第三章_電火花線切割

1、吉林大學吉林大學 機械學院機械學院Ji Lin University Mech第三章第三章 電火花線切割加工電火花線切割加工1特種加工技術特種加工技術3 3.1 .1 概述概述 返回返回第三章第三章 電火花線切割加工電火花線切割加工吉林大學吉林大學 機械學院機械學院Ji Lin University Mech第三章第三章 電火花線切割加工電火花線切割加工2特種加工技術特種加工技術3.1.2 電火花線切割加工的特點電火花線切割加工的特點 線切割加工的電壓、電流波形與電火花加工的基本線切割加工的電壓、電流波形與電火花加工的基本相似。單個脈沖也有多種形式的放電狀態(tài)，如開路、正常相似。單個脈沖也有多種

2、形式的放電狀態(tài)，如開路、正?；鸹ǚ烹姟⒍搪返取；鸹ǚ烹?、短路等。 線切割加工的加工機理、生產(chǎn)率、表面粗糙度等工藝規(guī)線切割加工的加工機理、生產(chǎn)率、表面粗糙度等工藝規(guī)律，材料的可加工性等也都與電火花加工的基本相似，可以律，材料的可加工性等也都與電火花加工的基本相似，可以加工硬質(zhì)合金等一切導電材料。加工硬質(zhì)合金等一切導電材料。 1.電火花線切割加工與電火花成形加工的共性表現(xiàn)電火花線切割加工與電火花成形加工的共性表現(xiàn) 吉林大學吉林大學 機械學院機械學院Ji Lin University Mech第三章第三章 電火花線切割加工電火花線切割加工3特種加工技術特種加工技術 以金屬絲作為電極工具，不需要制造特

3、定形狀的電極。以金屬絲作為電極工具，不需要制造特定形狀的電極。 雖然加工的對象主要是平面形狀，但是除了有金屬絲直徑?jīng)Q定的內(nèi)側腳步的最雖然加工的對象主要是平面形狀，但是除了有金屬絲直徑?jīng)Q定的內(nèi)側腳步的最小直徑這樣的限制外，任何復雜的形狀都可以加工。小直徑這樣的限制外，任何復雜的形狀都可以加工。 輪廓加工所需加工的余量少，能有效地節(jié)約貴重的材料。輪廓加工所需加工的余量少，能有效地節(jié)約貴重的材料。 可無視電極絲損耗，加工精度高?？蔁o視電極絲損耗，加工精度高。 電極與工件之間存在著電極與工件之間存在著“疏松接觸疏松接觸”式輕壓放電現(xiàn)象。式輕壓放電現(xiàn)象。 采用乳化液或去離子水的工作液，不必擔心發(fā)生火災，

4、可以晝夜無人連續(xù)加工。采用乳化液或去離子水的工作液，不必擔心發(fā)生火災，可以晝夜無人連續(xù)加工。 一般沒有穩(wěn)定電弧放電狀態(tài)。一般沒有穩(wěn)定電弧放電狀態(tài)。 任何復雜形狀的零件，只要能編制加工程序就可以進行加工任何復雜形狀的零件，只要能編制加工程序就可以進行加工 。 依靠微型計算機控制電極絲軌跡和間隙補償功能，同時加工凹凸兩種模具時，依靠微型計算機控制電極絲軌跡和間隙補償功能，同時加工凹凸兩種模具時，間隙可任意調(diào)節(jié)。間隙可任意調(diào)節(jié)。 由于電極工具是直徑較小的細絲，故脈沖寬度、平均電流等不能太大，加工工由于電極工具是直徑較小的細絲，故脈沖寬度、平均電流等不能太大，加工工藝參數(shù)的范圍較小，屬中、精正極性電火

5、花加工，工件常接脈沖電源正極。藝參數(shù)的范圍較小，屬中、精正極性電火花加工，工件常接脈沖電源正極。 2.線切割加工相比于電火花加工的不同特點表現(xiàn)線切割加工相比于電火花加工的不同特點表現(xiàn) 3.1.2 電火花線切割加工的特點電火花線切割加工的特點 吉林大學吉林大學 機械學院機械學院Ji Lin University Mech第三章第三章 電火花線切割加工電火花線切割加工4特種加工技術特種加工技術3.1.3 電火花線切割加工的應用范圍電火花線切割加工的應用范圍 試制新產(chǎn)品及零件加工試制新產(chǎn)品及零件加工 在新產(chǎn)品開發(fā)過程中需要單件的樣品，使用線切在新產(chǎn)品開發(fā)過程中需要單件的樣品，使用線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、高熔點的金屬時，使用機加工切割某些高硬度、高熔點的金屬時，使用機加工的方法幾乎是不可能的，而采用線切割加工既經(jīng)濟又的方法幾乎是不可能的，而采用線切割加工既經(jīng)濟又能保證精度。能保證精度。 加工模具零件加工模具零件 電火花線切割加工主要應用于沖模、擠壓模、塑電火花線切割加工主要應用于沖模、擠壓模、塑料模、電火花型腔模的電極加工等。料模、電火花型腔模的電極加工等。 吉林大學吉林大學 機械學院機械學院Ji Lin University Mech第三章第三章 電火花線切割加工電火花線切割加工5特種加工技術特種加工技術 電火花線切割加工與電火

