第三章_电火花线切割

1、吉林大学吉林大学 机械学院机械学院Ji Lin University Mech第三章第三章 电火花线切割加工电火花线切割加工1特种加工技术特种加工技术3 3.1 .1 概述概述 返回返回第三章第三章 电火花线切割加工电火花线切割加工吉林大学吉林大学 机械学院机械学院Ji Lin University Mech第三章第三章 电火花线切割加工电火花线切割加工2特种加工技术特种加工技术3.1.2 电火花线切割加工的特点电火花线切割加工的特点 线切割加工的电压、电流波形与电火花加工的基本线切割加工的电压、电流波形与电火花加工的基本相似。单个脉冲也有多种形式的放电状态，如开路、正常相似。单个脉冲也有多种

2、形式的放电状态，如开路、正常火花放电、短路等。火花放电、短路等。 线切割加工的加工机理、生产率、表面粗糙度等工艺规线切割加工的加工机理、生产率、表面粗糙度等工艺规律，材料的可加工性等也都与电火花加工的基本相似，可以律，材料的可加工性等也都与电火花加工的基本相似，可以加工硬质合金等一切导电材料。加工硬质合金等一切导电材料。 1.电火花线切割加工与电火花成形加工的共性表现电火花线切割加工与电火花成形加工的共性表现 吉林大学吉林大学 机械学院机械学院Ji Lin University Mech第三章第三章 电火花线切割加工电火花线切割加工3特种加工技术特种加工技术 以金属丝作为电极工具，不需要制造特

3、定形状的电极。以金属丝作为电极工具，不需要制造特定形状的电极。 虽然加工的对象主要是平面形状，但是除了有金属丝直径决定的内侧脚步的最虽然加工的对象主要是平面形状，但是除了有金属丝直径决定的内侧脚步的最小直径这样的限制外，任何复杂的形状都可以加工。小直径这样的限制外，任何复杂的形状都可以加工。 轮廓加工所需加工的余量少，能有效地节约贵重的材料。轮廓加工所需加工的余量少，能有效地节约贵重的材料。 可无视电极丝损耗，加工精度高。可无视电极丝损耗，加工精度高。 电极与工件之间存在着电极与工件之间存在着“疏松接触疏松接触”式轻压放电现象。式轻压放电现象。 采用乳化液或去离子水的工作液，不必担心发生火灾，

4、可以昼夜无人连续加工。采用乳化液或去离子水的工作液，不必担心发生火灾，可以昼夜无人连续加工。 一般没有稳定电弧放电状态。一般没有稳定电弧放电状态。 任何复杂形状的零件，只要能编制加工程序就可以进行加工任何复杂形状的零件，只要能编制加工程序就可以进行加工 。 依靠微型计算机控制电极丝轨迹和间隙补偿功能，同时加工凹凸两种模具时，依靠微型计算机控制电极丝轨迹和间隙补偿功能，同时加工凹凸两种模具时，间隙可任意调节。间隙可任意调节。 由于电极工具是直径较小的细丝，故脉冲宽度、平均电流等不能太大，加工工由于电极工具是直径较小的细丝，故脉冲宽度、平均电流等不能太大，加工工艺参数的范围较小，属中、精正极性电火

5、花加工，工件常接脉冲电源正极。艺参数的范围较小，属中、精正极性电火花加工，工件常接脉冲电源正极。 2.线切割加工相比于电火花加工的不同特点表现线切割加工相比于电火花加工的不同特点表现 3.1.2 电火花线切割加工的特点电火花线切割加工的特点 吉林大学吉林大学 机械学院机械学院Ji Lin University Mech第三章第三章 电火花线切割加工电火花线切割加工4特种加工技术特种加工技术3.1.3 电火花线切割加工的应用范围电火花线切割加工的应用范围 试制新产品及零件加工试制新产品及零件加工 在新产品开发过程中需要单件的样品，使用线切在新产品开发过程中需要单件的样品，使用线切割直接切割出零件

6、。割直接切割出零件。 加工特殊材料加工特殊材料 切割某些高硬度、高熔点的金属时，使用机加工切割某些高硬度、高熔点的金属时，使用机加工的方法几乎是不可能的，而采用线切割加工既经济又的方法几乎是不可能的，而采用线切割加工既经济又能保证精度。能保证精度。 加工模具零件加工模具零件 电火花线切割加工主要应用于冲模、挤压模、塑电火花线切割加工主要应用于冲模、挤压模、塑料模、电火花型腔模的电极加工等。料模、电火花型腔模的电极加工等。 吉林大学吉林大学 机械学院机械学院Ji Lin University Mech第三章第三章 电火花线切割加工电火花线切割加工5特种加工技术特种加工技术 电火花线切割加工与电火

7、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蚀原理，实现零部件的加工。所不同的是，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，“切割”出所需的各种尺寸和形状。 第三章第三章 电火花线切割加工电火花线切割加工3.2 电火花线切割加工原理电火花线切割加工原理返回返回吉林大学吉林大学 机械学院机械学院Ji Lin University Mech第三章第三章 电火花线切割加工电火花线切割加工6特种加工技术特种加工技术3.2.1 高速走丝电火花线切割加工原理高速走丝电火花线切割加工原理 图图 3 31 1 高速走丝电

8、火花线切割加工原理高速走丝电火花线切割加工原理1 1绝缘底板绝缘底板 2 2工件工件 3 3脉冲电源脉冲电源 4 4钼丝钼丝 5 5导向轮导向轮 6 6支架支架 7 7贮丝筒贮丝筒 线切割工艺示意线切割工艺示意装置结构装置结构 高速走丝（或称快走丝）电火花线切割机床（高速走丝（或称快走丝）电火花线切割机床（WEDM-HS），是我国），是我国生产和使用的主要机种，也是我国独创的电火花线切割加工模式。生产和使用的主要机种，也是我国独创的电火花线切割加工模式。 利用细钼丝 4作为工具电极进行切割， 加工能源由脉冲电源 3供给 钼丝穿过工件上预钻好的小孔，经导向轮5由储丝筒 7带动钼丝作正反向交替移动

