数控电火花线切割机床的程序编制教案

黄石机电职业技术学院教案黄石机电职业技术学院教案 YibinYibin VocationalVocational TechnicalTechnical CollegeCollege 课程名称数控编程教学主题数控电火花线切割机床的程序编制 授课班级授课时间授课地点 教学目标 掌握线切割机床程序编制工艺准备的内容及基本方法 掌握 3B 4B ISO 指令编程 职业技能教学点 线切割加工工艺的特点 取件位置及切割路线 3B 4B ISO 指令编程 教学设计 教学手段 讲解 举例 启发式 多媒体教学 教 学 过 程 教 学 内 容 与 板 书备注 第六章 数控电火花线切割机床的程序编制 第一节 编程前的工艺准备 一 数控电火花线切割机床的简介 1 机床的基本组成 数控电火花线切割机床由工作台 走丝机构 供液系统 脉冲电 源 和控制系统 控制柜 等五大部分组成 宜宾职业技术学院教案宜宾职业技术学院教案 YibinYibin VocationalVocational TechnicalTechnical CollegeCollege 教 学 内 容 与 板 书备注 1 工作台 又称切割台 由工作台面 中拖板和下拖板组成 如下图 图 1 2 走丝机构 走丝机构主要由贮丝筒 走丝电动机 丝架和导轮 等组成 图 2 自动张紧式线切割走丝机构 3 供液系统 供液系统是为机床的切割加工提供足够 合适的工作 液 工作液的种类很多 有煤油 乳化液 去离子水 蒸馏水 洗涤液 酒精等 宜宾职业技术学院教案宜宾职业技术学院教案 YibinYibin VocationalVocational TechnicalTechnical CollegeCollege 教 学 内 容 与 板 书备注 图 3 快走丝线切割机床工作液循环系统 4 脉冲电源 图 4 2 工作过程 宜宾职业技术学院教案宜宾职业技术学院教案 YibinYibin VocationalVocational TechnicalTechnical CollegeCollege 教 学 内 容 与 板 书备注 3 主要技术指标 1 工作台尺寸 2 最大加工厚度 3 X Y 轴行程 4 最大切割锥度 5 定位精度 6 最大加工电流 7 最大加工速度 8 电极丝直径范围 9 电极丝运行速度 4 机床坐标系 与其他数控机床一致 数控线切割机床坐标系符合国家标准 1 刀具 钼丝 相对于静止的工件运动 2 采用右手笛卡儿直角坐标系 二 数控线切割中的工艺处理 数控电火花线切割加工 一般是作为工件尤其是模具加工中的最后 工序 要达到加工零件的精度及表面粗糙度要求 应合理控制线切割加工 时的各种工艺参数 电参数 切割速度 工件装夹等 同时应安排好零件 的工艺路线及线切割加工前的准备加工 有关模具加工的线切割加工工艺 准备和工艺过程 如图所示 图 5 宜宾职业技术学院教案宜宾职业技术学院教案 YibinYibin VocationalVocational TechnicalTechnical CollegeCollege 教 学 内 容 与 板 书备注 1 偏移量的确定 取件位置 切割路线及起点的选择 1 取件位置的选择 在切割热处理性能较差的材料时 工件应取自坯 件的里侧 减少工件变形 2 切割路线及起点的选择 在加工中 工件内部残余应力的相对平衡 受到破坏后 会引起工件变形 所以在选择切割路线时 须注意以下方面 1 应将工件与其夹持部分分割的部分安排在切割路线的末端 2 切割路线应从坯件预制的穿丝孔开始 由外向内顺序切割 3 两次切割法 切割孔类零件 为减少变形 采用两次切割 4 在一块毛坯上要切出两个以上零件时 不应连续一次切割出来 而应从该毛坯的不同预制穿丝孔开始加工 5 加工的路线 距离端面 侧面 应大于 5mm 3 电极丝初始位置的确定 线切割加工前 应将电极丝调整到切割的起始位置上 可通过对穿 丝孔来实现 穿丝孔位置的确定 有如下原则 1 当切割凸模需要设置穿丝孔时 其位置可选在加工轨迹的拐 角附近 以简化编程 2 切割凹模等零件的内表面时 将穿丝孔设置在工件对称中心上 对编程计算和电极丝定位都较方便 