY(b)YAC(c)XYXAB(d)2. 2. 圆弧的圆弧的3B3B代码编程代码编程 1) x1) x，y y值的确定值的确定 以圆弧的圆心为原点，建立正常的直角坐标系，以圆弧的圆心为原点，建立正常的直角坐标系，x x，y y表示圆弧起点坐标的绝对值，单位为表示圆弧起点坐标的绝对值，单位为mm。(a)B(40 , 30)J3J2J1YXA(30 , 40)由于yxGGy由于yxGGxA(30 , 40)(40 , 30)J3BXX(b)(c)GyGyGxGxYYJ2J1图图 (a)(a)中，中，x=30000 x=30000，y=40000y=40000；图；图 (b)(b)中，中，x=40000,y=30000 x=40000,y=300002) G2) G的确定的确定 G G用来确定加工时的计数方向，分用来确定加工时的计数方向，分GxGx和和GyGy。圆弧编程的计数。圆弧编程的计数方向的选取方法是：方向的选取方法是：以某圆心为原点建立直角坐标系，取终点以某圆心为原点建立直角坐标系，取终点坐标绝对值小的轴为计数方向。坐标绝对值小的轴为计数方向。具体确定方法为：若圆弧终点具体确定方法为：若圆弧终点坐标为坐标为(xe(xe，ye)ye)，令，令x=|xe|x=|xe|，y=|ye|y=|ye|，若，若yxyxyx，则，则G=Gx (G=Gx (如如图图(b)(b)所示所示) )；若；若y=xy=x，则，则GxGx、GyGy均可。均可。 由上可见，圆弧计数方向由圆弧终点的坐标绝对值大小决定，由上可见，圆弧计数方向由圆弧终点的坐标绝对值大小决定，其确定方法与直线刚好相反，即取与圆弧终点处走向较平行的其确定方法与直线刚好相反，即取与圆弧终点处走向较平行的轴作为计数方向，具体可参见轴作为计数方向，具体可参见图图(c)(c)。 3) J3) J的确定的确定 圆弧编程中圆弧编程中J J的取值方法为：由计数方向的取值方法为：由计数方向G G确定投影方向，确定投影方向，若若G=GxG=Gx，则将圆弧向，则将圆弧向X X轴投影；若轴投影；若G=GyG=Gy，则将圆弧向，则将圆弧向Y Y轴投影。轴投影。J J值为各个象限圆弧投影长度绝对值的和。如在图值为各个象限圆弧投影长度绝对值的和。如在图 (a)(a)、(b)(b)中，中，J1J1、J2J2、J3J3大小分别如图中所示，大小分别如图中所示，J=|J1|+|J2|+|J3|J=|J1|+|J2|+|J3|。 4) Z4) Z的确定的确定 加工指令加工指令Z Z按照第一步进入的象限可分为按照第一步进入的象限可分为R1R1、R2R2、R3R3、R4R4；按切割的走向可分为顺圆按切割的走向可分为顺圆S S和逆圆和逆圆N N，于是共有，于是共有8 8种指令：种指令：SR1SR1、SR2SR2、SR3SR3、SR4SR4、NR1NR1、NR2NR2、NR3NR3、NR4NR4，具体可参考下图。，具体可参考下图。 Z Z的确定的确定XYYXSR4SR1SR2SR3NR2NR3NR4NR1(a)(b)例例1 1 请写出下图所示轨迹的请写出下图所示轨迹的3B3B程序。程序。XJ1J4J3J2YY(a)A(30 , 40)B(40 , 30)J3J4B(40 , 30)X(b)J2J1A(30 , 40)解解 对图对图 (a)(a)，起点为，起点为A A，终点为，终点为B B，J=J1+J2+J3+J4=10000+50000+50000+20000=130000J=J1+J2+J3+J4=10000+50000+50000+20000=130000故其故其3B3B程序为：程序为：B30000 B40000 B130000 GY NR1B30000 B40000 B130000 GY NR1对图对图 (b)(b)，起点为，起点为B B，终点为，终点为A A，J=J1+J2+J3+J4=40000+50000+50000+30000=170000J=J1+J2+J3+J4=40000+50000+50000+30000=170000故其故其3B3B程序为：程序为：40000 B30000 B170000 GX SR440000 B30000 B170000 GX SR4例例2 2 用用3B3B代码编制加工图所示的线切割加工程序。