9、 工件安装在工作台上，由数控装置按加工要求发出指令，控制两台步进电机带动工作台在水平X、Y两个坐标方向移动从而合成各种曲线轨迹，把工件切割成形。 在加工时，由喷嘴将工作液以一定的压力喷向加工区，当脉冲电压击穿电极丝和工件之间的放电间隙时，两极之间即产生火花放电而蚀除工件。 高速走丝电火花线切割机床的加工原理：高速走丝电火花线切割机床的加工原理：xy吉林大学吉林大学 机械学院机械学院Ji Lin University Mech第三章第三章 电火花线切割加工电火花线切割加工7特种加工技术特种加工技术高速走丝电火花线切割机床主要性能特征：高速走丝电火花线切割机床主要性能特征： 的电极丝运行速度快，而

10、且是双向往返循环地的电极丝运行速度快，而且是双向往返循环地运行，即成千上万次的反复通过加工间隙，一直使用到断线运行，即成千上万次的反复通过加工间隙，一直使用到断线为止。为止。 电极丝主要是钼丝（电极丝主要是钼丝（.）。）。 工作液通常采用乳化液，也可采用矿物油工作液通常采用乳化液，也可采用矿物油 、去离子水、去离子水等。等。 相对来说高速走丝电火花线切割机床结构比较简单，相对来说高速走丝电火花线切割机床结构比较简单，价格较低速走丝机床便宜。价格较低速走丝机床便宜。 目前能达到的精度为目前能达到的精度为.，表面粗糙度，表面粗糙度 .，但一般的加工精度为，但一般的加工精度为.，表面粗糙度为，表面粗

11、糙度为 .，可满足，可满足一般模具的要求。一般模具的要求。3.2.1 高速走丝电火花线切割加工原理高速走丝电火花线切割加工原理 吉林大学吉林大学 机械学院机械学院Ji Lin University Mech第三章第三章 电火花线切割加工电火花线切割加工8特种加工技术特种加工技术 低速走丝（或称慢走丝）电火花线切割机床（低速走丝（或称慢走丝）电火花线切割机床（WEDM-LS），是国外），是国外生产和使用的主要机种，我国已生产和逐步更多地采用慢走丝机床。生产和使用的主要机种，我国已生产和逐步更多地采用慢走丝机床。 图图3 32 2 低速走丝电火花线切割加工原理及设备组成示意图低速走丝电火花线切割加

12、工原理及设备组成示意图1 1脉冲电源；脉冲电源；2 2工件；工件；3 3工作液箱；工作液箱；4 4去离子水；去离子水；5 5泵；泵；6 6储丝筒；储丝筒；7工作台；工作台；8X轴电动机；轴电动机；9数控装置；数控装置；10Y轴电动机；轴电动机；11收丝筒收丝筒 3.2.2 低速走丝电火花线切割加工原理低速走丝电火花线切割加工原理 在加工时中，电极丝一方面相对工件2不断做上（下）单向移动，由储丝筒6经导向轮，最后到收丝筒11。工件2安装在工作台7上。 工作台7在数控伺服X轴电动机8、Y轴电动机10驱动下，在X、Y轴实现切割进给，使电极丝沿加工图形的轨迹，对工件进行加工。 在电极丝和工件之间加上脉

13、冲电源1 提供加工能源。 在电极丝和工件之间浇注去离子水工作液，这时不断产生火花放电，使工件不断被电腐蚀，可控制完成工件的尺寸加工。低速走丝电火花线切割机床的加工原理：低速走丝电火花线切割机床的加工原理：吉林大学吉林大学 机械学院机械学院Ji Lin University Mech第三章第三章 电火花线切割加工电火花线切割加工9特种加工技术特种加工技术3.2.2 低速走丝电火花线切割加工原理低速走丝电火花线切割加工原理 低速走丝电火花线切割机床主要性能特征：低速走丝电火花线切割机床主要性能特征：返回返回吉林大学吉林大学 机械学院机械学院Ji Lin University Mech第三章第三章

14、电火花线切割加工电火花线切割加工10特种加工技术特种加工技术第三章第三章 电火花线切割加工电火花线切割加工3.3 3.3 电火花线切割机床电火花线切割机床 返回返回吉林大学吉林大学 机械学院机械学院Ji Lin University Mech第三章第三章 电火花线切割加工电火花线切割加工11特种加工技术特种加工技术3.3.1电火花线切割机床的型号与主要技术参数电火花线切割机床的型号与主要技术参数 根据金属切削机床型号编制方法之规定，线切割机床型号是以开头的，如的含义如下： 为机床类别代号，表示电加工机床；为机床类别代号，表示电加工机床； 为机床特性代号，表示数控；为机床特性代号，表示数控； 为

15、组别代号，表示电火花加工机床；为组别代号，表示电火花加工机床； 为型别代号，表示线切割机床；为型别代号，表示线切割机床； 为基本参数代号，表示工作台横向行程为。为基本参数代号，表示工作台横向行程为。 主要技术参数：主要技术参数：工作台行程（纵向行程工作台行程（纵向行程横向行程）；横向行程）；最大切割厚度；最大切割厚度；加工表面粗糙度；加工表面粗糙度；加工精度；加工精度；切割速度；切割速度；数控系统的控制功能等。数控系统的控制功能等。 吉林大学吉林大学 机械学院机械学院Ji Lin University Mech第三章第三章 电火花线切割加工电火花线切割加工12特种加工技术特种加工技术1、机床本

