《数控加工编程与操作》图文课件ppt-第六章.ppt

第第6章章 数控电火花线切割编程数控电火花线切割编程6.1数控电火花线切割机数控电火花线切割机概述6.1.1电火花线切割机床的结构与加工原理电火花线切割机床的结构与加工原理1、电火花线切割机床结构数控电火花线切割机床既是数控机床，又是特种加工机床。它具有传统机床的输入输出装置、数控装置、伺服系统、机床本体和位置检测元件，但它却不是依靠机械能通过刀具切削工件，而是以电、热能的形式来加工。这就需要在机床本体中加入脉冲电源。1.电火花线切割机床的结构高速走丝机构 1）机床本体低速走丝机构工作液系统 1-过滤器2-回液管3-工作台4-下丝臂进液管5-上丝臂进液管 6-流量控制阀 7-进液管8-工作液压泵9-工作液箱 2）脉冲电源 脉冲电源是电火花线切割加工设备的重要组成部分，包括脉冲信号发生器、推动放大器、功率放大器、直流供电电源等部分，是衡量电火花线切割加工工艺指标的重要设备之一，它直接影响到电火花线切割加工质量和加工速度。在电火花线切割加工中常常会涉及到一些与脉冲电源相关的名词，如表6-1所示。2.电火花线切割机床加工原理 1-绝缘底板2-工件3-脉冲电源4-滚丝筒5-电极丝 电火花腐蚀主要在绝缘液体中的两电极，即工具电极和工件电极靠近时，两电极之间的介质被击穿，电流迅速上升，形成放电通道。在电场作用下，通道内的负电子奔向阳极，正离子奔向阴极，形成火花放电。电子和离子在电场作用下高速运动时相互碰撞，阳极和阴极表面分别受到电子流和离子流的轰击，使电极间隙内形成瞬时高温热源，通道中心温度达到10000度以上，从而使金属材料局部熔化和气化，产生金属粉末。6.1.2数控电火花线切割机床分类数控电火花线切割机床分类与加工特点与加工特点1.电火花线切割机床分类 根据电极丝的运行速度不同，电火花线切割机床通常分为两种：一种是高速走丝电火花线切割机床，其电极丝作高速往复运动，一般走丝速度为810 m/s。一种是低速走丝电火花线切割机床，其电极丝作低速单向运动，一般走丝速度低于0.2 m/s，电极丝放电后不再使用，工作平稳、均匀、抖动小、加工质量较好，但加工速度较低。高速走丝电火花线切割机床 低速走丝电火花线切割机床 中速走丝电火花线切割机床 2.电火花线切割加工特点（1）电火花线切割能“以柔克刚”，即用软的工具电极来加工任何硬度的工件材料。电火花线切割加工不受材料硬度影响，不受热处理状况影响。（2）脉冲放电持续时间极短，放电时产生的热量传导扩散范围小，工件被加工表面受热影响小，适合于加工热敏感性材料。（3）由于电极丝极细，可以加工细微异形孔、窄缝和复杂形状零件。（4）加工精度较高。线切割加工精度可达0.020.01 mm，表面粗糙度可达Ra1.6 m。（5）由于切缝很细，而且只对工件进行轮廓加工，实际金属蚀除量很少，材料利用率高，对于贵重金属加工更具有重要意义。（6）与电火花成形相比，以线电极代替成形电极，省去了成形工具电极的设计和制造费用，缩短了生产准备时间。6.1.3 数控电火花线切割机床的数控电火花线切割机床的加工对象加工对象电火花线切割机床由于其自身的加工特点，决定了电火花线切割机床的加工对象大多是一些淬火钢和硬质合金刚等硬度较高的材料，所加工的也是一般机床上难以加工或无法加工的细槽或形状复杂的零件。电火花线切割机的加工对象包括多种模具，如冲模、塑料模等；硬质合金、切割薄片，切割贵重金属材料；加工样板和成型刀具；微细异形孔、窄缝和复杂形状的工件；形状复杂的凸轮，特殊的齿轮。6.2 数控电火花线切割机床数控电火花线切割机床加工工艺加工工艺数控电火花线切割加工，一般是作为工件的最后工序，对加工零件的精度及表面粗糙度等要求较高。