但切入行程较长 不适合大型工件 此时应将穿丝孔设置在靠近加工轨迹边角处或选在已知坐标点上 宜宾职业技术学院教案宜宾职业技术学院教案 YibinYibin VocationalVocational TechnicalTechnical CollegeCollege 教 学 内 容 与 板 书备注 3 在一块毛坯上要切出两个以上零件或在加工大型工件时 应 沿加工轨迹设置多个穿丝孔 以便发生断丝时能就近重新穿丝 切入断丝 点 编程尺寸计算 线切割加工时 为了获得所要求的加工尺寸 电极丝和加工图形之 间必须保持一定的距离 编程时首先要求出电极丝中心轨迹与加工图形之 间的垂直距离 R 间隙补偿距离 并将电极丝中心轨迹分割成单一的 直线或圆弧段 求出各线段的交点坐标后 逐步进行编程 具体步骤如下 1 设置加工坐标系 根据工件的装夹情况和切割方向 确定加工坐标系 为简化计算 应 尽量选取图形的对称轴线为坐标轴 2 补偿计算 按选定的电极丝半径 r 放电间隙 和凸 凹模的单面配合间隙 Z 2 则加工凹模的补偿距离 R1 r 加工凸模的补偿距离 R2 r Z 2 3 将电极丝中心轨迹分割成平滑的直线和单一的圆弧线 按型孔 或凸模的平均尺寸计算出各线段交点的坐标值 a 凹模 b 凸模 图 6 电极丝中心轨迹 零件定位方式的确定与夹具选择 辅助程序 宜宾职业技术学院教案宜宾职业技术学院教案 YibinYibin VocationalVocational TechnicalTechnical CollegeCollege 教 学 内 容 与 板 书备注 第二节手工编程指令 数控电火花线切割机床所用的程序格式有 3B 4B ISO 等 近年来 所生产的数控电火花线切割机床使用的是计算机数控系统 采用 ISO 格式 而早期的机床常采用 3B 4B 格式 一 一 3B3B 格式程序编制格式程序编制 3B 程序格式是我国电火花切割机床的一种常用编程格式 见表 各符号含义如 下 BXBYBJGZ 分隔符号 X 坐标值 分隔符号 Y 坐标值 分隔符号 计数长度 计数方向 加工指令 1 分隔符 B 2 坐标值 X Y 为直线终点或圆弧起点坐标的绝对值 单位为m 3 计数长度 J 是指加工轨迹 如直线 圆弧 在规定的坐标轴上 计数方向 上 投影的总和 亦以m 为单位 一般机床计数长度 应补足 位 例如计数长度 为 11200um 应写 4 计数方向 G 是计数时选择作为投影轴的坐标轴方向 加工直线段的计数方向 取直线段终点坐标 Xe Ye 绝对值比较 选取绝对 值较大的坐标轴为计数方向 当坐标绝对值相等时 计数方向可任选 Gx或 GY 即 Xe Ye 时 取 Gx Ye Xe 时 取 Gy Xe Ye 时 取 Gx或 Gy均可 加工圆弧时的计数方向 根据圆弧终点坐标 Xe Ye 绝对值选取 选取坐标 绝对值较小的坐标轴为计数方向 当坐标绝对值相等时 计数方向可任选 x 或 GY 即 Xe Ye 时 取 Gy Ye Xe 时 取 Gx Xe Ye 时 取 Gx或 Gy均可 加工指令 是用来确定轨迹的形状 起点或终点所在象限和加工方向等信 息的 如图所示 宜宾职业技术学院教案宜宾职业技术学院教案 YibinYibin VocationalVocational TechnicalTechnical CollegeCollege 教 学 内 容 与 板 书备注 例题 加工图图 6 28 a 6 28 a 所示斜线 终点 A 的坐标为 8 19 写OA 出加工程序 加工程序为 B8000B19000BGyL1 例题 加工图 6 28 b 所示圆弧 加工起点 A 2 9 终点为 B 9 2 试编制其加工程序 圆弧半径为 mmR 9220 2 9000 2 2000 计数长度为 m Y J AC 9000 m Y J CD 9220 mmRJ DB Y 72202000 则 mmJJJJ DB Y CD Y AC YY 25440 722092209000 编制的加工程序为 B2000B9000B GYNR 2 3B 格式的数控制系统没有间隙补偿功能 确定切割路线时 必须先根 据工件轮廓划出电极丝中心线轨迹 