16、体、机床本体2、工作液及其循环系统工作液及其循环系统 3、脉冲电源脉冲电源 3.3.2 电火花线切割加工设备电火花线切割加工设备 图 33 高速走丝线切割加工设备组成 1卷丝筒 2走丝溜板 3丝架 4上滑板 5下滑板 6床身 7电源、控制柜 吉林大学吉林大学 机械学院机械学院Ji Lin University Mech第三章第三章 电火花线切割加工电火花线切割加工13特种加工技术特种加工技术1. 机床本体机床本体1) 机床床身机床床身 机床的床身通常采用箱式结构的铸铁件，它是坐标工作台、绕丝机构及丝架的支承和固定基础，应有足够的强度和刚度。 2) X、Y坐标工作台部分坐标工作台部分 工件装夹在

17、坐标工作台上,电火花线切割机床最终都是通过坐标工作台与电极丝的相对运动来完成对零件加工的，机床的精度将直接影响工件的加工精度。 3) 走丝机构走丝机构 走丝机构使电极丝以一定的速度运动并保持一定的张力。 高速走丝系统示意图 显示示意图 低速走丝系统示意图 显示示意图3.3.2 电火花线切割加工设备电火花线切割加工设备 吉林大学吉林大学 机械学院机械学院Ji Lin University Mech第三章第三章 电火花线切割加工电火花线切割加工14特种加工技术特种加工技术偏移式丝架偏移式丝架 ：主要用在高速走丝线切割机床上实现锥度切割。 工作原理工作原理 双坐标联动装置：双坐标联动装置：在低速走丝

18、线切割机床上广泛采用此类装置。 工作原理工作原理 3.3.2 电火花线切割加工设备电火花线切割加工设备 1. 机床本体机床本体4)4) 锥度切割装置锥度切割装置 为了切割有落料角的冲模和某些有锥度（斜度）的内外表面，为了切割有落料角的冲模和某些有锥度（斜度）的内外表面，有些线切割机床具有锥度切割功能有些线切割机床具有锥度切割功能。 吉林大学吉林大学 机械学院机械学院Ji Lin University Mech第三章第三章 电火花线切割加工电火花线切割加工15特种加工技术特种加工技术* * 工作液的主要作用是在电火花线切割加工过程中脉冲间歇时间内及时将已工作液的主要作用是在电火花线切割加工过程中

19、脉冲间歇时间内及时将已蚀除下来的电蚀产物从加工区域中排除，使电极丝与工件间的介质迅速恢复绝蚀除下来的电蚀产物从加工区域中排除，使电极丝与工件间的介质迅速恢复绝缘状态，保证火花放电不会变为连续的弧光放电，使线切割顺利进行下去。缘状态，保证火花放电不会变为连续的弧光放电，使线切割顺利进行下去。 3.3.2 电火花线切割加工设备电火花线切割加工设备 2.工作液及其循环系统工作液及其循环系统 * * 工作液应具有一定的介电能力、较好的消电离能力、渗透性好、稳定性好工作液应具有一定的介电能力、较好的消电离能力、渗透性好、稳定性好等特性，还应有较好的洗涤性能、防腐蚀性能、对人体无危害等。等特性，还应有较好

20、的洗涤性能、防腐蚀性能、对人体无危害等。 * * 一般线切割机床的工作液循环系统包括：工作液箱、工作液泵、流量控一般线切割机床的工作液循环系统包括：工作液箱、工作液泵、流量控制阀、进液管、回流管及过滤网罩等。对于高速走丝线切割机床，通常采用制阀、进液管、回流管及过滤网罩等。对于高速走丝线切割机床，通常采用浇注式的供液方式；而对于低速走丝线切割机床，近年来有些已采用浸泡式浇注式的供液方式；而对于低速走丝线切割机床，近年来有些已采用浸泡式的供液方式。的供液方式。 * * 低速走丝线切割机床大多采用去离子水作工作液，只有在低速走丝线切割机床大多采用去离子水作工作液，只有在特殊精加工时特殊精加工时才采

21、用绝缘性能较高的煤油。才采用绝缘性能较高的煤油。 * * 高速高速走丝走丝线切割机床使用的工作液是专用乳化液线切割机床使用的工作液是专用乳化液。如：。如：、等、等 吉林大学吉林大学 机械学院机械学院Ji Lin University Mech第三章第三章 电火花线切割加工电火花线切割加工16特种加工技术特种加工技术1 1）晶体管矩形波脉冲电源）晶体管矩形波脉冲电源 3.3.2 电火花线切割加工设备电火花线切割加工设备 3.脉冲电源脉冲电源 * 晶体管式矩形波脉冲电源的工作方式与电火花成形加工类同。 图38 晶体管矩形波脉冲电源 * 它是通过控制功率管VT的基极以形成电压脉宽ti、电流脉宽te和

22、脉冲间隔to，限流电阻、决定峰值电流ie。 * 这种电源广泛用于高速走丝线切割机床，而在低速走丝机床中用的不多。 吉林大学吉林大学 机械学院机械学院Ji Lin University Mech第三章第三章 电火花线切割加工电火花线切割加工17特种加工技术特种加工技术图39 高频分组脉冲波形 3.3.2 电火花线切割加工设备电火花线切割加工设备 3.脉冲电源脉冲电源 2 2）高频分组脉冲电源）高频分组脉冲电源 图310 高频分组脉冲电源的电路原理方框图 * * 这种波是由矩形波派生出来的，即把较高频率的小脉宽ti和小脉间to的矩形波脉冲分组成为大脉宽i和大脉间o输出。 * * 加工时由高频脉冲发