代码编制加工图所示的线切割加工程序。已知线切割加工用的电极丝直径为已知线切割加工用的电极丝直径为0.18 mm0.18 mm，单边放电，单边放电间隙为间隙为0.01 mm0.01 mm，图中，图中A A点为穿丝孔，加工方向沿点为穿丝孔，加工方向沿A AB BC CD DE EF FG GH HA A进行。进行。线切割切割图形线切割切割图形 GFEDCBHA80340R20(a) 零件图(b) 钼丝轨迹图GFHBACDE 解解 (1) (1) 分析。现用线切割加工凸模状的零件图，实分析。现用线切割加工凸模状的零件图，实际加工中由于钼丝半径和放电间隙的影响，钼丝中心运行际加工中由于钼丝半径和放电间隙的影响，钼丝中心运行的轨迹形状如图的轨迹形状如图 (b)(b)中虚线所示，即加工轨迹与零件图相中虚线所示，即加工轨迹与零件图相差一个补偿量，补偿量的大小为在加工中需要注意的是差一个补偿量，补偿量的大小为在加工中需要注意的是EFEF圆弧的编程，圆弧圆弧的编程，圆弧EF(EF(如图如图 (a)(a)所示所示) )与圆弧与圆弧EF(EF(如图如图 (b)(b)所示所示) )有较多不同点，它们的特点比较如有较多不同点，它们的特点比较如下表所示。下表所示。 起点 起点所在象限 圆弧首先进入象限 圆弧经历象限 圆弧 EF E X 轴上 第四象限 第二、三象限 圆弧 E F E 第一象限 第一象限 第一、二、三、四象限 表表 圆弧圆弧EFEF和和EFEF特点比较表特点比较表(2) 计算并编制圆弧计算并编制圆弧EF的的3B代码。在图代码。在图 (b)中，最难编制中，最难编制的是圆弧的是圆弧EF，其具体计算过程如下：，其具体计算过程如下： 以圆弧以圆弧EF的圆心为坐标原点，建立直角坐标系，则的圆心为坐标原点，建立直角坐标系，则E点点的坐标为：的坐标为： = 0.1mm = 。 根据对称原理可得根据对称原理可得F的坐标为的坐标为(-19.900，0.1)。 根据上述计算可知圆弧根据上述计算可知圆弧EF的终点坐标的的终点坐标的Y的绝对值小，的绝对值小，所以计数方向为所以计数方向为Y。圆弧圆弧EF在第一、二、三、四象限分别向在第一、二、三、四象限分别向Y轴投影得到长轴投影得到长度的绝对值分别为度的绝对值分别为0.1 mm、19.9 mm、19.9 mm、0.1 mm，故，故J=40000。 EYEX900.191 . 0) 1 . 020(22 圆弧圆弧EFEF首先在第一象限顺时针切割，故加工指首先在第一象限顺时针切割，故加工指令为令为SR1SR1。由上可知，圆弧由上可知，圆弧EFEF的的3B3B代码为代码为 (3) (3) 经过上述分析计算，可得轨迹形状的经过上述分析计算，可得轨迹形状的3B3B程序，程序，如下表所示。如下表所示。 