數(shù)控電火花線切割加工工藝與編程

1、數(shù)控加工工藝與編程數(shù)控加工工藝與編程第一節(jié)第一節(jié) 數(shù)控線切割加工原理、特點(diǎn)及應(yīng)用數(shù)控線切割加工原理、特點(diǎn)及應(yīng)用 第第5章章 數(shù)控電火花切割加工工藝與編程數(shù)控電火花切割加工工藝與編程第二節(jié)第二節(jié)影響線切割加工工藝指標(biāo)的主要因素影響線切割加工工藝指標(biāo)的主要因素 第三節(jié)第三節(jié) 數(shù)控線切割加工工藝的制訂數(shù)控線切割加工工藝的制訂 第四節(jié)第四節(jié) 數(shù)控線切割的程序編制數(shù)控線切割的程序編制 數(shù)控加工工藝與編程數(shù)控加工工藝與編程第一節(jié)第一節(jié) 數(shù)控線切割加工原理、特點(diǎn)及應(yīng)用數(shù)控線切割加工原理、特點(diǎn)及應(yīng)用 一、數(shù)控線切割加工原理 線切割加工技術(shù)是線電極電火花加工技術(shù)，是電火花加工技術(shù)中的一種，簡(jiǎn)稱(chēng)線切割加工，也是利

2、用工具電極對(duì)工件進(jìn)行脈沖放電時(shí)產(chǎn)生的電腐蝕現(xiàn)象來(lái)進(jìn)行加工的。電火花線切割加工是用運(yùn)動(dòng)著的金屬絲做電極，利用電極絲和工件在水平面內(nèi)的相對(duì)運(yùn)動(dòng)來(lái)切割出各種形狀的工件。若電極絲相對(duì)工件進(jìn)行有規(guī)律的傾斜運(yùn)動(dòng)，還可加工出帶錐度的工件。數(shù)控加工工藝與編程數(shù)控加工工藝與編程電火花線切割加工電火花線切割加工電火花線切割加工原理圖1-儲(chǔ)絲筒 2-工作臺(tái)驅(qū)動(dòng)電機(jī) 3-導(dǎo)輪 4-電極絲5-工件 6-脈沖電源數(shù)控加工工藝與編程數(shù)控加工工藝與編程 與成型穿孔加工比較，有如下特點(diǎn)： 1)由于加工表面的輪廓是由CNC控制的復(fù)合運(yùn)動(dòng)所獲得，所以可切割復(fù)雜表面。 2)可加工細(xì)微的幾何形狀，切縫和很小的內(nèi)角半徑。 3)無(wú)需特定形

3、狀的工具電極，降低、節(jié)約生產(chǎn)成本及準(zhǔn)備工時(shí)。 4)在電參數(shù)相同情況下，比穿孔加工生產(chǎn)率高，自動(dòng)化程度高，操作使用方便。數(shù)控加工工藝與編程數(shù)控加工工藝與編程5)加工同樣的工件，其總蝕除量少，材料利用率高，對(duì)加工貴重金屬有著重要意義。數(shù)控加工工藝與編程數(shù)控加工工藝與編程 我國(guó)：高速往復(fù)走絲方式，一般走絲速度為810m/s， 國(guó)外：慢速單向走絲方式，通常走絲速度低于0.2m/s。 線切割機(jī)床普遍采用計(jì)算機(jī)數(shù)字控制（CNC）裝置。 數(shù)控加工工藝與編程數(shù)控加工工藝與編程2.2.電火花線切割加工的特點(diǎn)和應(yīng)用電火花線切割加工的特點(diǎn)和應(yīng)用 1 1）可切割各種高硬度材料，用于加工淬火后的可切割各種高硬度材料，用