23、生器、分组脉冲发生器和与门电路产生高频分组脉冲波形，然后经脉冲放大和功率输出，将高频分组脉冲能量输送到放电间隙，进行放电腐蚀加工。 * * 它既具有高频脉冲加工表面粗糙度值小，又具有低频脉冲加工速度高、电极丝损耗低的双重特点，在相同的加工条件下，可获得较好的加工工艺效果。 吉林大学吉林大学 机械学院机械学院Ji Lin University Mech第三章第三章 电火花线切割加工电火花线切割加工18特种加工技术特种加工技术图311 前阶梯波波形 3.3.2 电火花线切割加工设备电火花线切割加工设备 3.脉冲电源脉冲电源 3 3）阶梯波脉冲电源（低损耗电源）阶梯波脉冲电源（低损耗电源） * *

24、这种脉冲电源就是阶梯形脉冲电源，一般为前阶梯波，其电流波形如图这种脉冲电源就是阶梯形脉冲电源，一般为前阶梯波，其电流波形如图311所示。前阶梯波是由矩形波组合而成，可由几路起始脉冲放电时间顺序延迟所示。前阶梯波是由矩形波组合而成，可由几路起始脉冲放电时间顺序延迟的矩形波叠加而成。的矩形波叠加而成。 * * 如果每个脉冲在击穿放电间隙后，电压及电流逐步升高，则可以在不太降低如果每个脉冲在击穿放电间隙后，电压及电流逐步升高，则可以在不太降低生产率的情况下，大大减少电极丝的损耗，延长重复使用电极丝的寿命，提高加生产率的情况下，大大减少电极丝的损耗，延长重复使用电极丝的寿命，提高加工精度，这对于快速走

25、丝线切割加工是很有意义的。工精度，这对于快速走丝线切割加工是很有意义的。 吉林大学吉林大学 机械学院机械学院Ji Lin University Mech第三章第三章 电火花线切割加工电火花线切割加工19特种加工技术特种加工技术 如右图所示。这是实现短放电如右图所示。这是实现短放电时间高峰值电流的一种方法，常用时间高峰值电流的一种方法，常用于早期的低速走丝线切割机床中，于早期的低速走丝线切割机床中，以满足低速走丝时因排屑条件差而以满足低速走丝时因排屑条件差而需采用窄脉宽和高峰值电流的要求。需采用窄脉宽和高峰值电流的要求。3.3.2 电火花线切割加工设备电火花线切割加工设备 3.脉冲电源脉冲电源

26、4 4）并联电容型脉冲电源）并联电容型脉冲电源 在这种电路中，依靠调整晶体管的通断时间、限流电阻的个数及电容器的容量，在这种电路中，依靠调整晶体管的通断时间、限流电阻的个数及电容器的容量，可控制放电的重复频率，而每次放电的能量由直流电源的电压及电容器的容量决定。可控制放电的重复频率，而每次放电的能量由直流电源的电压及电容器的容量决定。 图312并联电容型电路的电压、电流波形及脉冲电源电路简图 返回返回 从图中可知，按照晶体管的开关状态，从图中可知，按照晶体管的开关状态，电容器两端的电压波形呈现一种阶梯状态，电容器两端的电压波形呈现一种阶梯状态，利用晶体管开通时间利用晶体管开通时间t ti i和

27、截止时间和截止时间t to o的不同的不同组合，可以改变充电电压波形的前沿。而且，组合，可以改变充电电压波形的前沿。而且，一旦放电电流发生，可使晶体管变为截止状一旦放电电流发生，可使晶体管变为截止状态，阻止直流电源供给电流。态，阻止直流电源供给电流。 吉林大学吉林大学 机械学院机械学院Ji Lin University Mech第三章第三章 电火花线切割加工电火花线切割加工20特种加工技术特种加工技术第三章第三章 电火花线切割加工电火花线切割加工3.4 电火花线切割系统和编程技术电火花线切割系统和编程技术 返回返回吉林大学吉林大学 机械学院机械学院Ji Lin University Mech第

28、三章第三章 电火花线切割加工电火花线切割加工21特种加工技术特种加工技术3.4.1 电火花线切割控制系统电火花线切割控制系统 * * 控制系统是进行电火花线切割加工的重要组成环节，是机床工作的指挥中心。控制系统的技术水平、稳定性、可靠性、控制精度及自动化程度等直接影响工件的加工工艺指标和工人的劳动强度。 * * 控制系统的作用是：在电火花线切割加工过程中，根据工件的形状和尺寸要求，自动控制电极丝相对于工件的运动轨迹；同时自动控制伺服进给速度，实现对工件的形状和尺寸加工。 * * 电火花线切割加工机床控制系统的主要功能：（2）加工控制 主要包括对伺服进给速度、脉冲电源、走丝机构、工作液循环系统以

29、及其他的机床操作的控制。此外，失效安全及自诊断功能等也是重要方面。 （1）轨迹控制 精确控制电极丝相对于工件的运动轨迹，加工出需要的工件形状和尺寸。 吉林大学吉林大学 机械学院机械学院Ji Lin University Mech第三章第三章 电火花线切割加工电火花线切割加工22特种加工技术特种加工技术数控电火花线切割加工的控制原理数控电火花线切割加工的控制原理 图3-13 数字程序控制过程框图 3.4.1 电火花线切割控制系统电火花线切割控制系统 程 序程序输入机构专用计算机插补运算执行机构坐标工作台(放电间隙)图 样把图样上工件的形状和尺把图样上工件的形状和尺寸编制成程序指令。寸编制成程序指