再按电极丝中心线轨迹编程 如图 6 图中实线表示内表面 如凹模 和外表面 如凸模 的轮廓 双点划线表 示电极丝中心线轨迹 两者相差一垂直距离间隙补偿值 为电 rRr 极丝半径 为放电间隙 二 二 4B4B 格式程序编制格式程序编制 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 其格式见 表 G40取消间隙补偿 G41左偏间隙补偿 D 表示偏移量 G42右偏间隙补偿 D 表示偏移量 宜宾职业技术学院教案宜宾职业技术学院教案 YibinYibin VocationalVocational TechnicalTechnical CollegeCollege 教 学 内 容 与 板 书备注 与 3B 格式相比 4B 格式增加了 R 和 D 或 DD 两项功能 1 圆弧半径 R 2 曲线形式 D 或 DD 三 三 ISOISO 代码数控程序编制代码数控程序编制 ISO 代码为国际标准化机构制定的用于数控的一种标准代码 与数控车 数控铣 ISO 代码一致 采用 8 单位补编码 1 程序格式 一个完整的程序由程序名 程序段和程序结束指令组成 其格式如下 运动 指令 坐标方式 指令 坐标系 指令 补偿 指令 M 代码 镜像 指令 锥度 指令 坐标 指令 其他 指令 2 ISO 代码及编程 我国快速走丝数控电火花切割机床常用的 ISO 代码与国际上使用的标准 代码基本一致 但也存在不同之处 下面讨论一些与数控车 铣编程指令有所不同的 指令 1 G50 G51 G52 锥度加工指令 此方法可 加工带锥度工件 例如模具中的凹模漏料孔加工 如如 图图 6 306 30 所示所示 G51 锥度左偏指令 G52 锥度右偏指令 G50 取消锥度指令 程序段格式 G51 A G52 A G50 单列一段 在进行锥度加工时 还需输入工件及工作台参数 如图如图 6 306 30 所示所示 宜宾职业技术学院教案宜宾职业技术学院教案 YibinYibin VocationalVocational TechnicalTechnical CollegeCollege 教 学 内 容 与 板 书备注 例题 6 4 编制图 6 30 所示凹模的数控线切割程序 已知电极丝直 径为 0 12mm 单边放电间隙为 0 01mm 刃口斜度 A 0 5 工件厚度为 H 15mm 下导轮中心到工作台面的距离 W 60mm 工作台面到上导轮中心的 高度 S 100mm 计算偏移量 mmmmD07 0 01 0 06 0 2 12 0 编写的数控加工程序 2 G54 G55 G56 G57 G58 G59 当工件上有多个型孔需加工 为使尺寸计算简单 可将每个型孔上便于编程的某一点设为其加工坐标系 原点 建立其自有的加工坐标系 程序段格式 G54 单列一段 其余五个加工坐标系设定指令的格式与 G54 相同 3 手动操作指令 G80 G82 G84 其具体格式如下 4 M 是系统的辅助功能指令 四 程序编制步骤 四 程序编制步骤 1 根据相应的装夹情况和切割方向 确定相应的计算坐标系 为 了简化计算 尽量选取图形的对称轴线为坐标轴 2 按选定的电极丝半径 r 放电间隙 计算电极丝中心相对工 件轮廓的偏移量 D 3 采用 3B 格式编程 将电极丝中心轨迹分割成平滑的直线和单一 的圆弧 计算出各段轨迹交点的坐标值 采用 4B 或 ISO 格式编程 将需 切割的工件轮廓分割成平滑的直线和单一的圆弧 按轮廓平均尺寸计算出 各线段交点的坐标值 4 根据电极丝中心轨迹 或轮廓 各交点坐标值及各线段的加工 顺序 逐段编制程序 5 程序检验 宜宾职业技术学院教案宜宾职业技术学院教案 YibinYibin VocationalVocational TechnicalTechnical CollegeCollege 教 学 内 容 与 板 书备注 数控电火花线切割加工实例数控电火花线切割加工实例 编制加工图 6 34 所示凸凹模 图示尺寸是根据刃口尺寸公差及凸凹模 配合间隙计算出的平均尺寸 的数控线切割程序 电极丝直径为 0 1mm 的钼丝 单面放电间隙为 0 01mm 下面主要就工艺计算和程序编制进行讲述 