4、于加工淬火后的模具、硬質(zhì)合金模具和強(qiáng)磁材料模具、硬質(zhì)合金模具和強(qiáng)磁材料； 2 2）由于采用數(shù)控技術(shù)，可編程切割形狀復(fù)雜的由于采用數(shù)控技術(shù)，可編程切割形狀復(fù)雜的型腔，易于實(shí)現(xiàn)型腔，易于實(shí)現(xiàn)CAD/CAMCAD/CAM； 3 3）由于幾乎無(wú)切削力，故可切割極薄工件由于幾乎無(wú)切削力，故可切割極薄工件； 4 4）由于金屬絲直徑小，因而加工時(shí)省料，特別由于金屬絲直徑小，因而加工時(shí)省料，特別適宜于切割貴重金屬材料適宜于切割貴重金屬材料； 5 5）試制新產(chǎn)品時(shí)，可直接將某些板類(lèi)工件切割試制新產(chǎn)品時(shí)，可直接將某些板類(lèi)工件切割出，省去了模具、刀具、工夾具等工裝，使開(kāi)發(fā)產(chǎn)品出，省去了模具、刀具、工夾具等工裝，使開(kāi)

5、發(fā)產(chǎn)品周期明顯縮短周期明顯縮短。 數(shù)控加工工藝與編程數(shù)控加工工藝與編程數(shù)控線切割的加工原理1工作臺(tái) 2夾具 3工件 4脈沖電源 5電極絲 6導(dǎo)輪 7絲架 8工作液箱 9儲(chǔ)絲筒 數(shù)控加工工藝與編程數(shù)控加工工藝與編程圖 電火花線切割原理圖XY儲(chǔ)絲筒導(dǎo)輪電極絲工件Ral數(shù)控加工工藝與編程數(shù)控加工工藝與編程電火花線切割機(jī)床 電火花線切割加工加工過(guò)程顯示數(shù)控加工工藝與編程數(shù)控加工工藝與編程二、數(shù)控線切割加工特點(diǎn)二、數(shù)控線切割加工特點(diǎn) （1）加工對(duì)象不受硬度的限制，可用于一般切削方法難以加工或者無(wú)法加工的金屬材料和半導(dǎo)體材料，特別適合淬火工具鋼、硬質(zhì)合金等高硬度材料的加工；但無(wú)法加工非金屬導(dǎo)電材料。 （2

6、）能加工細(xì)小、形狀復(fù)雜的工件。由于電極絲直徑最小可達(dá)0.01mm，所以能加工出窄縫、銳角（小圓角半徑）等細(xì)微結(jié)構(gòu)。 （3）加工精度較高。由于電極絲是不斷移動(dòng)的，所以電極絲的磨損很小，目前電火花加工精度已經(jīng)能達(dá)到m級(jí)，表面粗糙度可達(dá)Ra0.05m，完全可以滿足一般精密零件的加工要求。數(shù)控加工工藝與編程數(shù)控加工工藝與編程 （4）用戶不需要制造電極，節(jié)約了電極制造時(shí)間和電極材料，減低了加工成本。 （5）工作液選用乳化液或去離子水等，而不是煤油，可節(jié)約能源物資，防止著火。 （6）一般采用精規(guī)準(zhǔn)一次加工成形，在加工中大都不需要轉(zhuǎn)換加工規(guī)準(zhǔn)。 （7）工件材料被蝕除的量很少，這不僅有助于提高加工速度，而且加

7、工下來(lái)的材料還可以再利用。 （8）便于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，采用數(shù)控技術(shù)、只要編好程序，就能自動(dòng)加工，操作方便、加工周期短，成本低，較安全。 線切割的缺點(diǎn)是？線切割的缺點(diǎn)是？數(shù)控加工工藝與編程數(shù)控加工工藝與編程三、數(shù)控線切割的應(yīng)用 （1）加工模具。（2）加工電火花成形加工用的電極。（3）加工零件。（4）稀有、貴重、超硬金屬材料的加工。數(shù)控加工工藝與編程數(shù)控加工工藝與編程常見(jiàn)數(shù)控線切割加工的零件a）各種形狀及鍵槽 b） 齒輪內(nèi)外齒形 c）窄長(zhǎng)沖模 d）斜直紋表面曲面體 e）各種平面圖案 數(shù)控加工工藝與編程數(shù)控加工工藝與編程第二節(jié)第二節(jié) 影響影響數(shù)控線切割加工工藝指標(biāo)的主要因素?cái)?shù)控線切割加工工藝指標(biāo)的主要因