7、花成形加工的基本原理一樣，都是基于電極間脈沖放電時的電火花腐蝕原理，實現(xiàn)零部件的加工。所不同的是，電火花線切割加工不需要制造復雜的成形電極，而是利用移動的細金屬絲（鉬絲或銅絲）作為工具電極，工件按照預定的軌跡運動，“切割”出所需的各種尺寸和形狀。 第三章第三章 電火花線切割加工電火花線切割加工3.2 電火花線切割加工原理電火花線切割加工原理返回返回吉林大學吉林大學 機械學院機械學院Ji Lin University Mech第三章第三章 電火花線切割加工電火花線切割加工6特種加工技術特種加工技術3.2.1 高速走絲電火花線切割加工原理高速走絲電火花線切割加工原理 圖圖 3 31 1 高速走絲電

8、火花線切割加工原理高速走絲電火花線切割加工原理1 1絕緣底板絕緣底板 2 2工件工件 3 3脈沖電源脈沖電源 4 4鉬絲鉬絲 5 5導向輪導向輪 6 6支架支架 7 7貯絲筒貯絲筒 線切割工藝示意線切割工藝示意裝置結構裝置結構 高速走絲（或稱快走絲）電火花線切割機床（高速走絲（或稱快走絲）電火花線切割機床（WEDM-HS），是我國），是我國生產(chǎn)和使用的主要機種，也是我國獨創(chuàng)的電火花線切割加工模式。生產(chǎn)和使用的主要機種，也是我國獨創(chuàng)的電火花線切割加工模式。 利用細鉬絲 4作為工具電極進行切割， 加工能源由脈沖電源 3供給 鉬絲穿過工件上預鉆好的小孔，經(jīng)導向輪5由儲絲筒 7帶動鉬絲作正反向交替移動

9、 工件安裝在工作臺上，由數(shù)控裝置按加工要求發(fā)出指令，控制兩臺步進電機帶動工作臺在水平X、Y兩個坐標方向移動從而合成各種曲線軌跡，把工件切割成形。 在加工時，由噴嘴將工作液以一定的壓力噴向加工區(qū)，當脈沖電壓擊穿電極絲和工件之間的放電間隙時，兩極之間即產(chǎn)生火花放電而蝕除工件。 高速走絲電火花線切割機床的加工原理：高速走絲電火花線切割機床的加工原理：xy吉林大學吉林大學 機械學院機械學院Ji Lin University Mech第三章第三章 電火花線切割加工電火花線切割加工7特種加工技術特種加工技術高速走絲電火花線切割機床主要性能特征：高速走絲電火花線切割機床主要性能特征： 的電極絲運行速度快，而

10、且是雙向往返循環(huán)地的電極絲運行速度快，而且是雙向往返循環(huán)地運行，即成千上萬次的反復通過加工間隙，一直使用到斷線運行，即成千上萬次的反復通過加工間隙，一直使用到斷線為止。為止。 電極絲主要是鉬絲（電極絲主要是鉬絲（.）。）。 工作液通常采用乳化液，也可采用礦物油工作液通常采用乳化液，也可采用礦物油 、去離子水、去離子水等。等。 相對來說高速走絲電火花線切割機床結構比較簡單，相對來說高速走絲電火花線切割機床結構比較簡單，價格較低速走絲機床便宜。價格較低速走絲機床便宜。 目前能達到的精度為目前能達到的精度為.，表面粗糙度，表面粗糙度 .，但一般的加工精度為，但一般的加工精度為.，表面粗糙度為，表面粗

11、糙度為 .，可滿足，可滿足一般模具的要求。一般模具的要求。3.2.1 高速走絲電火花線切割加工原理高速走絲電火花線切割加工原理 吉林大學吉林大學 機械學院機械學院Ji Lin University Mech第三章第三章 電火花線切割加工電火花線切割加工8特種加工技術特種加工技術 低速走絲（或稱慢走絲）電火花線切割機床（低速走絲（或稱慢走絲）電火花線切割機床（WEDM-LS），是國外），是國外生產(chǎn)和使用的主要機種，我國已生產(chǎn)和逐步更多地采用慢走絲機床。生產(chǎn)和使用的主要機種，我國已生產(chǎn)和逐步更多地采用慢走絲機床。 圖圖3 32 2 低速走絲電火花線切割加工原理及設備組成示意圖低速走絲電火花線切割加

12、工原理及設備組成示意圖1 1脈沖電源；脈沖電源；2 2工件；工件；3 3工作液箱；工作液箱；4 4去離子水；去離子水；5 5泵；泵；6 6儲絲筒；儲絲筒；7工作臺；工作臺；8X軸電動機；軸電動機；9數(shù)控裝置；數(shù)控裝置；10Y軸電動機；軸電動機；11收絲筒收絲筒 3.2.2 低速走絲電火花線切割加工原理低速走絲電火花線切割加工原理 在加工時中，電極絲一方面相對工件2不斷做上（下）單向移動，由儲絲筒6經(jīng)導向輪，最后到收絲筒11。工件2安裝在工作臺7上。 工作臺7在數(shù)控伺服X軸電動機8、Y軸電動機10驅動下，在X、Y軸實現(xiàn)切割進給，使電極絲沿加工圖形的軌跡，對工件進行加工。 在電極絲和工件之間加上脈