所以，应合理确定零件的工艺路线，正确设置各种工艺参数，同时做好线切割加工前的准备加工。6.2.1 工艺分析工艺分析电火花线切割机加工的工艺分析主要是通过对零件图纸的分析，来确定工件的加工路线，并以此来确定工件的毛坯、装夹方式等。1.加工路线的确定 电火花线切割机床加工的加工路线就是指在加工时，电极丝相对于工件的运动线路。一般情况下，加工中的工件会因局部高温、坯料整体内应力的破坏以及装夹位置等原因，造成工件的变形。所以，在电火花线切割机床加工时一定要注意加工起点及加工路线。由于电火花线切割机床加工的工件多是封闭图形，加工的起点往往也是加工的终点。当加工接近终点时，在重力作用下，已加工部分会向下沉，由于二次放电切割，会在起点处产生二次切割痕迹。尤其在加工一些细长槽时，由于工件的变形，甚至会出现夹丝现象。所以，在选择加工起点时，应尽量选择在工件截面图形的相交点或精度要求不高且便于修整的地方；对于加工路线的选择，则应从工件装夹位置附近开始向离开工件装夹位置的方向切割，最后回到工件装夹位置附近。2.工件的装夹 1）悬臂式装夹方法 2）两端支撑方式装夹方法 3）桥式支撑方式装夹方法 4）板式支撑方式装夹方法 1）悬臂式装夹方法2）两端支撑方式装夹方法3）桥式支撑方式装夹方法4）板式支撑方式装夹方法6.2.2 电极丝选择与穿丝孔电极丝选择与穿丝孔位置确定位置确定1.电极丝选择 2.穿丝孔位置的选择 1.电极丝选择1）电极丝的种类和性能根据电极丝的不同材料和切割速度不同，比较常用的电极丝有钨丝、钼丝、钨钼合金丝和黄铜丝等。钨丝、钼丝抗拉强度高，适于快速走丝加工，一般用于各种窄缝的精加工。2）电极丝的安装与位置调整（1）电极丝的安装安装的电极丝要松紧适度，张力适中。（2）电极丝的位置调整 目测法 对于加工精度、粗糙度等要求较低的工件，在确定电极丝与工件基准间的相对位置时，可以在工件上做一些标志，然后通过目测的方式来进行位置调整。如图6-14所示是通过在切割起始坐标位置处划上十字基准线，并在十字交点处打穿丝孔，分别沿划线方向目测电极丝与基准线的相对位置，根据两者的偏离情况移动工作台。当电极丝中心分别与纵横方向基准线重合时，电极丝中心的位置就与切割的起始坐标位置相重合了。目测法火花法火花法是一种操作性很强的调整方法。首先，移动工作台使工件靠近电极丝，在火花出现的瞬间，记下工作台的相应坐标值；然后根据放电间隙推算电极丝中心的坐标。此法简单易行，但往往因电极丝靠近基准面时产生的放电间隙，与正常切割条件下的放电间隙不完全相同而产生误差。火花法自动找中心所谓自动找中心，就是让电极丝在工件孔的中心自动定位。此方法是根据电极丝与工件的短路信号来确定电极丝的中心位置的。数控功能较强的线切割机床常用这种方法。如图6-16所示，首先让电极丝在X轴正方向移动至与孔壁接触，得到当前点X坐标为X1，接着电极丝向X轴负方向移动至与孔壁接触，得到前点X坐标为X2，然后电极丝到达两壁距离的中点X0=(X1+X2)/2处；接着在Y轴上重复上述过程，电极丝到达Y方向中点Y0=(Y1+Y2)/2处。经过这样的几次重复操作，就可找到孔的中心位置。当精度达到所要求的允许值之后，就确定了孔的中心。自动找中心2.穿丝孔位置的选择当电火花线切割加工的零件是一些中空封闭形工件时，为了保证工件的完成性，只能在被去除材料的部分开始切割，这就需要有穿丝孔。穿丝孔位置的选择对于电火花线切割加工工艺有重要的影响，它直接关系到加工质量的高低。一般穿丝孔是电极丝相对工件运动的起点，同时也是程序执行的起点，通常选在工件上的基准点处。