8、素 一、線切割加工的技術(shù)指標(biāo)切割速度表面粗糙度加工精度技術(shù)指標(biāo)技術(shù)指標(biāo)數(shù)控加工工藝與編程數(shù)控加工工藝與編程二、影響線切割工藝指標(biāo)的主要因素脈沖參數(shù)電極絲及其移動(dòng)速度進(jìn)給速度影響技術(shù)指標(biāo)的因素工件材料及其厚度工作液數(shù)控加工工藝與編程數(shù)控加工工藝與編程第三節(jié)第三節(jié) 數(shù)控線切割加工工藝的制訂數(shù)控線切割加工工藝的制訂 一、零件圖的工藝分析 不適合或不能使用電火花線切割加工的工件，有如下幾種： 1）表面粗糙度和尺寸精度要求很高，切割后無(wú)法進(jìn)行手工研磨的工件。 2）窄縫小于電極絲直徑加放電間隙的工件，或圖形內(nèi)拐角處不允許帶有電極絲半徑加放電間隙所形成的圓角的工件。 3）非導(dǎo)電材料。 4）厚度超過(guò)絲架跨距的

9、零件。 5）加工長(zhǎng)度超過(guò)x，y拖板行程長(zhǎng)度，且精度要求較高的工件。數(shù)控加工工藝與編程數(shù)控加工工藝與編程 二、工藝準(zhǔn)備二、工藝準(zhǔn)備 （一）合理地確定切割路線 正確的切割路線能減少工件變形，容易保證加工精度。為避免材料內(nèi)部組織和內(nèi)應(yīng)力對(duì)加工精度的影響，除了考慮工件的坯料中取出位置外，還必須合理選擇程序的走向和起點(diǎn)。如圖所示。加工程序引入點(diǎn)為A，起點(diǎn)為a，則走向可有：A-a-b-c-d-e-f-a-AA-a-f-e-d-c-b-a-A如選走向，則在切割過(guò)程中，工件懸留在被切縫af切開(kāi)后易變形的部分，會(huì)帶來(lái)較大誤差。如選走向，就可減少或避免這種影響。如加工程序引入點(diǎn)為B點(diǎn)，起點(diǎn)為d，這時(shí)無(wú)論選哪種走向

10、，其切割精度都會(huì)受到材料變形的影響。 程序起點(diǎn)對(duì)加工精度的影響 數(shù)控加工工藝與編程數(shù)控加工工藝與編程（二）工件毛坯的準(zhǔn)備毛坯的準(zhǔn)備工序是指凸?；虬寄Ｔ诰€切割加工之前的全部加工工序。1凹模的準(zhǔn)備工序1）下料下料用鋸床切斷所需材料。2）鍛造鍛造改善內(nèi)部組織，并鍛成所需的形狀。3）退火退火消除鍛造內(nèi)應(yīng)力，改善加工性能。4）刨（銑）刨（銑）刨六面，并留磨削余量0.40.6mm。5）磨磨磨出上下平面及相鄰兩側(cè)面,對(duì)角尺。6）劃線劃線劃出刃口輪廓線和孔(螺孔、銷(xiāo)孔、穿絲孔等)的位置。7）加工型孔部分加工型孔部分當(dāng)凹模較大時(shí)，為減少線切割加工量，需將型孔漏料部分銑（車(chē)）出，只切割刃口高度；對(duì)淬透性差的材料，

11、可將型孔的部分材料去除，留35mm切割余量。8）孔加工孔加工加工螺孔、銷(xiāo)孔、穿絲孔等。 9）淬火淬火達(dá)設(shè)計(jì)要求。10）磨磨磨削上下平面及相鄰兩側(cè)面，對(duì)角尺。11）退磁處理退磁處理數(shù)控加工工藝與編程數(shù)控加工工藝與編程 2凸模的準(zhǔn)備工序 凸模的準(zhǔn)備工序，可根據(jù)凸模的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，參照凹模的準(zhǔn)備工序，將其中不需要的工序去掉即可。但應(yīng)注意以下幾點(diǎn)： 1）為便于加工和裝夾，一般都將毛坯鍛造成平行六面體。對(duì)尺寸、形狀相同，斷面尺寸較小的凸模，可將幾個(gè)凸模制成一個(gè)毛坯。 2）凸模的切割輪廓線與毛坯側(cè)面之間應(yīng)留足夠的切割余量（一般不小于5mm）。毛坯上還要留出裝夾部位。 3）在有些情況下，為防止切割時(shí)模坯產(chǎn)生變形