E F B 19900 B 100 B 40000 G Y SR 1 表表 切割轨迹切割轨迹3B3B程序程序A B B 0 B 0 B 2900 G Y L 2 B C B 40100 B 0 B 40100 G X L 1 C D B 0 B 40200 B 40200 G Y L 2 D E B 0 B 0 B 20200 G X L 3 E F B 19900 B 100 B 40000 G Y SR 1 F G B 20200 B 0 B 20200 G X L 3 G H B 0 B 40200 B 40200 G Y L 4 H B B 40100 B 0 B 40100 G X L 1 B A B 0 B 2900 B 2900 G Y L 4 一、主要工艺指标一、主要工艺指标1 1切割速度切割速度 线切割加工中的切割速度是指在保证一定的表线切割加工中的切割速度是指在保证一定的表面粗糙度的切割过程中，面粗糙度的切割过程中，单位时间内电极丝中心线单位时间内电极丝中心线在工件上切过的面积的总和，单位为在工件上切过的面积的总和，单位为mmmm2 2/min/min。最高。最高切割速度是指在不计切割方向和表面粗糙度等条件切割速度是指在不计切割方向和表面粗糙度等条件下，所能达到的最大切割速度。通常快走丝线切割下，所能达到的最大切割速度。通常快走丝线切割加工的切割速度为加工的切割速度为404080mm80mm2 2/min/min。 第四节第四节 电火花线切割加工工艺规律电火花线切割加工工艺规律2 2加工精度加工精度 加工精度是指所加工工件的尺寸精度、形状精度加工精度是指所加工工件的尺寸精度、形状精度和位置精度的总称。加工精度是一项综合指标，它和位置精度的总称。加工精度是一项综合指标，它包括切割轨迹的控制精度、机械传动精度、工件装包括切割轨迹的控制精度、机械传动精度、工件装夹定位精度以及脉冲电源参数的波动、电极丝的直夹定位精度以及脉冲电源参数的波动、电极丝的直径误差、损耗与抖动、工作液脏污程度的变化、加径误差、损耗与抖动、工作液脏污程度的变化、加工操作者的熟练程度等对加工精度的影响。快速走工操作者的熟练程度等对加工精度的影响。快速走丝线切割的可控加工精度在丝线切割的可控加工精度在0.010.010.02mm0.02mm左右，低左右，低速走丝线切割可达速走丝线切割可达0.0050.0050.0020.002m m左右。左右。3 3表面粗糙度表面粗糙度 表面粗糙度常用轮廓算术平均偏差表面粗糙度常用轮廓算术平均偏差Ra(m)Ra(m)来表示，快来表示，快速走丝线切割一般的表面粗糙度为速走丝线切割一般的表面粗糙度为Ra5Ra52.52.5m m，最佳也只，最佳也只有有1 1m m左右。低速走丝线切割一般可达左右。低速走丝线切割一般可达Ra1.25Ra1.25m m，最佳可，最佳可达达Ra0.2Ra0.2m m4 4电极丝损耗量电极丝损耗量 对快走丝机床，电极丝损耗量用电极丝在切割对快走丝机床，电极丝损耗量用电极丝在切割10 000 10 000 mmmm2 2面积后电极丝直径的减少量来表示，一般减小量不应大面积后电极丝直径的减少量来表示，一般减小量不应大于于0.01 mm0.01 mm。对慢走丝机床，由于电极丝是一次性的，故电。对慢走丝机床，由于电极丝是一次性的，故电极丝损耗量可忽略不计。极丝损耗量可忽略不计。1 1放电峰值电流对工艺指标的影响放电峰值电流对工艺指标的影响 放电峰值电流增大，单个脉冲能量增多，工件放电峰值电流增大，单个脉冲能量增多，工件放电痕迹增大，故切割速度迅速提高，表面粗糙放电痕迹增大，故切割速度迅速提高，表面粗糙度数值增大，电极丝损耗增大，加工精度有所下度数值增大，电极丝损耗增大，加工精度有所下降。因此第一次切割加工及加工较厚工件时取较降。因此第一次切割加工及加工较厚工件时取较大的放电峰值电流。大的放电峰值电流。 放电峰值电流不能无限制增大，当其达到一定放电峰值电流不能无限制增大，当其达到一定临界值后，若再继续增大峰值电流，则加工的稳临界值后，若再继续增大峰值电流，则加工的稳定性变差，加工速度明显下降，甚至断丝。