在加工工件时，为缩短开始切割时的切入长度，穿丝孔也可选在距离型孔边缘25 mm处，。加工凸类零件时，为减小变形，电极丝切割时的运动轨迹与边缘的距离应大于5 mm。穿丝孔位置6.2.3 工艺参数工艺参数1.电火花线切割机床的型号在GB/T 15375-1994金属切削机床型号编制办法的规定中，明确给出了各种机床的编号方法。其中，电火花线切割机床作为特种加工机床出现，编号方式如DK7732，各字母、数字的含义如下D为机床的分类代号，表示以“电”为主的特种加工机床；K为机床的特性代号，表示“数控”机床；7第一个“7”为机床的组别代号，表示电火花加工机床；7第二个“7”为机床的系别代号，表示线切割机床；32为机床的第一特征参数或主参数，除以主参数的折算系数1/10，表示机床工作台的横向行程为320 mm。2.脉冲参数的选择电火花线切割机床的主要技术参数比较多，包括：工作台行程、加工精度、切割速度、脉冲电源等。其中，脉冲电源的波形以及相关参数直接影响到电火花线切割加工的工艺指标。确定适当的脉冲参数，是工件质量得以保证的重要措施之一。快走丝切割部分脉冲电源参数 加工精度Ra脉冲宽度ti/s电流峰值ie/A脉冲间隔to/s空载电压/VRa2.5 m204012稳定加工,一般选择to=（34）ti7090Ra=1.252.5 m620612Ra|Xe|时，取Gy；|Xe|Ye|时，取Gx；|Xe|=|Ye|时，一般情况下，取Gx或Gy均可。但从插补原理方面分析，当终点在、象限时，应取Gy；当终点在、象限时，应取Gx。对于圆弧|Xe|Ye|时，取Gy；|Ye|Xe|时，取Gx；|Xe|=|Ye|时，一般情况下，取Gx或Gy均可。但从插补原理方面分析，当顺圆终点在、象限或逆圆终点在、象限时，应取Gx；当顺圆终点在、象限或逆圆终点在、象限时，应取Gy。4）计数长度J 计数长度是指被加工图形在计数方向上的投影长度（即绝对值）的总和，以m为单位。5）加工指令Z 加工指令Z是用来表达被加工图形的形状、所在象限和加工方向等信息的。控制系统根据这些指令，正确选择偏差公式，进行偏差计算，控制工作台的进给方向，从而实现机床的自动化加工。位于四个象限中的直线段称为斜线。加工斜线的加工指令分别用L1、L2、L3、L4表示，如下图所示。与坐标轴相重合的直线，根据进给方向，其加工指令可按如图所示选取。（）直线加工指令（）圆弧加工指令Z加工圆弧时，若被加工圆弧的加工起点分别在坐标系的四个象限中，并按顺时针方向加工，如图所示，加工指令分别用SR1、SR2、SR3、SR4表示；若按逆时针方向加工时，分别用NR1、NR2、NR3、NR4表示，如图所示。如加工起点刚好在坐标轴上，其指令可选相邻两象限中的任何一个。2.直线编程 例 加工如图所示斜线段，试编写程序。建立坐标系 坐标系原点位于线段OA的起点O点处。终点坐标Xe=4000，Ye=6000。由于|Xe|Ye|，所以记数方向G为G。记数长度J=J=6000。加工指令Z为L1。则OA的程序为：B4000 B6000 B6000 G L1。3.圆弧编程 例 加工如图所示圆弧线段，试编写程序。建立坐标系 坐标系原点位于圆弧线段AB的原点O点处。起点坐标Xa=2250，Ya=500,终点坐标Xb=500，Yb=2250，则Xe=2250，Ye=500；由于|Xb|Yb|，所以记数方向G=Gx。记数长度J=Jx=2250-500=1750。由于圆弧起点A处于第一象限，且按加工方向看，圆弧AB为逆圆，所以加工指令Z为NR1。则AB的程序为：B2250 B500 B1750 G NR1。例 加工如图所示圆弧线段，试编写程序。