13、沖電源1 提供加工能源。 在電極絲和工件之間澆注去離子水工作液，這時不斷產(chǎn)生火花放電，使工件不斷被電腐蝕，可控制完成工件的尺寸加工。低速走絲電火花線切割機床的加工原理：低速走絲電火花線切割機床的加工原理：吉林大學吉林大學 機械學院機械學院Ji Lin University Mech第三章第三章 電火花線切割加工電火花線切割加工9特種加工技術特種加工技術3.2.2 低速走絲電火花線切割加工原理低速走絲電火花線切割加工原理 低速走絲電火花線切割機床主要性能特征：低速走絲電火花線切割機床主要性能特征：返回返回吉林大學吉林大學 機械學院機械學院Ji Lin University Mech第三章第三章

14、電火花線切割加工電火花線切割加工10特種加工技術特種加工技術第三章第三章 電火花線切割加工電火花線切割加工3.3 3.3 電火花線切割機床電火花線切割機床 返回返回吉林大學吉林大學 機械學院機械學院Ji Lin University Mech第三章第三章 電火花線切割加工電火花線切割加工11特種加工技術特種加工技術3.3.1電火花線切割機床的型號與主要技術參數(shù)電火花線切割機床的型號與主要技術參數(shù) 根據(jù)金屬切削機床型號編制方法之規(guī)定，線切割機床型號是以開頭的，如的含義如下： 為機床類別代號，表示電加工機床；為機床類別代號，表示電加工機床； 為機床特性代號，表示數(shù)控；為機床特性代號，表示數(shù)控； 為

15、組別代號，表示電火花加工機床；為組別代號，表示電火花加工機床； 為型別代號，表示線切割機床；為型別代號，表示線切割機床； 為基本參數(shù)代號，表示工作臺橫向行程為。為基本參數(shù)代號，表示工作臺橫向行程為。 主要技術參數(shù)：主要技術參數(shù)：工作臺行程（縱向行程工作臺行程（縱向行程橫向行程）；橫向行程）；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；數(shù)控系統(tǒng)的控制功能等。數(shù)控系統(tǒng)的控制功能等。 吉林大學吉林大學 機械學院機械學院Ji Lin University Mech第三章第三章 電火花線切割加工電火花線切割加工12特種加工技術特種加工技術1、機床本

16、體、機床本體2、工作液及其循環(huán)系統(tǒng)工作液及其循環(huán)系統(tǒng) 3、脈沖電源脈沖電源 3.3.2 電火花線切割加工設備電火花線切割加工設備 圖 33 高速走絲線切割加工設備組成 1卷絲筒 2走絲溜板 3絲架 4上滑板 5下滑板 6床身 7電源、控制柜 吉林大學吉林大學 機械學院機械學院Ji Lin University Mech第三章第三章 電火花線切割加工電火花線切割加工13特種加工技術特種加工技術1. 機床本體機床本體1) 機床床身機床床身 機床的床身通常采用箱式結構的鑄鐵件，它是坐標工作臺、繞絲機構及絲架的支承和固定基礎，應有足夠的強度和剛度。 2) X、Y坐標工作臺部分坐標工作臺部分 工件裝夾在

17、坐標工作臺上,電火花線切割機床最終都是通過坐標工作臺與電極絲的相對運動來完成對零件加工的，機床的精度將直接影響工件的加工精度。 3) 走絲機構走絲機構 走絲機構使電極絲以一定的速度運動并保持一定的張力。 高速走絲系統(tǒng)示意圖 顯示示意圖 低速走絲系統(tǒng)示意圖 顯示示意圖3.3.2 電火花線切割加工設備電火花線切割加工設備 吉林大學吉林大學 機械學院機械學院Ji Lin University Mech第三章第三章 電火花線切割加工電火花線切割加工14特種加工技術特種加工技術偏移式絲架偏移式絲架 ：主要用在高速走絲線切割機床上實現(xiàn)錐度切割。 工作原理工作原理 雙坐標聯(lián)動裝置：雙坐標聯(lián)動裝置：在低速走絲

18、線切割機床上廣泛采用此類裝置。 工作原理工作原理 3.3.2 電火花線切割加工設備電火花線切割加工設備 1. 機床本體機床本體4)4) 錐度切割裝置錐度切割裝置 為了切割有落料角的沖模和某些有錐度（斜度）的內(nèi)外表面，為了切割有落料角的沖模和某些有錐度（斜度）的內(nèi)外表面，有些線切割機床具有錐度切割功能有些線切割機床具有錐度切割功能。 吉林大學吉林大學 機械學院機械學院Ji Lin University Mech第三章第三章 電火花線切割加工電火花線切割加工15特種加工技術特種加工技術* * 工作液的主要作用是在電火花線切割加工過程中脈沖間歇時間內(nèi)及時將已工作液的主要作用是在電火花線切割加工過程中