12、，要在模坯上加工出穿絲孔。切割的引入程序從穿絲孔開(kāi)始。 數(shù)控加工工藝與編程數(shù)控加工工藝與編程（三）穿絲孔和電極絲切入位置的選擇 切入位置的選擇a）凹模 b）凸模 數(shù)控加工工藝與編程數(shù)控加工工藝與編程 （四）電極絲位置的調(diào)整 線切割加工之前，應(yīng)將電極絲調(diào)整到切割的起始坐標(biāo)位置上，其調(diào)整方法有以下幾種： 1目測(cè)法目測(cè)法調(diào)整電極絲位置 利用穿絲處劃出的十字基準(zhǔn)線，分別沿劃線方向觀察電極絲與基準(zhǔn)線的相對(duì)位置，根據(jù)兩者的偏離情況移動(dòng)工作臺(tái)，當(dāng)電極絲中心分別與縱橫方向基準(zhǔn)線重合時(shí)，工作臺(tái)縱、橫方向上的讀數(shù)就確定了電極絲中心的位置。 數(shù)控加工工藝與編程數(shù)控加工工藝與編程 2.火花法火花法調(diào)整電極絲位置 移動(dòng)

13、工作臺(tái)使工件的基準(zhǔn)面逐漸靠近電極絲，在出現(xiàn)火花的瞬時(shí)，記下工作臺(tái)的相應(yīng)坐標(biāo)值，再根據(jù)放電間隙推算電極絲中心的坐標(biāo)。此法簡(jiǎn)單易行，但往往因電極絲靠近基準(zhǔn)面時(shí)產(chǎn)生的放電間隙，與正常切割條件下的放電間隙不完全相同而產(chǎn)生誤差。 數(shù)控加工工藝與編程數(shù)控加工工藝與編程3自動(dòng)找中心 就是讓電極絲在工件孔的中心自動(dòng)定位。此法是根據(jù)線電極與工件的短路信號(hào)，來(lái)確定電極絲的中心位置。數(shù)控功能較強(qiáng)的線切割機(jī)床常用這種方法。 自動(dòng)找中心 數(shù)控加工工藝與編程數(shù)控加工工藝與編程三、零件的裝夾和位置校正（一）工件的裝夾 1懸臂式裝夾 懸臂式裝夾 裝夾簡(jiǎn)單方便，通用性強(qiáng)。但由于工件平面難與工作平臺(tái)找平，工件懸伸端易受力撓曲，易

14、出現(xiàn)切割出的側(cè)面與工件上、下平面間的垂直度誤差。通常只在工件加工要求低或懸臂部分短的情況下使用。 數(shù)控加工工藝與編程數(shù)控加工工藝與編程2兩端支撐方式裝夾 兩端支撐方式裝夾 工件兩端固定在兩相對(duì)工作臺(tái)面上，裝夾簡(jiǎn)單方便，支撐穩(wěn)定，定位精度高。但要求工件長(zhǎng)度大于兩工作臺(tái)面的距離，不適合裝夾小型工件，且工件剛性要好，中間懸空部不會(huì)產(chǎn)生撓曲。 數(shù)控加工工藝與編程數(shù)控加工工藝與編程3橋式支撐方式裝夾橋式去撐方式裝夾 在通用夾具上放置墊鐵后，先在兩端支撐的工作臺(tái)面上架上兩根支撐墊鐵，再在墊鐵上安裝工件，墊鐵的側(cè)面也可做定位面使用。方便靈活，通用性強(qiáng)，對(duì)大、中、小型工件都適用。 數(shù)控加工工藝與編程數(shù)控加工工