建立坐标系 坐标系原点位于圆弧线段AB的原点O点处。起点坐标Xa=0，Ya=-5400,终点坐标Xb=-2500，Yb=5200，则Xe=0，Ye=5400；由于|Xb|Yb|，所以记数方向G=Gx。记数长度J=Jx=Jx1+Jx2=5400+（5400-2500）=8100。、由于圆弧起点A处于Y轴负半轴上，且按加工方向看，圆弧AB为顺圆，所以加工指令Z为SR3。则AB的程序为：B0 B5400 B8100 Gx SR3。6.3.2 4B编程编程4B格式是在3B格式的基础上发展起来的，与3B格式数控系统相比，4B格式数控系统带有间隙自动补偿功能，加工时可直接按工件轮廓编程，数控系统使电极丝相对工件轮廓自动实现间隙补偿。1.程序格式B X B Y B J B R G D(DD)Z 其中：B 分隔符；X、Y坐标值；J计数长度；G计数方向；Z加工指令。R圆弧半径；D(DD)曲线类型；B、X、Y、J、G、Z表示内容都与3B格式相同，而4B格式增加了R和D或DD两项功能。1）圆弧半径R R通常为圆形尺寸己知的圆弧半径，因4B格式不能处理尖角的自动间隙补偿，若加工图形出现尖角时，取圆弧半径R大于间隙补偿量R的圆弧过渡。2）曲线类型D或DD 凸圆弧用D来表示，凹圆弧用DD来表示。在加工外表面时，当调整补偿间隙后使圆弧的加工半径增大的称为凸圆弧，用D表示；反之使圆弧半径减少的称为凹圆弧，用DD表示。在加工内表面时，调整补偿间隙后使圆弧半径增大的称为凹圆弧，用DD表示；反之为凸圆弧，用D表示。曲线类型选择如图所示，实线为理论零件加工路线，从ABCDEFGHIJA；虚线为电极丝加工路线。从ABCDEFGHIJA。对于圆弧 当图形内侧电极丝中心轨迹中的圆弧半径比原图形半径大时，如图所示R1R1时，G取D；当图形内侧电极丝中心轨迹中的圆弧半径比原图形半径小时，如图6-36所示R2 R2时，G取DD。电极丝在图形外侧加工时，情况刚好相反。对于直线 可比较轨迹线中的直线段与原图形直线段的长度变化，当轨迹中某直线段的长度比原图形中该直线段增长时，如图所示IJIJ时，G取D；当轨迹中某直线段的长度比原图形中该直线段缩短时，如图所示GH GH时取DD。6.3.3 G代码编程代码编程1.程序格式用G代码来编制线切割程序，是现在线切割编程的一个趋势，可以很好的与国际接轨。G代码编程格式与其他数控铣床编程格式基本相同，但也有其不同之处：（1）线切割编程中所用的坐标值与3B格式中的相同，即X和Y分别表示X坐标轴上的坐标值和Y坐标轴上的坐标值，单位为m。（2）D为电极丝半径补偿值，单位为m。2.G功能 G00快速定位G10Y轴镜像，X、Y轴交换G01直线插补G11X轴镜像，Y轴镜像，X、Y轴交换G02圆弧插补(CW，顺时钟)G12取消镜像G03圆弧插补(CCW，逆时钟)G40取消电极丝半径偏置G04程序暂停G41电极丝半径左偏置 G05X轴镜像G42电极丝半径右偏置 G06Y轴镜像G54坐标系设置G07X、Y轴交换G90绝对值编程G08X、Y轴镜像G91增量值编程G09X轴镜像，X、Y轴交换G92工件坐标系设定代码功能代码功能G05 X轴镜像 G06 Y轴镜像 G05 X轴镜像G06 Y轴镜像G07 X、Y轴交换 G08 X、Y轴镜像 G07 X、Y轴交换G08 X、Y轴镜像G09 X轴镜像，X、Y轴交换 G10 Y轴镜像，X、Y轴交换 G09G10G11 X轴镜像，Y轴镜像，X、Y轴交换 例利用镜像编程，加工两个如图所示薄板工件。