19、脈沖間歇時間內(nèi)及時將已蝕除下來的電蝕產(chǎn)物從加工區(qū)域中排除，使電極絲與工件間的介質(zhì)迅速恢復絕蝕除下來的電蝕產(chǎn)物從加工區(qū)域中排除，使電極絲與工件間的介質(zhì)迅速恢復絕緣狀態(tài)，保證火花放電不會變?yōu)檫B續(xù)的弧光放電，使線切割順利進行下去。緣狀態(tài)，保證火花放電不會變?yōu)檫B續(xù)的弧光放電，使線切割順利進行下去。 3.3.2 電火花線切割加工設備電火花線切割加工設備 2.工作液及其循環(huán)系統(tǒng)工作液及其循環(huán)系統(tǒng) * * 工作液應具有一定的介電能力、較好的消電離能力、滲透性好、穩(wěn)定性好工作液應具有一定的介電能力、較好的消電離能力、滲透性好、穩(wěn)定性好等特性，還應有較好的洗滌性能、防腐蝕性能、對人體無危害等。等特性，還應有較好

20、的洗滌性能、防腐蝕性能、對人體無危害等。 * * 一般線切割機床的工作液循環(huán)系統(tǒng)包括：工作液箱、工作液泵、流量控一般線切割機床的工作液循環(huán)系統(tǒng)包括：工作液箱、工作液泵、流量控制閥、進液管、回流管及過濾網(wǎng)罩等。對于高速走絲線切割機床，通常采用制閥、進液管、回流管及過濾網(wǎng)罩等。對于高速走絲線切割機床，通常采用澆注式的供液方式；而對于低速走絲線切割機床，近年來有些已采用浸泡式澆注式的供液方式；而對于低速走絲線切割機床，近年來有些已采用浸泡式的供液方式。的供液方式。 * * 低速走絲線切割機床大多采用去離子水作工作液，只有在低速走絲線切割機床大多采用去離子水作工作液，只有在特殊精加工時特殊精加工時才采

21、用絕緣性能較高的煤油。才采用絕緣性能較高的煤油。 * * 高速高速走絲走絲線切割機床使用的工作液是專用乳化液線切割機床使用的工作液是專用乳化液。如：。如：、等、等 吉林大學吉林大學 機械學院機械學院Ji Lin University Mech第三章第三章 電火花線切割加工電火花線切割加工16特種加工技術特種加工技術1 1）晶體管矩形波脈沖電源）晶體管矩形波脈沖電源 3.3.2 電火花線切割加工設備電火花線切割加工設備 3.脈沖電源脈沖電源 * 晶體管式矩形波脈沖電源的工作方式與電火花成形加工類同。 圖38 晶體管矩形波脈沖電源 * 它是通過控制功率管VT的基極以形成電壓脈寬ti、電流脈寬te和

22、脈沖間隔to，限流電阻、決定峰值電流ie。 * 這種電源廣泛用于高速走絲線切割機床，而在低速走絲機床中用的不多。 吉林大學吉林大學 機械學院機械學院Ji Lin University Mech第三章第三章 電火花線切割加工電火花線切割加工17特種加工技術特種加工技術圖39 高頻分組脈沖波形 3.3.2 電火花線切割加工設備電火花線切割加工設備 3.脈沖電源脈沖電源 2 2）高頻分組脈沖電源）高頻分組脈沖電源 圖310 高頻分組脈沖電源的電路原理方框圖 * * 這種波是由矩形波派生出來的，即把較高頻率的小脈寬ti和小脈間to的矩形波脈沖分組成為大脈寬i和大脈間o輸出。 * * 加工時由高頻脈沖發(fā)

23、生器、分組脈沖發(fā)生器和與門電路產(chǎn)生高頻分組脈沖波形，然后經(jīng)脈沖放大和功率輸出，將高頻分組脈沖能量輸送到放電間隙，進行放電腐蝕加工。 * * 它既具有高頻脈沖加工表面粗糙度值小，又具有低頻脈沖加工速度高、電極絲損耗低的雙重特點，在相同的加工條件下，可獲得較好的加工工藝效果。 吉林大學吉林大學 機械學院機械學院Ji Lin University Mech第三章第三章 電火花線切割加工電火花線切割加工18特種加工技術特種加工技術圖311 前階梯波波形 3.3.2 電火花線切割加工設備電火花線切割加工設備 3.脈沖電源脈沖電源 3 3）階梯波脈沖電源（低損耗電源）階梯波脈沖電源（低損耗電源） * *

24、這種脈沖電源就是階梯形脈沖電源，一般為前階梯波，其電流波形如圖這種脈沖電源就是階梯形脈沖電源，一般為前階梯波，其電流波形如圖311所示。前階梯波是由矩形波組合而成，可由幾路起始脈沖放電時間順序延遲所示。前階梯波是由矩形波組合而成，可由幾路起始脈沖放電時間順序延遲的矩形波疊加而成。的矩形波疊加而成。 * * 如果每個脈沖在擊穿放電間隙后，電壓及電流逐步升高，則可以在不太降低如果每個脈沖在擊穿放電間隙后，電壓及電流逐步升高，則可以在不太降低生產(chǎn)率的情況下，大大減少電極絲的損耗，延長重復使用電極絲的壽命，提高加生產(chǎn)率的情況下，大大減少電極絲的損耗，延長重復使用電極絲的壽命，提高加工精度，這對于快速走