30、令。 将程序指令通过键盘或使用将程序指令通过键盘或使用穿孔纸带或磁带，或直接传穿孔纸带或磁带，或直接传输给计算机。输给计算机。 计算机根据输入的程序进计算机根据输入的程序进行计算，并发出进给信号行计算，并发出进给信号来控制驱动电动机，来控制驱动电动机， 由驱动电动机带动精密丝由驱动电动机带动精密丝杠，使工件相对于电极丝杠，使工件相对于电极丝作轨迹运动作轨迹运动 最终实现加工过程的自动最终实现加工过程的自动控制。控制。 目前电火花线切割加工机床的轨迹控制系统普遍采用数字程序控制，并已发展到微型计算机直接控制阶段。吉林大学吉林大学 机械学院机械学院Ji Lin University Mech第三章

31、第三章 电火花线切割加工电火花线切割加工23特种加工技术特种加工技术* * 数字程序控制系统能够控制加工同一平面上由直线和圆弧组成的任何图形的工件，这是最基本的控制功能。 图314 切割直线的原理 * * 控制方法有逐点比较法、数字积分法、矢量判别法、最小偏差法等。1轨迹控制原理轨迹控制原理 3.4.1 电火花线切割控制系统电火花线切割控制系统 * * 高速走丝线切割机床的控制系统普遍采用逐点比较法。机床在 X、 Y 两个方向不能同时进给，只能按直线的斜度和圆弧的曲率来交替地一步一个微米地分步“插补”进给。* * 下面通过图314来分析说明逐点比较法切割直线时的四个节拍： 第一拍：偏差判别。

32、第二拍：进给。 第三拍：偏差计算。 第四拍：终点判断。 目的是判别目前的加工坐标点对规定几何轨迹的偏离位置，然后决定拖板的走向。一般用代表偏差值，表示加工点恰好在线（轨迹）上。，表示加工点在线的上方或左方，表示加工点在线的下方或右方，以此来决定第二拍进给的轴向和正、负方向。 按照偏差计算公式，计算和比较进给一步后新的坐标点对规定轨迹新的偏差值，作为下一步判别走向的依据。 根据偏差值命令坐标工作台沿+向或-向；或+向或-向进给一步，向规定的轨迹靠拢，缩小偏差。 根据计数长度判断是否到达程序规定的加工终点。若到达终点，则停止插补和进给，否则再回到第一拍。 吉林大学吉林大学 机械学院机械学院Ji L

33、in University Mech第三章第三章 电火花线切割加工电火花线切割加工24特种加工技术特种加工技术* * 进给速度控制进给速度控制 3.4.1 电火花线切割控制系统电火花线切割控制系统 2加工控制功能加工控制功能 * * 图形的缩放、旋转和平移图形的缩放、旋转和平移 * * 短路回退短路回退 * * 间隙补偿间隙补偿 * * 自动找中心自动找中心 * * 适应控制适应控制 * * 信息显示信息显示 * * 故障安全和自诊断等功能故障安全和自诊断等功能 能根据加工间隙的平均电压或放电状态的变化，通过取样、变频电路，不定期地向计算机发出中断申请，暂停插补运算，自动调整伺服进给速度，保持

34、某一平均放电间隙，使加工稳定，提高切割速度和加工精度。 经常记忆电极丝经过的路线。发生短路时，改变加工条件并沿原来的轨迹快速后退，消除短路，防止断丝。 线切割加工数控系统所控制的是电极丝中心移动的轨迹。因此，加工有配合间隙冲模的凸、凹模时，电极丝中心轨迹应该向原图形之外或内偏移，进行“间隙补偿”。 利用图形的任意缩放功能可以加工出任意比例的相似图形；利用任意角度的旋转功能可使零件的编程大大简化；而平移功能则同样极大地简化了跳步模具的编程。 具有断电记忆等功能。 可动态显示程序号、计数长度等轨迹参数，较完善地采用计算机CRT屏幕显示，还可以显示电规准参数、切割轨迹图形和切割速度、切割时间等。 使

35、孔中的电极丝自动找正后停止在孔中心处。 在工件切割厚度变化的场合，改变规准之后，能自动改变伺服进给速度或电参数，不用人工调节就能自动进行高效率、高精度的稳定加工。 吉林大学吉林大学 机械学院机械学院Ji Lin University Mech第三章第三章 电火花线切割加工电火花线切割加工25特种加工技术特种加工技术3.4.2 电火花线切割编程电火花线切割编程 数控线切割加工机床的控制系统是根据人的数控线切割加工机床的控制系统是根据人的“命令命令”控制机床控制机床进行加工的。因此必须先将要加工工件的图形用机器所能接受的进行加工的。因此必须先将要加工工件的图形用机器所能接受的“语语言言”编好编好“

36、命令命令”，以便输入控制系统，这种，以便输入控制系统，这种“命令命令”就是线切割加就是线切割加工程序。这项工作叫数控线切割编程，简称编程。工程序。这项工作叫数控线切割编程，简称编程。 数控线切割编程方法分为手工编程和微机自动编程。数控线切割编程方法分为手工编程和微机自动编程。 为了便于机器接受为了便于机器接受“命令命令”，必须按照一定的格式来编制线切，必须按照一定的格式来编制线切割加工机床的数控程序。目前高速走丝线切割机床一般采用割加工机床的数控程序。目前高速走丝线切割机床一般采用 3B（个（个别扩充为别扩充为4B或或5B）数控程序）数控程序格式，而低速走丝线切割机床普遍采用格式，而低速走丝线