薄板工件镜像走丝路径 分析建立如图所示坐标系；各点坐标值分别为：A（20000，0）B（20000，20000）C（40000，20000）D（60000，20000）E（80000，20000）F（80000，0），其中圆弧的圆点坐标值为（50000，20000）；先加工Y轴右侧工件G92 X0 Y0；GO1 X20000 Y0；电极丝移到A点GO1 X20000 Y20000；加工AB直线段GO1 X40000 Y20000；加工BC直线段G02 X60000 Y20000 I10000 J0；加工CD圆弧段G01 X80000 Y20000；加工DE直线段G01 X80000 Y0；加工EF直线段G01 X20000 Y0；加工FA直线段G01 X0 Y0；回到加工起始点M02；程序结束 再加工Y轴左侧工件 G05 Y轴镜像加工图6-39左侧工件G92 X0 Y0；建立工件坐标系GO1 X20000 Y0；电极丝移到A点G01 X20000 Y20000；加工A B直线段G01 X40000 Y20000；加工B C直线段G02 X60000 Y20000 I10000 J0；加工C D圆弧段G01 X80000 Y20000；加工D E直线段G01 X80000 Y0；加工E F直线段G01 X20000 Y0；加工F A直线段G01 X0 Y0；回到加工起始点G12 取消镜像，与G05对应M02；程序结束。3.T功能T功能为指定开关机械控制功能，常用T代码有以下几种：T84 冷却液开 控制冷却液阀门开关打开；T85 冷却液关 控制冷却液阀门开关关闭；T86 走丝开 控制机床走丝启动；T87 走丝关 控制机床走丝结束。4.M功能 线切割常用M代码代码功能代码功能M00程序停M96子程序调用M02程序结束(复位)M97子程序结束6.3.4 编程实例编程实例例 加工如图所示五角形凸模工件，试用3B格式及G代码编写程序。3B格式编程 B22000 B0 B22000 GX L1 ；电极丝从O点移动到A点B35270 B25620 B35270 GX L1 ；加工AB直线段B35270 B25620 B35270 GY L4 ；加工BC直线段B13470 B41460 B41460 GY L2 ；加工CD直线段 B35270 B25620 B35270 GX L1 ；加工DE直线段B43590 B0 B43590 GX L3 ；加工EF直线段B13470 B41460 B41460 GY L2 ；加工FG直线段B13470 B41460 B41460 GY L3 ；加工GH直线段B43590 B0 B43590 GX L3 ；加工HI直线段B35270 B25620 B35270 GX L4 ；加工IJ直线段B13470 B41460 B41460 GY L3 ；加工JA直线段B22000 B0 B22000 GX L3 ；电极丝从A点回到O点DD 程序结束G代码编程（补偿值为0.1mm）N10 T84 T86 G90 G92 X0 Y0；N20 G42 D0.1 G01 X22000 Y0；N30 G01 X57060 Y25620；N40 G01 X92330 Y0；N50 G01 X78860 Y41460；N60 G01 X114130 Y67080；N70 G01 X70530 Y67080；N80 G01 X57060 Y108460；N90 G01 X43590 Y67080；N100 G01 X0 Y67080；N110 G01 X35140 Y41460；N120 G01 X22000 Y0；N130 G40 G01 X0 Y0；N140 T85 T87；N150 M02；本章结束