25、絲線切割加工是很有意義的。工精度，這對于快速走絲線切割加工是很有意義的。 吉林大學吉林大學 機械學院機械學院Ji Lin University Mech第三章第三章 電火花線切割加工電火花線切割加工19特種加工技術特種加工技術 如右圖所示。這是實現(xiàn)短放電如右圖所示。這是實現(xiàn)短放電時間高峰值電流的一種方法，常用時間高峰值電流的一種方法，常用于早期的低速走絲線切割機床中，于早期的低速走絲線切割機床中，以滿足低速走絲時因排屑條件差而以滿足低速走絲時因排屑條件差而需采用窄脈寬和高峰值電流的要求。需采用窄脈寬和高峰值電流的要求。3.3.2 電火花線切割加工設備電火花線切割加工設備 3.脈沖電源脈沖電源

26、4 4）并聯(lián)電容型脈沖電源）并聯(lián)電容型脈沖電源 在這種電路中，依靠調(diào)整晶體管的通斷時間、限流電阻的個數(shù)及電容器的容量，在這種電路中，依靠調(diào)整晶體管的通斷時間、限流電阻的個數(shù)及電容器的容量，可控制放電的重復頻率，而每次放電的能量由直流電源的電壓及電容器的容量決定?？煽刂品烹姷闹貜皖l率，而每次放電的能量由直流電源的電壓及電容器的容量決定。 圖312并聯(lián)電容型電路的電壓、電流波形及脈沖電源電路簡圖 返回返回 從圖中可知，按照晶體管的開關狀態(tài)，從圖中可知，按照晶體管的開關狀態(tài)，電容器兩端的電壓波形呈現(xiàn)一種階梯狀態(tài)，電容器兩端的電壓波形呈現(xiàn)一種階梯狀態(tài)，利用晶體管開通時間利用晶體管開通時間t ti i和

27、截止時間和截止時間t to o的不同的不同組合，可以改變充電電壓波形的前沿。而且，組合，可以改變充電電壓波形的前沿。而且，一旦放電電流發(fā)生，可使晶體管變?yōu)榻刂範钜坏┓烹婋娏靼l(fā)生，可使晶體管變?yōu)榻刂範顟B(tài)，阻止直流電源供給電流。態(tài)，阻止直流電源供給電流。 吉林大學吉林大學 機械學院機械學院Ji Lin University Mech第三章第三章 電火花線切割加工電火花線切割加工20特種加工技術特種加工技術第三章第三章 電火花線切割加工電火花線切割加工3.4 電火花線切割系統(tǒng)和編程技術電火花線切割系統(tǒng)和編程技術 返回返回吉林大學吉林大學 機械學院機械學院Ji Lin University Mech第

28、三章第三章 電火花線切割加工電火花線切割加工21特種加工技術特種加工技術3.4.1 電火花線切割控制系統(tǒng)電火花線切割控制系統(tǒng) * * 控制系統(tǒng)是進行電火花線切割加工的重要組成環(huán)節(jié)，是機床工作的指揮中心?？刂葡到y(tǒng)的技術水平、穩(wěn)定性、可靠性、控制精度及自動化程度等直接影響工件的加工工藝指標和工人的勞動強度。 * * 控制系統(tǒng)的作用是：在電火花線切割加工過程中，根據(jù)工件的形狀和尺寸要求，自動控制電極絲相對于工件的運動軌跡；同時自動控制伺服進給速度，實現(xiàn)對工件的形狀和尺寸加工。 * * 電火花線切割加工機床控制系統(tǒng)的主要功能：（2）加工控制 主要包括對伺服進給速度、脈沖電源、走絲機構、工作液循環(huán)系統(tǒng)以

29、及其他的機床操作的控制。此外，失效安全及自診斷功能等也是重要方面。 （1）軌跡控制 精確控制電極絲相對于工件的運動軌跡，加工出需要的工件形狀和尺寸。 吉林大學吉林大學 機械學院機械學院Ji Lin University Mech第三章第三章 電火花線切割加工電火花線切割加工22特種加工技術特種加工技術數(shù)控電火花線切割加工的控制原理數(shù)控電火花線切割加工的控制原理 圖3-13 數(shù)字程序控制過程框圖 3.4.1 電火花線切割控制系統(tǒng)電火花線切割控制系統(tǒng) 程 序程序輸入機構專用計算機插補運算執(zhí)行機構坐標工作臺(放電間隙)圖 樣把圖樣上工件的形狀和尺把圖樣上工件的形狀和尺寸編制成程序指令。寸編制成程序指