37、切割机床普遍采用ISO（国际标准化组织）或（国际标准化组织）或EIA（美国电子工业协会）数控程序（美国电子工业协会）数控程序格式。格式。 吉林大学吉林大学 机械学院机械学院Ji Lin University Mech第三章第三章 电火花线切割加工电火花线切割加工26特种加工技术特种加工技术1、3B程序指令格式程序指令格式 不管是什么图形，只要能分解为直线和圆弧就可依次分别编程。 3.4.2 电火花线切割编程电火花线切割编程 BXBYBJGZ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表 3-1 3B 程序指令格式 图315 加工指令 B分隔符号。 X、Y坐标值。G计数方向。J

38、计数长度。 Z加工指令。 表中各个参数的含义为：表中各个参数的含义为： 它在程序单上起着把 X、Y 和 J数值分隔开的作用。 分x或y，即可按X方向或Y方向计数，工作台在该方向每走1m，即计数累减1，当累减到计数长度J=0时，这段程序即加工完毕。 为了保证所要加工的圆弧或直线段能按要求的长度加工出来，一般线切割加工机床是用从起点到终点某个滑板进给的总长度来作为计数长度的。 分为直线L与圆弧R两大类。 直线的终点对其起点的坐标值或圆弧起点对其圆心的坐标值，编程时均取绝对值，以m为单位，最多为6位数。 圆弧按第一步进入的象限及走向的顺圆、逆圆而分为顺圆SR1、SR2、SR3、SR4及逆圆NR1、N

39、R2、NR3、NR4共八种。 直线按走向和终点所在象限而分为L1、L2、L3、L4四种。 返回直线编程方法返回圆弧编程方法吉林大学吉林大学 机械学院机械学院Ji Lin University Mech第三章第三章 电火花线切割加工电火花线切割加工27特种加工技术特种加工技术3.4.2 电火花线切割编程电火花线切割编程 2、直线的编程方法直线的编程方法 XY原点原点终点(x，y)以直线的起点为原点，建立正常的直角坐标系，x，y 表示直线终点的坐标绝对值。 在直线 3B 代码中，x，y 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最大公约数作为 x，y 的值，以简化数值。 若直

40、线与 X 或 Y 轴重合，为区别一般直线，x，y 均可写作 0 也可以不写。 计数方向的选取原则，应取此程序最后一步的轴向为计数方向。对直线而言，取X、Y中较大的绝对值和轴向作为计数长度和计数方向。 J 的取值方法为：由计数方向 G 确定投影方向，若 G=Gx，则将直线向 X 轴投影得到长度的绝对值即为 J 的值；若 G=Gy，则将直线向 Y 轴投影得到长度的绝对值即为 J 的值。 加工指令 Z 按照直线走向和终点所在的坐标象限不同可分为 L1、L2、L3、L4，其中与+X 轴重合的直线算作 L1，与-X 轴重合的直线算作 L3，与+Y 轴重合的直线算作 L2，与-Y 轴重合的直线算作 L4，

41、具体可参考图315。 终点(0，0)计数长度计数长度G=Gx吉林大学吉林大学 机械学院机械学院Ji Lin University Mech第三章第三章 电火花线切割加工电火花线切割加工28特种加工技术特种加工技术x3.4.2 电火花线切割编程电火花线切割编程 3、圆弧的编程方法圆弧的编程方法 以圆弧的圆心为坐标原点，建立正常的直角坐标系。 x，y 值的确定:用 x，y 表示圆弧起点坐标的绝对值。 G 的确定: 计数方向（分Gx 和Gy）同样也取与该圆弧终点时走向较平行的轴向作为计数方向，以减少编程和加工误差，即取终点坐标绝对值小的轴向为计数方向（与直线编程相反）。J 的确定:按计数方向G（Gx

42、 或Gy）取圆弧在轴或轴上的投影值作为计数长度。如果圆弧较长，跨越两个以上象限，则分别取计数方向轴（或轴）上各个象限投影值的绝对值相累加，作为该方向总的计数长度。 加工指令 Z 按照第一步进入的象限可分为 R1、R2、R3、R4；按切割的走向可分为顺圆 S 和逆圆 N，于是共有 8 种指令：SR1、SR2、SR3、SR4、NR1、NR2、NR3、NR4，具体可参考图315。 yC（x，y）原点原点GxJ吉林大学吉林大学 机械学院机械学院Ji Lin University Mech第三章第三章 电火花线切割加工电火花线切割加工29特种加工技术特种加工技术例3-1 对如图316所示的图形进行编程。

43、 解：解： 该工件由三段直线和一段圆弧组成，故需要分成四段来编写程序：该工件由三段直线和一段圆弧组成，故需要分成四段来编写程序： 3.4.2 电火花线切割编程电火花线切割编程 4、编程举例编程举例 加工直线段加工直线段 AB 以起点 A 为坐标原点，因AB与 X轴正重合，X、Y均可作0计，故程序为： B40000BB40000GX L1 或 BBB40000GX L1（按X40000，Y0，也可编程为：B40000B0B40000GX L1，不会出错） 加工斜线段加工斜线段 BC 以 B 点为坐标原点，则 C 点对 B 点的坐标为 X =10000， Y =90000，故程序为： B1B9B9

44、0000GY L1 加工圆弧加工圆弧 CD 以该圆弧圆心 O 为坐标原点，经计算，圆弧起点 C 对圆心 O 点的坐标为： X =30000， Y =40000，故程序为： B30000B40000B60000Gx NR1 图316 吉林大学吉林大学 机械学院机械学院Ji Lin University Mech第三章第三章 电火花线切割加工电火花线切割加工30特种加工技术特种加工技术 以 D 点为坐标原点，终点 A 对 D 点的坐标为 X =10000， Y = 90000，故程序为： B1B9B90000GY L4 加工整个工件的程序单如下表加工整个工件的程序单如下表 3.4.2 电火花线切割

