模块三 应用3B代码编程并加工零件

前面学习了线切割机床的工作原理和基本操作方法。在企业生产实践中，线切割机床常用来加工凸、凹模和样板零件等。3B代码编程是一种较常用的线切割机床手工编程方法，在本模块将介绍线切割机床3B代码编程的方法，并运用3B代码编程并加工凸模和样板。

课题一加工方形冷冲凸模本课题要求运用线切割机床加工如图3-1所示方形冷冲凸模，工件厚度为15mm，加工表面粗糙度为Ra3.2mm，其双边配合间隙为0.02mm，电极丝为

0.18mm的钼丝，双面放电间隙为0.02mm，采用3B代码编程。图3-1方形冷冲凸模

本课题的学习目标是：掌握直线的3B代码编程，能用线切割机床加工由直线构成的零件。一、基础知识1．直线的3B代码编程3B代码编程格式是数控线切割机床上最常用的程序格式。（1）平面坐标系的规定。面对机床操作台，工作平台面为坐标系平面，左右方向为X轴，且右方向为正；前后方向为Y轴，前方为正，具体参见图2-3。编程时，采用相对坐标系，即坐标系的原点随程序段的不同而变化。（2）X和Y值的确定。①以直线的起点为原点，建立正常的直角坐标系，X和Y表示直线终点的坐标绝对值，单位为m。②在直线3B代码中，X和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和Y的值，以简化数值。③若直线与X或Y轴重合，为区别一般直线，X和Y均可写作0，也可以不写。（3）G的确定。G用来确定加工时的计数方向，分Gx和Gy。直线编程的计数方向的选取方法是：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大的坐标轴为计数方向。具体确定方法为：若终点坐标为（xe，ye），令X=|xe|，Y=|ye|，若Y<X，则G=Gx，如图3-2（a）所示；若Y>X，则G=Gy，如图3-2（b）所示；若Y=X，则在一、三象限取G=Gy，在二、四象限取G=Gx。由上可见，计数方向的确定以45°线为界，取与终点处走向较平行的轴作为计数方向，具体可参见图3-2（c）。图3-2直线3B代码编程时G的确定（4）J的确定。J为计数长度，以m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。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。（5）Z的确定。加工指令Z按照直线走向和终点的坐标不同可分为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，具体可参考图3-3。2．直线3B代码编程举例应用3B代码编制如图3-4所示图形的线切割程序（不考虑间隙补偿）。

图3-3直线3B代码编程时Z的确定

图3-4直线3B代码编程举例设定加工路线为A→B→C→A，程序为：B0B0B100000GxL1A→BB0B0B100000GYL2B→CB1B1B100000GYL3C→A3．间隙补偿问题在实际加工中，电火花线切割数控机床是通过控制电极丝的中心轨迹来加工的，图3-5中电极丝中心轨迹用虚线表示。在线切割机床上，电极丝的中心轨迹和图纸上工件轮廓之间差别的补偿称为间隙补偿，间隙补偿分编程补偿和自动补偿两种形式。

图3-5电极丝中心轨迹（1）编程补偿法。加工凸模时，电极丝中心轨迹应在所加工的图形的外面；加工凹模时，电极丝中心轨迹应在所加工图形的里面。所加工工件图形与电极丝中心轨迹间的距离，在圆弧的半径方向和线段垂直方向都等于间隙补偿量f。确定间隙补偿量正负的方法如图3-6所示。间隙补偿量的正负，可根据在电极丝中心轨迹图形中圆弧半径及直线段法线长度的变化情况来确定，对圆弧是用于修正圆弧半径r，对直线段是用于修正其法线长度P。对于圆弧，当考虑电极丝中心轨迹后，其圆弧半径比原图形半径增大时取+f，减小时则取−f。