15、藝與編程4板式支撐方式裝夾 根據(jù)常規(guī)工件的形狀和尺寸大小，制成帶各種矩形或圓形孔的平板作為輔助工作臺(tái)，將工件安裝在支撐板上。裝夾精度高，適用于批量生產(chǎn)各種小型和異型工件。但無(wú)論切割型孔還是外形都需要穿絲，通用性也較差。 板式支撐方式裝夾 數(shù)控加工工藝與編程數(shù)控加工工藝與編程5復(fù)式支撐方式 在工作臺(tái)面上裝夾專(zhuān)用夾具并校正好位置，再將工件裝夾于其中。對(duì)于批量加工可大大縮短裝夾和校正時(shí)間，提高效率。 復(fù)式支撐方式 數(shù)控加工工藝與編程數(shù)控加工工藝與編程（二）工件的調(diào)整1用百分表找正 用磁力表架將百分表固定在絲架或其它位置上，百分表的測(cè)量頭與工件基面接觸，往復(fù)移動(dòng)工作臺(tái)，按百分表指示值調(diào)整工件的位置，直

16、至百分表指針的偏擺范圍達(dá)到所要求的數(shù)值。找正應(yīng)在相互垂直的三個(gè)方向上進(jìn)行。 用百分表找正 數(shù)控加工工藝與編程數(shù)控加工工藝與編程2劃線法找正 工件的切割圖形與定位基準(zhǔn)之間的相互位置精度要求不高時(shí)，可采用劃線法找正，如圖所示。利用固定在絲架上的劃針對(duì)準(zhǔn)工件上劃出的基準(zhǔn)線，往復(fù)移動(dòng)工作臺(tái)，目測(cè)劃針、基準(zhǔn)間的偏離情況，將工件調(diào)整到正確位置。劃線法找正 數(shù)控加工工藝與編程數(shù)控加工工藝與編程 四、加工參數(shù)的選擇 （一）脈沖參數(shù)的選擇 脈沖電源的波形及參數(shù)的影響是相當(dāng)大的，如矩形波脈沖電源的參數(shù)主要有電壓、電流、脈沖寬度、脈沖間隔等。所以根據(jù)不同的加工對(duì)象選擇合理的電參數(shù)是非常重要的。 應(yīng)用應(yīng)用脈沖寬度脈沖

17、寬度ti/ s 電流峰值電流峰值Ie/A 脈沖間隔脈沖間隔t0/ s 空載電壓空載電壓/V 快速切割或加大快速切割或加大厚度工件厚度工件Ra2.5 m 2040大于大于12為實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定加工為實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定加工,一般選擇一般選擇t0/ti=34以上以上一般為一般為7090半精加工半精加工Ra=1.252.5 m 620612精加工精加工Ra|Xe|時(shí)，取Gy；|Xe|Ye|時(shí)，取Gx；|Xe|=|Ye|時(shí)，取Gx或Gy均可。斜線的計(jì)數(shù)方向 數(shù)控加工工藝與編程數(shù)控加工工藝與編程 2加工圓弧 圓弧計(jì)數(shù)方向的選取，應(yīng)看圓弧的終點(diǎn)的情況而定，從理論上講，應(yīng)該是當(dāng)加工圓弧達(dá)到終點(diǎn)時(shí)，走最后一步的是哪個(gè)坐標(biāo)，就應(yīng)選

18、此坐標(biāo)作為計(jì)數(shù)方向。實(shí)際加工中，將45線作為分界線，當(dāng)圓弧終點(diǎn)坐標(biāo)為（Xe，Ye）時(shí)，若|Xe|Ye|時(shí)，取Gy；|Ye|Xe|時(shí)，取Gx；|Xe|=|Ye|時(shí)，取Gx或Gy均可。 圓弧的計(jì)數(shù)方向 數(shù)控加工工藝與編程數(shù)控加工工藝與編程 （四）計(jì)數(shù)長(zhǎng)度J 當(dāng)計(jì)數(shù)方向確定后，計(jì)數(shù)長(zhǎng)度J是指被加工圖形在被加工圖形在計(jì)數(shù)方向坐標(biāo)軸上的投影長(zhǎng)計(jì)數(shù)方向坐標(biāo)軸上的投影長(zhǎng)度（即絕對(duì)值）的總和，度（即絕對(duì)值）的總和，以m為單位。 1對(duì)于斜線 加工圖所示斜線OA，其終點(diǎn)為A（Xe,Ye），且YeXe，因?yàn)閨Ye|Xe|，OA斜線與X軸夾角大于45時(shí)，計(jì)數(shù)方向取Gy，斜線OA在Y軸上的投影長(zhǎng)度為Ye，故J=Ye斜線