定性变差，加工速度明显下降，甚至断丝。二、电参数对工艺指标的影响二、电参数对工艺指标的影响2 2脉冲宽度对工艺指标的影响脉冲宽度对工艺指标的影响 在其他条件不变的情况下，增大脉冲宽度，线切割加在其他条件不变的情况下，增大脉冲宽度，线切割加工的速度提高，表面粗糙度变差。这是因为当脉冲宽度工的速度提高，表面粗糙度变差。这是因为当脉冲宽度增加时，单个脉冲放电能量增大，放电痕迹会变大。同增加时，单个脉冲放电能量增大，放电痕迹会变大。同时，随着脉冲宽度的增加，电极丝损耗也变大。因为脉时，随着脉冲宽度的增加，电极丝损耗也变大。因为脉冲宽度增加，正离子对电极丝的轰击加强，结果使得接冲宽度增加，正离子对电极丝的轰击加强，结果使得接负极的电极丝损耗变大。负极的电极丝损耗变大。 当脉冲宽度增大到一临界值后，线切割加工速度将随当脉冲宽度增大到一临界值后，线切割加工速度将随脉冲宽度的增大而明显减小。因为当脉冲宽度达到一临脉冲宽度的增大而明显减小。因为当脉冲宽度达到一临界值后，加工稳定性变差，从而影响了加工速度。界值后，加工稳定性变差，从而影响了加工速度。3 3脉冲间隔对工艺指标的影响脉冲间隔对工艺指标的影响 在其他条件不变的情况下，减小脉冲间隔，脉冲频率在其他条件不变的情况下，减小脉冲间隔，脉冲频率将提高，所以单位时间内放电次数增多，平均电流增大，将提高，所以单位时间内放电次数增多，平均电流增大，从而提高了切割速度。从而提高了切割速度。 脉冲间隔在电火花加工中的主要作用是消电离和恢复脉冲间隔在电火花加工中的主要作用是消电离和恢复液体介质的绝缘。脉冲间隔不能过小，否则会影响电蚀液体介质的绝缘。脉冲间隔不能过小，否则会影响电蚀产物的排出和火花通道的消电离，导致加工稳定性变差产物的排出和火花通道的消电离，导致加工稳定性变差和加工速度降低，甚至断丝。当然，也不是说脉冲间隔和加工速度降低，甚至断丝。当然，也不是说脉冲间隔越大，加工就越稳定。脉冲间隔过大会使加工速度明显越大，加工就越稳定。脉冲间隔过大会使加工速度明显降低，严重时不能连续进给，加工变得不稳定。降低，严重时不能连续进给，加工变得不稳定。 在电火花成型加工中，脉冲间隔的变化对加工表面粗糙度影在电火花成型加工中，脉冲间隔的变化对加工表面粗糙度影响不大。在线切割加工中，在其余参数不变的情况下，脉冲间响不大。在线切割加工中，在其余参数不变的情况下，脉冲间隔减小，线切割工件的表面粗糙度数值稍有增大。这是因为一隔减小，线切割工件的表面粗糙度数值稍有增大。这是因为一般电火花线切割加工用的电极丝直径都在般电火花线切割加工用的电极丝直径都在0.25 mm0.25 mm以下，放电以下，放电面积很小，脉冲间隔的减小导致平均加工电流增大，致使加工面积很小，脉冲间隔的减小导致平均加工电流增大，致使加工表面粗糙度值增大。表面粗糙度值增大。 脉冲间隔的合理选取，与电参数、走丝速度、电极丝直径、脉冲间隔的合理选取，与电参数、走丝速度、电极丝直径、工件材料及厚度有很大关系。因此，在选取脉冲间隔时必须根工件材料及厚度有很大关系。因此，在选取脉冲间隔时必须根据具体情况而定。当走丝速度较快、电极丝直径较大、工件较据具体情况而定。当走丝速度较快、电极丝直径较大、工件较薄时，因排屑条件好，可以适当缩短脉冲间隔时间。反之，则薄时，因排屑条件好，可以适当缩短脉冲间隔时间。反之，则可适当增大脉冲间隔。可适当增大脉冲间隔。 综上所述，电参数对线切割电火花加工的工艺指标的综上所述，电参数对线切割电火花加工的工艺指标的影响有如下规律：影响有如下规律： (1) (1) 加工速度随着加工峰值电流、脉冲宽度的增大和加工速度随着加工峰值电流、脉冲宽度的增大和脉冲间隔的减小而提高，即加工速度随