图3-6间隙补偿量的符号判别

间隙补偿量的算法：加工冲模的凸、凹模形时，应考虑电极丝半径r丝、电极丝和工件之间的单边放电间隙

电及凸模和凹模间的单边配合间隙

配，当加工冲孔模具时（即冲后要求工件保证孔的尺寸），凸模尺寸由孔的尺寸确定，因

配在凹模上扣除，故凸模的间隙补量ƒ凸=r丝+

电，凹模的间隙补偿量ƒ凹=r丝+

电

配；当加工落料模时（即冲后要求保证冲下的工件尺寸），凹模尺寸由工件的尺寸确定，因

配在凸模上扣除，故凸模的间隙补偿量ƒ凸=r丝＋

电

配，凹模的间隙补偿量ƒ凹=r丝+

电。（2）自动补偿法。加工前，将间隙补偿量ƒ输入到机床的数控装置。编程时，按图样的名义尺寸编制线切割程序，间隙补偿量ƒ不在程序段尺寸中，图形上所有非光滑连接处应加过渡圆弧修饰，使图形中不出现尖角，过渡圆弧的半径必须大于补偿量。这样在加工时，数控装置能自动将过渡圆弧处增大或减小一个ƒ的距离实行补偿，而直线段保持不变。4．穿丝孔的加工（1）穿丝孔的作用。工艺孔（即穿丝孔）在线切割加工工艺中是不可缺少的。它有三个作用：①用于加工凹模；②减小凸模加工中的变形量和防止因材料变形而发生夹丝现象；③保证被加工部分跟其他有关部位的位置精度。对于前两个作用来说，工艺孔的加工要求不需过高，但对于第三个作用来说，就需要考虑其加工精度。显然，如果所加工的工艺孔的精度差，那么工件在加工前的定位也不准，被加工部分的位置精度自然也就不符合要求。在这里，工艺孔的精度是位置精度的基础。通常影响工艺孔精度的主要因素有两个，即圆度和垂直度。如果利用精度较高的镗床、钻床或铣床加工工艺孔，圆度就能基本上得到保证，而垂直度的控制一般是比较困难的。在实际加工中，孔越深，垂直度越不好保证。尤其是在孔径较小、深度较大时，要满足较高垂直度的要求非常困难。因此，在较厚工件上加工工艺孔，其垂直度如何就成为工件加工前定位准确与否的重要因素。（2）穿丝孔的位置和直径。在切割凹模类工件时，穿丝孔位于凹型的中心位置，操作最为方便。因为这既能准确穿丝孔加工位置，又便于控制坐标轨迹的计算。但是这种方法切割的无用行程较长，因此不适合大孔形凹形工件的加工。在切割凸形工件或大孔形凹型工件时，穿丝孔加工在起切点附近为好。这样，可以大大缩短无用切割行程。穿丝孔的位置最好选在已知坐标点或便于运算的坐标点上，以简化有关轨迹控制的运算。穿丝孔的直径不宜太小或太大，以钻或镗孔工艺简便为宜，一般选在3～10mm范围内。孔径最好选取整数值或较完整数值，以简化用其作为加工基准的运算。对于对称加工，多次穿丝切割的工件，穿丝孔的位置选择如图3-7所示。

图3-7多孔穿丝（3）穿丝孔的加工。由于许多穿丝孔都要作加工基准，因此，在加工时必须确保其位置精度和尺寸精度。这就要求穿丝孔在具有较精密坐标工作台的机床上进行加工。为了保证孔径尺寸精度，穿丝孔可采用钻绞、钻镗或钻车等较精密的机械加工方法。二、课题实施1．工艺分析加工任务见图3-1。由于坯件材料被割离，会在很大程度上破坏材料内应力平衡状态，使材料变形，而夹断钼丝。从加工工艺上考虑，应制作合理的工艺孔以便于应力对称、均匀、分散的释放；凸模及凹模应采用封闭切割。图3-8三种切割方案分析：图3-8（a）从坯料端面开始加工，会引起变形，故切割起点不合适，图3-8（b）的安排可以采用，但仍存在着变形；图3-8（c）预制穿丝孔，切割的起始点取在坯件预制的穿丝孔中，桥式支撑，逆时针方向加工即从离开夹具的方向开始加工，最后再转向工件夹具方向，这是较好的切割方案。