1 确定计算坐标系 由于图形上 下对称 孔的圆心在图形对称轴上 圆心为坐标原 点 如图 6 35 因为图形对称于 X 轴 所以只需求出 X 轴上半部 或下 半部 钼丝中心轨迹上各段的交点坐标值 从而使计算过程简化 图 6 34 凸凹模 图 6 35 凸凹模编程示意图 宜宾职业技术学院教案宜宾职业技术学院教案 YibinYibin VocationalVocational TechnicalTechnical CollegeCollege 教 学 内 容 与 板 书备注 2 确定补偿距离 补偿距离为 R 0 1 2 0 01 mm 0 06mm 钼丝中心轨迹 如图 6 35 中双点划线所示 3 计算交点坐标 将电极丝中心点轨迹划分成单一的直线或圆弧段 求 E 点的坐标值 因两圆弧的切点必定在两圆弧的连心线 OO1上 直 线 OO1的方程为 Y 2 75 3 X 故可求得 E 点的坐标值 X Y 为 X 1 570mm Y 1 493mm 其余各点坐标可直接从图形中求得到 见表 6 11 切割型孔时电极丝中心至圆心 O 的距离 半径 为 R 1 1 0 06 mm 1 04mm 表 6 11 凸凹模轨迹图形各段交点及圆心坐标 交点XY交点XY圆心XY B 3 74 2 11G 30 81O1 3 2 75 C 3 74 0 81H 30 81O2 3 2 75 D 3 0 81I 3 742 11 E 1 57 1 4393K 6 962 11 4 编写程序单 切割凸凹模时 不仅要切割外表面 而且还要切割内表面 因 此要在凸凹模型孔的中心 O 处钻穿丝孔 先切割型孔 然后再按 B C D E F G H I K A B 的顺序切割 1 3B 格式切割程序单见表 6 12 所示 宜宾职业技术学院教案宜宾职业技术学院教案 YibinYibin VocationalVocational TechnicalTechnical CollegeCollege 教 学 内 容 与 板 书备注 表 6 12 凸凹模线切割程序 序号 B X B Y B J G Z 说明 1 B B B Gx L3 穿丝切割 2 B 1040 B B Gy SR2 3 B B B Gx L1 4 D 拆卸钼丝 5 B B B Gy L4 空走 6 B B B Gx L3 空走 7 D 重新装上钼丝 8 B B B Gy L2 切入并加工 BC 段 9 B B B Gx L1 10 B B 1940 B Gy SR1 11 B 1570 B 1439 B Gy NR3 12 B 1430 B 1311 B Gx SR4 13 B B B Gx L3 14 B B B Gy L2 15 B B B Gx L3 16 B B B Gy L4 17 B B B Gx L1 18 B B B Gy L4 退出 19 D 加工结束 2 ISO 格式切割程序单如下 H000 H001 H005 T84 T86 G54 G90 G92X 0Y 0U 0V 0 C007 G01X 100Y 0 G04X0 0 H005 G41H000 C007 G41H000 G01X 1100Y 0 G04X0 0 H005 宜宾职业技术学院教案宜宾职业技术学院教案 YibinYibin VocationalVocational TechnicalTechnical CollegeCollege 教 学 内 容 与 板 书备注 G41H001 G03X 1100Y 0I 1100J 0 G04X0 0 H005 X 1100Y 0I 1100J 0 G04X0 0 H005 G40H000G01X 100Y 0 M00 取废料 C007 G01X 0Y 0 G04X0 0 H005 T85 T87 M00 拆丝 M05G00X 3000 空走 M05G00Y 2750 M00 穿丝 H000 H001 H005 T84 T86 G54 G90 G92X 2500Y 2000U 0V 0 C007 G01X 2801Y 2012 G04X0 0 H005 G41H000 C007 G41H000 G01X 3800Y