30、令。 將程序指令通過鍵盤或使用將程序指令通過鍵盤或使用穿孔紙帶或磁帶，或直接傳穿孔紙帶或磁帶，或直接傳輸給計算機。輸給計算機。 計算機根據(jù)輸入的程序進計算機根據(jù)輸入的程序進行計算，并發(fā)出進給信號行計算，并發(fā)出進給信號來控制驅動電動機，來控制驅動電動機， 由驅動電動機帶動精密絲由驅動電動機帶動精密絲杠，使工件相對于電極絲杠，使工件相對于電極絲作軌跡運動作軌跡運動 最終實現(xiàn)加工過程的自動最終實現(xiàn)加工過程的自動控制?？刂?。 目前電火花線切割加工機床的軌跡控制系統(tǒng)普遍采用數(shù)字程序控制，并已發(fā)展到微型計算機直接控制階段。吉林大學吉林大學 機械學院機械學院Ji Lin University Mech第三章

31、第三章 電火花線切割加工電火花線切割加工23特種加工技術特種加工技術* * 數(shù)字程序控制系統(tǒng)能夠控制加工同一平面上由直線和圓弧組成的任何圖形的工件，這是最基本的控制功能。 圖314 切割直線的原理 * * 控制方法有逐點比較法、數(shù)字積分法、矢量判別法、最小偏差法等。1軌跡控制原理軌跡控制原理 3.4.1 電火花線切割控制系統(tǒng)電火花線切割控制系統(tǒng) * * 高速走絲線切割機床的控制系統(tǒng)普遍采用逐點比較法。機床在 X、 Y 兩個方向不能同時進給，只能按直線的斜度和圓弧的曲率來交替地一步一個微米地分步“插補”進給。* * 下面通過圖314來分析說明逐點比較法切割直線時的四個節(jié)拍： 第一拍：偏差判別。

32、第二拍：進給。 第三拍：偏差計算。 第四拍：終點判斷。 目的是判別目前的加工坐標點對規(guī)定幾何軌跡的偏離位置，然后決定拖板的走向。一般用代表偏差值，表示加工點恰好在線（軌跡）上。，表示加工點在線的上方或左方，表示加工點在線的下方或右方，以此來決定第二拍進給的軸向和正、負方向。 按照偏差計算公式，計算和比較進給一步后新的坐標點對規(guī)定軌跡新的偏差值，作為下一步判別走向的依據(jù)。 根據(jù)偏差值命令坐標工作臺沿+向或-向；或+向或-向進給一步，向規(guī)定的軌跡靠攏，縮小偏差。 根據(jù)計數(shù)長度判斷是否到達程序規(guī)定的加工終點。若到達終點，則停止插補和進給，否則再回到第一拍。 吉林大學吉林大學 機械學院機械學院Ji L

33、in University Mech第三章第三章 電火花線切割加工電火花線切割加工24特種加工技術特種加工技術* * 進給速度控制進給速度控制 3.4.1 電火花線切割控制系統(tǒng)電火花線切割控制系統(tǒng) 2加工控制功能加工控制功能 * * 圖形的縮放、旋轉和平移圖形的縮放、旋轉和平移 * * 短路回退短路回退 * * 間隙補償間隙補償 * * 自動找中心自動找中心 * * 適應控制適應控制 * * 信息顯示信息顯示 * * 故障安全和自診斷等功能故障安全和自診斷等功能 能根據(jù)加工間隙的平均電壓或放電狀態(tài)的變化，通過取樣、變頻電路，不定期地向計算機發(fā)出中斷申請，暫停插補運算，自動調(diào)整伺服進給速度，保持

34、某一平均放電間隙，使加工穩(wěn)定，提高切割速度和加工精度。 經(jīng)常記憶電極絲經(jīng)過的路線。發(fā)生短路時，改變加工條件并沿原來的軌跡快速后退，消除短路，防止斷絲。 線切割加工數(shù)控系統(tǒng)所控制的是電極絲中心移動的軌跡。因此，加工有配合間隙沖模的凸、凹模時，電極絲中心軌跡應該向原圖形之外或內(nèi)偏移，進行“間隙補償”。 利用圖形的任意縮放功能可以加工出任意比例的相似圖形；利用任意角度的旋轉功能可使零件的編程大大簡化；而平移功能則同樣極大地簡化了跳步模具的編程。 具有斷電記憶等功能。 可動態(tài)顯示程序號、計數(shù)長度等軌跡參數(shù)，較完善地采用計算機CRT屏幕顯示，還可以顯示電規(guī)準參數(shù)、切割軌跡圖形和切割速度、切割時間等。 使

35、孔中的電極絲自動找正后停止在孔中心處。 在工件切割厚度變化的場合，改變規(guī)準之后，能自動改變伺服進給速度或電參數(shù)，不用人工調(diào)節(jié)就能自動進行高效率、高精度的穩(wěn)定加工。 吉林大學吉林大學 機械學院機械學院Ji Lin University Mech第三章第三章 電火花線切割加工電火花線切割加工25特種加工技術特種加工技術3.4.2 電火花線切割編程電火花線切割編程 數(shù)控線切割加工機床的控制系統(tǒng)是根據(jù)人的數(shù)控線切割加工機床的控制系統(tǒng)是根據(jù)人的“命令命令”控制機床控制機床進行加工的。因此必須先將要加工工件的圖形用機器所能接受的進行加工的。因此必須先將要加工工件的圖形用機器所能接受的“語語言言”編好編好“