图3-8切割起始点和切割路线分析2．工艺实施加工任务见图3-1，工艺实施过程如下。（1）加工穿丝孔。（2）装夹，穿丝，电极丝较直，定位。装夹后可用基准面或拉表找正。穿丝后应检查电极丝是否在导轮内并测试张力。电极丝校直后可用机床的自动找中功能定位。（3）乳化液的配制及流量的确定。乳化液一般是以体积比配制的，即以一定比例的乳化液加水配制而成，一般浓度要求如下。①加工表面粗糙度和精度要求较高，工件较薄或中厚，配比较浓些，为8%～15%。②要求切割速度高或大厚度工件，浓度淡些，为5%～8%，以便于排屑。根据加工使用经验，新配制的工作液切割效果并不是最好，在使用20h左右时，其切割速度、表面质量最好。快走丝线切割是靠高速运行的丝把工作液带入切缝的，因此工作液不需多大压力，只要能充分包住电极丝，浇到切割面上即可。上述工作完成后，检查、清理工作台面放好摇把等工具。开电源，将机床控制面板上运丝筒转速挡位调到8m/s挡位，启动运丝开关，合上断丝停机开关和水泵开关，检查运丝筒运转换向是否良好，水泵抽水和上下线架喷水板喷水是否良好，如均正常，即初步完成机床主机切割准备。（4）开控制箱电源，开计算机，机床功能检查。（5）编程。①间隙补偿计算。如图3-9（a）所示为加工零件图，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3-9（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f=

钼丝半径+单边放电间隙＝0.09+0.01＝0.1mm

图3-9线切割图形因加工方形零件边缘（棱边）要求较高，应采用系统提供的清角功能。图3-9（b）中A点为穿丝孔，加工轨迹为：A→B΄→C΄→D΄→E΄→A。程序如下。B0B0B2900GYL4 A→B΄B0B0B50200GXL3 B΄→C΄B0B0B100200GYL4 C΄→D΄B0B0B50200GXL1 D΄→E΄B0B0B103100GYL2 E΄→A（6）模拟加工校验代码。编程完成后送控制台，将控制界面转到加工窗，模拟加工校验代码的正确性。（7）加工。工件准备、编程完毕后，按加工厚度、精度要求，在控制台面板上选择加工参数，按下加工按钮进行加工。加工过程中注意观察间隙电压波形各加工电流表，利用跟踪调节器，保持加工过程的稳定。（8）关机。加工完成后，应首先关掉加工电源，之后关掉工作液，让丝运转一段时间后再停机。若先关工作液，会造成空气中放电，形成烧丝；若先关走丝的话，因丝速太慢甚至停止运行，丝冷却不良，间歇中缺少工作液，也会造成烧丝。电机运行一段时间并等储丝筒反向后，再停走丝，工作结束后必须关掉总电源，擦拭工作台面及夹具，并润滑机床。三、作业测评1．测评内容用3B代码编程并加工如图3-10所示的矩形样板，工件厚度为2mm，加工表面粗糙度为Ra3.2m。

图3-10矩形样板2．测评标准矩形样板加工实训评分表。四、知识与技能拓展：工作液的使用方法（1）对加工表面粗糙度和精度要求比较高的工件，工作液的浓度可大些，为10%～20%，可使加工表面洁白均匀。加工后的工件可轻松地从废料中取出，或靠自重落下。（2）对要求切割速度高或厚度大的工件，工作液的浓度可小些，为5%～8%，这样加工比较稳定，且不易断丝。（3）对材料为Crl2的工件，工作液用蒸馏水配制，工作液的浓度小些，可减轻工件表面的黑白交叉条纹，使工件表面洁白均匀。（4）新配制的工作液，当加工电流为2A左右时，其切割速度为40mm2/min左右，若每天工作8h，使用约两天后效果最好，继续使用8～10天后就易断丝，需更换新的工作液。加工时供液一定要充分，并且工作液要包住电极丝，这样才能使工作液顺利进入加工区，达到稳定加工的效果。

课题二加工样板零件

本课题要求运用线切割机床加工如图3-11所示样板零件，工件厚度为2mm，加工表面粗糙度为Ra3.2m，电极丝为

0.18mm的钼丝，单边放电间隙为0.01mm，采用3B代码编程。

图3-11样板零件本课题的学习目标是：掌握圆弧的3B代码编程，能用线切割机床加工由直线和圆弧构成的零件。一、基础知识1．圆弧的3B代码编程圆弧的3B代码编程格式和直线相同，见表3-1。（1）X和Y值的确定。以圆弧的圆心为原点，建立正常的直角坐标系，X和Y表示圆弧起点坐标的绝对值，单位为m。如在图3-12（a）中，X=30