19、的G和J 數(shù)控加工工藝與編程數(shù)控加工工藝與編程 2跨兩象限的圓弧 加工圖所示圓弧，加工起點(diǎn)A在第四象限，終點(diǎn)B(Xe,Ye)在第一象限，因?yàn)榧庸そK點(diǎn)靠近Y軸，|Ye|Xe|，計(jì)數(shù)方向取Gx；計(jì)數(shù)長(zhǎng)度為各象限中的圓弧段在X軸上投影長(zhǎng)度的總和，即J=JX1+JX2?？鐑上笙薜膱A弧的G和J 數(shù)控加工工藝與編程數(shù)控加工工藝與編程 加工如圖所示圓 弧 ， 加 工 終 點(diǎn)B(Xe,Ye)，因加工終點(diǎn) B 靠 近 X 軸 ，|Xe|Ye|，故計(jì)數(shù)方向取Gy，J為各象限的圓弧段在Y軸上投影長(zhǎng)度的總和，即J=Jy1+Jy2+Jy3。 3跨多個(gè)象限圓弧跨多個(gè)象限圓弧的G和J 數(shù)控加工工藝與編程數(shù)控加工工藝與編程（

20、五）加工指令Z 1.直線段加工指令a）直線加工指令 b）坐標(biāo)軸上直線加工指令 數(shù)控加工工藝與編程數(shù)控加工工藝與編程2.圓弧加工指令c）順時(shí)針圓弧指令 d）逆時(shí)針圓弧指令 數(shù)控加工工藝與編程數(shù)控加工工藝與編程（六）應(yīng)用舉例 加工如圖所示斜線OA，終點(diǎn)A的坐標(biāo)為Xe=17mm，Ye=5mm，寫(xiě)出加工程序。其程序?yàn)椋築17000B5000B17000GxL1在斜線段的程序中X和Y值可按比例縮小同樣倍數(shù)，故程序可寫(xiě)為： B17 B5 B17000GxL1數(shù)控加工工藝與編程數(shù)控加工工藝與編程加工圖中所示直線，其長(zhǎng)度為21.5mm，寫(xiě)出其程序。 在與坐標(biāo)軸重合的程序中，X或Y的數(shù)值即使不為零，也不必寫(xiě)出。

21、因此，相應(yīng)的程序?yàn)椋?BBB021500GyL2數(shù)控加工工藝與編程數(shù)控加工工藝與編程加工如圖示圓弧，加工起點(diǎn)的坐標(biāo)為A(-5,0),試編制程序。 其程序?yàn)椋?B5000 BB010000GySR2數(shù)控加工工藝與編程數(shù)控加工工藝與編程加工圖示的1/4圓弧，加工起點(diǎn)A（0.707,0.707），終點(diǎn)為 B(-0.707,0.707)，試編制程序。 相應(yīng)的程序?yàn)椋?B707 B707 B001414GxNR1由于終點(diǎn)恰好在45線上，故也可取Gy，則B707 B707 B000586GyNR1AB數(shù)控加工工藝與編程數(shù)控加工工藝與編程加工如圖所示圓弧，加工起點(diǎn)為A（-2，9），終點(diǎn)為B（9，-2），編制加工程序。 圓弧半徑：R= m =9220m 計(jì)數(shù)長(zhǎng)度：JYAC=9000mJYCD=9220mJYDB=R-2000m =7200m則JY= JYAC+ JYCD+ JYDB=（9000+9220+7220）m =25440m其程序?yàn)椋築2000 B9000B025440GyNR2 2290002000數(shù)控加工工藝與編程數(shù)控加工工藝與編程將凸凹模零件用3B格式編寫(xiě)程序單(課外作業(yè))。 數(shù)控加工工藝與編程數(shù)控加工工藝與編程 （1）求電極絲中心軌跡坐標(biāo)各點(diǎn)坐標(biāo)可直接從圖形中求得到