36、命令命令”，以便輸入控制系統(tǒng)，這種，以便輸入控制系統(tǒng)，這種“命令命令”就是線切割加就是線切割加工程序。這項工作叫數(shù)控線切割編程，簡稱編程。工程序。這項工作叫數(shù)控線切割編程，簡稱編程。 數(shù)控線切割編程方法分為手工編程和微機自動編程。數(shù)控線切割編程方法分為手工編程和微機自動編程。 為了便于機器接受為了便于機器接受“命令命令”，必須按照一定的格式來編制線切，必須按照一定的格式來編制線切割加工機床的數(shù)控程序。目前高速走絲線切割機床一般采用割加工機床的數(shù)控程序。目前高速走絲線切割機床一般采用 3B（個（個別擴充為別擴充為4B或或5B）數(shù)控程序）數(shù)控程序格式，而低速走絲線切割機床普遍采用格式，而低速走絲線

37、切割機床普遍采用ISO（國際標準化組織）或（國際標準化組織）或EIA（美國電子工業(yè)協(xié)會）數(shù)控程序（美國電子工業(yè)協(xié)會）數(shù)控程序格式。格式。 吉林大學吉林大學 機械學院機械學院Ji Lin University Mech第三章第三章 電火花線切割加工電火花線切割加工26特種加工技術特種加工技術1、3B程序指令格式程序指令格式 不管是什么圖形，只要能分解為直線和圓弧就可依次分別編程。 3.4.2 電火花線切割編程電火花線切割編程 BXBYBJGZ分隔符X 坐標值分隔符Y 坐標值分隔符計數(shù)長度計數(shù)方向加工指令表 3-1 3B 程序指令格式 圖315 加工指令 B分隔符號。 X、Y坐標值。G計數(shù)方向。J

38、計數(shù)長度。 Z加工指令。 表中各個參數(shù)的含義為：表中各個參數(shù)的含義為： 它在程序單上起著把 X、Y 和 J數(shù)值分隔開的作用。 分x或y，即可按X方向或Y方向計數(shù)，工作臺在該方向每走1m，即計數(shù)累減1，當累減到計數(shù)長度J=0時，這段程序即加工完畢。 為了保證所要加工的圓弧或直線段能按要求的長度加工出來，一般線切割加工機床是用從起點到終點某個滑板進給的總長度來作為計數(shù)長度的。 分為直線L與圓弧R兩大類。 直線的終點對其起點的坐標值或圓弧起點對其圓心的坐標值，編程時均取絕對值，以m為單位，最多為6位數(shù)。 圓弧按第一步進入的象限及走向的順圓、逆圓而分為順圓SR1、SR2、SR3、SR4及逆圓NR1、N

39、R2、NR3、NR4共八種。 直線按走向和終點所在象限而分為L1、L2、L3、L4四種。 返回直線編程方法返回圓弧編程方法吉林大學吉林大學 機械學院機械學院Ji Lin University Mech第三章第三章 電火花線切割加工電火花線切割加工27特種加工技術特種加工技術3.4.2 電火花線切割編程電火花線切割編程 2、直線的編程方法直線的編程方法 XY原點原點終點(x，y)以直線的起點為原點，建立正常的直角坐標系，x，y 表示直線終點的坐標絕對值。 在直線 3B 代碼中，x，y 值主要是確定該直線的斜率，所以可將直線終點坐標的絕對值除以它們的最大公約數(shù)作為 x，y 的值，以簡化數(shù)值。 若直

40、線與 X 或 Y 軸重合，為區(qū)別一般直線，x，y 均可寫作 0 也可以不寫。 計數(shù)方向的選取原則，應取此程序最后一步的軸向為計數(shù)方向。對直線而言，取X、Y中較大的絕對值和軸向作為計數(shù)長度和計數(shù)方向。 J 的取值方法為：由計數(shù)方向 G 確定投影方向，若 G=Gx，則將直線向 X 軸投影得到長度的絕對值即為 J 的值；若 G=Gy，則將直線向 Y 軸投影得到長度的絕對值即為 J 的值。 加工指令 Z 按照直線走向和終點所在的坐標象限不同可分為 L1、L2、L3、L4，其中與+X 軸重合的直線算作 L1，與-X 軸重合的直線算作 L3，與+Y 軸重合的直線算作 L2，與-Y 軸重合的直線算作 L4，

41、具體可參考圖315。 終點(0，0)計數(shù)長度計數(shù)長度G=Gx吉林大學吉林大學 機械學院機械學院Ji Lin University Mech第三章第三章 電火花線切割加工電火花線切割加工28特種加工技術特種加工技術x3.4.2 電火花線切割編程電火花線切割編程 3、圓弧的編程方法圓弧的編程方法 以圓弧的圓心為坐標原點，建立正常的直角坐標系。 x，y 值的確定:用 x，y 表示圓弧起點坐標的絕對值。 G 的確定: 計數(shù)方向（分Gx 和Gy）同樣也取與該圓弧終點時走向較平行的軸向作為計數(shù)方向，以減少編程和加工誤差，即取終點坐標絕對值小的軸向為計數(shù)方向（與直線編程相反）。J 的確定:按計數(shù)方向G（Gx