000，Y=40

000；在图3-12（b）中，X=40

000，Y=30

000。

图3-12圆弧轨迹及其编程参数的确定（2）G的确定。G用来确定加工时的计数方向，分Gx和Gy。圆弧编程的计数方向的选取方法是：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：若圆弧终点坐标为（xe，ye），令X=|xe|，Y=|ye|，若Y<X，则G=Gy，如图3-12（a）所示；若Y>X，则G=Gx，如图3-12（b）所示；若Y=X，则Gx、Gy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，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，具体可参见图3-12c。（3）J的确定。圆弧编程中J的取值方法为：由计数方向G确定投影方向，若G=Gx，则将圆弧向X轴投影；若G=Gy，则将圆弧向Y轴投影。J值为各个象限圆弧投影长度绝对值的和。如在图3-12（a）、（b）中，J1、J2、J3大小分别如图中所示，J=|J1|+|J2|+|J3|。（4）Z的确定。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3-13。2．圆弧3B代码编程举例应用3B代码编制如图3-14所示图形的线切割程序（不考虑间隙补偿）。

图3-13圆弧3B代码编程时Z的确定

图3-14圆弧3B代码编程举例（1）确定加工路线。起点为A，加工路线按照图中所示的①→②→…→⑧段的顺序进行。①段为切入，⑧段为切出，②～⑦段为程序零件轮廓。（2）分别计算各段曲线的坐标值。（3）按3B格式编写程序清单，程序如下。B0B200B2000GYL2 加工第①段B0B10000B10000GYL2 加工第②段，可与上句合并B0B10000B20000GXNR4 加工第③段B0B10000B10000GYL2 加工第④段B30000B8040B30000GXL3 加工第⑤段B0B23920B23920GYL4 加工第⑥段B30000B8040B30000GXL4 加工第⑦段B0B2000B2000GYL4 加工第⑧段二、课题实施1．工艺分析加工任务见图3-11。由于坯件材料被割离，会在很大程度上破坏材料内应力平衡状态，使材料变形，而夹断钼丝。从加工工艺上考虑，应制作合理的工艺孔以便于应力对称、均匀、分散的释放。

如图3-15所示，O点为穿丝点，钼丝偏置为0.1mm，加工轨迹为：O→A→B→C→D→E→F→G→H→A→O。

图3-15样板的加工轨迹2．工艺实施加工任务见图3-11，工艺实施过程如下。（1）加工穿丝孔。（2）装夹，穿丝，电极丝较直，定位。装夹后可用基准面或拉表找正。穿丝后应检查电极丝是否在导轮内并测试张力。电极丝校直后可用机床的自动找中功能定位。（3）开控制箱电源、开计算机，机床功能检查。（4）编程。程序如下。B0B10000B10000GYL2 O→AB0B20000B20000GYL2 A→BB5100B0B5100GXSR2 B→CB15100B0B15100GXL1 C→DB9900B100B10000GXNR3 D→EB0B15100B15100GYL4 E→FB5100B0B5100GXSR4 F→GB20000B0B20000GXL3 G→HB0B5100B5100GYSR3 H→AB0B10000B10000GYL3 A→O（5）模拟加工校验代码。编程完成后送控制台，将控制界面转到加工窗，模拟加工校验代码的正确性。（6）加工。工件准备、编程完毕后，按加工厚度、精度要求，在控制台面板上选择加工参数，按下加工按钮进行加工。加工过程中注意观察间隙电压波形各加工电流表，利用跟踪调节器，保持加工过程的稳定。（7）关机。加工完成后，应首先关掉加工电源，之后关掉工作液，让丝运转一段时间后再停机。若先关工作液，会造成空气中放电，形成烧丝；若先关走丝的话，因丝速太慢甚至停止运行，丝冷却不良，间歇中缺少工作液，也会造成烧丝。电机运行一段时间并等储丝筒反向后，再停走丝，工作结束后必须关掉总电源，擦拭工作台面及夹具，并润滑机床。三、作业测评1．测评内容用3B代码编程并加工如图3-16所示的零件，工件厚度为2mm，加工表面粗糙度为Ra3.2m。

图3-16测评零件图2