45、编程电火花线切割编程 4、编程举例编程举例 加工斜线段加工斜线段 DA 实际线切割加工和编程时，要考虑钼丝半径r和单面放电间隙S的影响。对于切割孔和凹体，应将程序轨迹偏移减小（r+S）距离，对于凸体，则应偏移增大（r+S）距离。 程序BXBYBJGZ1B B B40000GXL12B1B9B90000GYL13B30000B40000B60000GXNR14B1B9B90000GYL45停 机 代 码D图316 吉林大学吉林大学 机械学院机械学院Ji Lin University Mech第三章第三章 电火花线切割加工电火花线切割加工31特种加工技术特种加工技术图3-16 编程零件图例 C90

46、BA401261035D460R50(a)(b)ABCD0.07R50.073.4.2 电火花线切割编程电火花线切割编程 4、编程举例编程举例 吉林大学吉林大学 机械学院机械学院Ji Lin University Mech第三章第三章 电火花线切割加工电火花线切割加工32特种加工技术特种加工技术 若考虑线径补偿，设所用钼丝直径为0.12 mm，单边放电间隙0.01 mm，则应将整个零件图形轮廓沿周边均匀增大一个0.01+0.12/2=0.07的值，得到图5-9(b)中虚线所示的轮廓后，按虚线轮廓(即丝中心轨迹)编程，所编加工程序清单见表1。 表表3-1 考虑补偿时的程序清单考虑补偿时的程序清单

47、 序号 B JX B JY B J G Zn 注 释 1 B 63 B 9930 B 9930 GY L2 引入直线段 2 B B B 40 125 GX L1 直线 A ?B 3 B 10 011 B 90 102 B 90 102 GY L1 直线 B ?C 4 B 30 074 B 40 032 B 60 148 GX NR1 圆弧 C ?D 5 B 10 011 B 90 102 B 90 102 GY L4 直线 D ?A 6 B 63 B 9930 B 9930 GY L4 引出直线段 7 D 停机结束 吉林大学吉林大学 机械学院机械学院Ji Lin University Mech

48、第三章第三章 电火花线切割加工电火花线切割加工33特种加工技术特种加工技术 例 3-2 用3B 代码编制加工图317(a)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 0.18 mm，单边放电间隙为 0.01 mm，图中 A 点为穿丝孔，加工方向沿 ABCDEFGHA 进行。 (a)(a)零件图零件图 (b)(b)钼丝轨迹图钼丝轨迹图 解 ： (1) 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，钼丝中心运行的轨迹形状如图317(b)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： 钼丝半径+单边放电间隔=0.09+0.01=0.1 mm 3

49、.4.2 电火花线切割编程电火花线切割编程 4、编程举例编程举例 图317 线切割图形 吉林大学吉林大学 机械学院机械学院Ji Lin University Mech第三章第三章 电火花线切割加工电火花线切割加工34特种加工技术特种加工技术表表 3-3 圆弧圆弧 EF 和和 EF特点比较表特点比较表 图317 线切割图形 * * 在加工中需要注意的是 EF圆弧的编程，圆弧 EF(如图317(a)所示)与圆弧 EF(如图317(b)所示)有较多不同点，它们的特点比较如表 3-3 所示。 3.4.2 电火花线切割编程电火花线切割编程 4、编程举例编程举例 （例（例 3-2 ） 起点起点所在象限圆弧

50、首先进入象限圆弧经历象限圆弧 EF EX轴上第四相象第二、三象限圆弧 EF E第一象限第一象限第一、二、三、四象限(a)(a)零件图零件图 (b)(b)钼丝轨迹图钼丝轨迹图吉林大学吉林大学 机械学院机械学院Ji Lin University Mech第三章第三章 电火花线切割加工电火花线切割加工35特种加工技术特种加工技术3.4.2 电火花线切割编程电火花线切割编程 4、编程举例编程举例 （例（例 3-2 ） (2) 计算并编制圆弧 EF的 3B 代码。在图317(b)中，最难编制的是圆弧 EF，其具体计算过程如下： 以圆弧 EF的圆心为坐标原点，建立直角坐标系，则 E点的坐标为：Y E=0.

51、1 mm， X E= (20-0.1)2-0.12=19.900mm。根据对称原理可得 F的坐标为(-19.900，0.1)。 根据上述计算可知圆弧 EF的终点坐标的 Y 的绝对值小，所以计数方向为 Y。 圆弧 EF在第一、二、三、四象限分别向 Y 轴投影得到长度的绝对值分别为 0.1 mm、19.9 mm、19.9 mm、0.1 mm，故 J=40000。 EFB19900B100B40000G YSR1 由上可知，圆弧 EF的 3B 代码为 圆弧 EF首先在第一象限顺时针切割，故加工指令为 SR1。 图317（b） 吉林大学吉林大学 机械学院机械学院Ji Lin University Me

52、ch第三章第三章 电火花线切割加工电火花线切割加工36特种加工技术特种加工技术 3.4.2 电火花线切割编程电火花线切割编程 4、编程举例编程举例 （例（例 3-2 ） (3) 经过上述分析计算，可得轨迹形状的 3B 程序，如 表3-4 所示。 程序BXBYBJGZ备注1B0B0B2900GYL2加工AB线段2B40100B0B40100GXL1加工BC线段3B0B40200B40200GYL2加工CD线段4B0B0B20200GXL3加工DE线段5B19900B100B40000GYSR1加工EF圆弧线段6B20200B0B20200GXL3加工FG线段7B0B40200B40200GYL4

53、加工GH线段8B40100B0B40100GXL1加工HB线段9B0B2900B2900GYL4加工BA线段10停 机 代 码D 表3- 切割轨迹3B程序单 吉林大学吉林大学 机械学院机械学院Ji Lin University Mech第三章第三章 电火花线切割加工电火花线切割加工37特种加工技术特种加工技术3.4.3 ISOISO代码的手工编程方法代码的手工编程方法 1、ISO代码程序格式代码程序格式 对线切割加工来说，某一图段（直线或圆弧）的程序格式为对线切割加工来说，某一图段（直线或圆弧）的程序格式为 ：NGXYIJ 字母是组成程序段的基本单元，一般是由一个关键字母加若干位字母是组成程序

54、段的基本单元，一般是由一个关键字母加若干位十进制数字组成，具体如下：十进制数字组成，具体如下： 程序段号 N：准备功能指令 G：是建立机床或控制系统方式的一种指令，其后为两位数字表示各种不同的功能。尺寸字：尺寸字在程序段中主要是用来控制电极丝运动到达的坐标位置。辅助功能指令M： 位于程序段之首，表示一条程序的序号，后续为24位数字。 电火花线切割加工常用的尺寸字有X、Y、U、V、A、I、J等，尺寸字的后续数字应加正负号，单位为m。其中I、J为圆弧的圆心对圆弧起点的坐标值。其它为线段的终点坐标值。 由M功能指令及后续两位数组成，即M00M99，用来指令机床辅助装置的接通或断开。其中M00为程序暂

55、停；M01为选择停止；M02为程序结束。 例如：吉林大学吉林大学 机械学院机械学院Ji Lin University Mech第三章第三章 电火花线切割加工电火花线切割加工38特种加工技术特种加工技术3.4.3 ISOISO代码的手工编程方法代码的手工编程方法 2、ISO代码按终点坐标有两种表达及输入方式代码按终点坐标有两种表达及输入方式 圆：以图形中某一适当点为坐标原点，用X、Y表示某段圆弧终点的绝对坐标值，用I、J表示圆心对圆弧起点的坐标值（图318b）。 （1）绝对坐标方式，代码为绝对坐标方式，代码为G90 线：以图形中某一适当点为坐标原点，用X、Y表示终点的绝对坐标值（图318a）。（

56、图318a）（图318b）吉林大学吉林大学 机械学院机械学院Ji Lin University Mech第三章第三章 电火花线切割加工电火花线切割加工39特种加工技术特种加工技术3.4.3 ISOISO代码的手工编程方法代码的手工编程方法 2、ISO代码按终点坐标有两种表达及输入方式代码按终点坐标有两种表达及输入方式 （2）增量（相对）坐标方式，代码为G91 线：以线起点为坐标原点，用X、Y表达线的终点对起点的坐标值。 圆：以圆弧的起点为坐标原点，用X、Y来表示圆弧终点对起点的坐标值，用I、J来表示圆心对圆弧起点的坐标值（图318c）。 注意： 在编写程序时，采用哪种坐标方式，原则上都可以，但

57、要根据具体的情况来确定，它与被加工零件图样的尺寸标注方法有关。 （图318c）吉林大学吉林大学 机械学院机械学院Ji Lin University Mech第三章第三章 电火花线切割加工电火花线切割加工40特种加工技术特种加工技术(1)(1)以绝对坐标方式（以绝对坐标方式（G90）输入进行编程）输入进行编程（如右图所示如右图所示） 图319(a)以绝对坐标编程 例3-3 要加工如图319（a）、（b）所示由4条直线和一个半圆组成的型孔或凹模，穿丝孔中钼丝中心的坐标为（5，20），按顺时针切割。 3.4.3 ISOISO代码的手工编程方法代码的手工编程方法 3、ISO代码手工编程举例代码手工编程

58、举例 N1 G92 X5000 Y20000 给定起始点圆心的绝对坐标 N2 G01 X5000 Y12500 直线终点的绝对坐标 N3 X-5000 Y12500 直线终点的绝对坐标 N4 X-5000 Y32500 直线终点的绝对坐标 N5 X5000 Y32500 直线终点的绝对坐标 N6 X5000 Y27500 直线终点的绝对坐标 N7 G02 X5000 Y12500 I0 J-7500 X、Y之值为顺圆弧终点的绝对坐标， I、J之值为圆心对圆弧起点的相对坐标。 N8 G01 X5000 Y20000 直线终点的绝对坐标 N9 M02 程序结束 吉林大学吉林大学 机械学院机械学院J

59、i Lin University Mech第三章第三章 电火花线切割加工电火花线切割加工41特种加工技术特种加工技术3.4.3 ISOISO代码的手工编程方法代码的手工编程方法 3、ISO代码手工编程举例代码手工编程举例 例3-3 要加工如图319（a）、（b）所示由4条直线和一个半圆组成的型孔或凹模，穿丝孔中钼丝中心的坐标为（5，20），按顺时针切割。 (2)(2)以增量（相对）坐标方式（以增量（相对）坐标方式（G91）输入编程）输入编程（如右图所示如右图所示） N1 G92 X5000 Y20000 给定起始点圆心的绝对坐标 N2 G01 X0 Y-7500 直线终点对起始点的相对坐标 N

60、3 X-1000 Y0 直线终点对直线终点的相对坐标 N4 X0 Y20000 直线终点对直线终点的相对坐标 N5 X10000 Y0 直线终点对直线终点的相对坐标 N6 X0 Y-5000 直线终点对直线终点的相对坐标 N7 G02 X0 Y-15000 I0 J-7500 X、Y之值为顺圆弧终点对圆弧起点的相对坐标，I、J之值为圆心对圆弧起点的相对坐标。 N8 G01 X0 Y7500 直线终点对圆弧终点的相对坐标 N9 M02 程序结束图319(b)以相对坐标编程 吉林大学吉林大学 机械学院机械学院Ji Lin University Mech第三章第三章 电火花线切割加工电火花线切割加工