42、 或Gy）取圓弧在軸或軸上的投影值作為計數(shù)長度。如果圓弧較長，跨越兩個以上象限，則分別取計數(shù)方向軸（或軸）上各個象限投影值的絕對值相累加，作為該方向總的計數(shù)長度。 加工指令 Z 按照第一步進入的象限可分為 R1、R2、R3、R4；按切割的走向可分為順圓 S 和逆圓 N，于是共有 8 種指令：SR1、SR2、SR3、SR4、NR1、NR2、NR3、NR4，具體可參考圖315。 yC（x，y）原點原點GxJ吉林大學吉林大學 機械學院機械學院Ji Lin University Mech第三章第三章 電火花線切割加工電火花線切割加工29特種加工技術特種加工技術例3-1 對如圖316所示的圖形進行編程。

43、 解：解： 該工件由三段直線和一段圓弧組成，故需要分成四段來編寫程序：該工件由三段直線和一段圓弧組成，故需要分成四段來編寫程序： 3.4.2 電火花線切割編程電火花線切割編程 4、編程舉例編程舉例 加工直線段加工直線段 AB 以起點 A 為坐標原點，因AB與 X軸正重合，X、Y均可作0計，故程序為： B40000BB40000GX L1 或 BBB40000GX L1（按X40000，Y0，也可編程為：B40000B0B40000GX L1，不會出錯） 加工斜線段加工斜線段 BC 以 B 點為坐標原點，則 C 點對 B 點的坐標為 X =10000， Y =90000，故程序為： B1B9B9

44、0000GY L1 加工圓弧加工圓弧 CD 以該圓弧圓心 O 為坐標原點，經(jīng)計算，圓弧起點 C 對圓心 O 點的坐標為： X =30000， Y =40000，故程序為： B30000B40000B60000Gx NR1 圖316 吉林大學吉林大學 機械學院機械學院Ji Lin University Mech第三章第三章 電火花線切割加工電火花線切割加工30特種加工技術特種加工技術 以 D 點為坐標原點，終點 A 對 D 點的坐標為 X =10000， Y = 90000，故程序為： B1B9B90000GY L4 加工整個工件的程序單如下表加工整個工件的程序單如下表 3.4.2 電火花線切割

45、編程電火花線切割編程 4、編程舉例編程舉例 加工斜線段加工斜線段 DA 實際線切割加工和編程時，要考慮鉬絲半徑r和單面放電間隙S的影響。對于切割孔和凹體，應將程序軌跡偏移減小（r+S）距離，對于凸體，則應偏移增大（r+S）距離。 程序BXBYBJGZ1B B B40000GXL12B1B9B90000GYL13B30000B40000B60000GXNR14B1B9B90000GYL45停 機 代 碼D圖316 吉林大學吉林大學 機械學院機械學院Ji Lin University Mech第三章第三章 電火花線切割加工電火花線切割加工31特種加工技術特種加工技術圖3-16 編程零件圖例 C90

46、BA401261035D460R50(a)(b)ABCD0.07R50.073.4.2 電火花線切割編程電火花線切割編程 4、編程舉例編程舉例 吉林大學吉林大學 機械學院機械學院Ji Lin University Mech第三章第三章 電火花線切割加工電火花線切割加工32特種加工技術特種加工技術 若考慮線徑補償，設所用鉬絲直徑為0.12 mm，單邊放電間隙0.01 mm，則應將整個零件圖形輪廓沿周邊均勻增大一個0.01+0.12/2=0.07的值，得到圖5-9(b)中虛線所示的輪廓后，按虛線輪廓(即絲中心軌跡)編程，所編加工程序清單見表1。 表表3-1 考慮補償時的程序清單考慮補償時的程序清單

47、 序號 B JX B JY B J G Zn 注 釋 1 B 63 B 9930 B 9930 GY L2 引入直線段 2 B B B 40 125 GX L1 直線 A ?B 3 B 10 011 B 90 102 B 90 102 GY L1 直線 B ?C 4 B 30 074 B 40 032 B 60 148 GX NR1 圓弧 C ?D 5 B 10 011 B 90 102 B 90 102 GY L4 直線 D ?A 6 B 63 B 9930 B 9930 GY L4 引出直線段 7 D 停機結束 吉林大學吉林大學 機械學院機械學院Ji Lin University Mech

48、第三章第三章 電火花線切割加工電火花線切割加工33特種加工技術特種加工技術 例 3-2 用3B 代碼編制加工圖317(a)所示的線切割加工程序。已知線切割加工用的電極絲直徑為 0.18 mm，單邊放電間隙為 0.01 mm，圖中 A 點為穿絲孔，加工方向沿 ABCDEFGHA 進行。 (a)(a)零件圖零件圖 (b)(b)鉬絲軌跡圖鉬絲軌跡圖 解 ： (1) 分析?，F(xiàn)用線切割加工凸模狀的零件圖，實際加工中由于鉬絲半徑和放電間隙的影響，鉬絲中心運行的軌跡形狀如圖317(b)中虛線所示，即加工軌跡與零件圖相差一個補償量，補償量的大小為： 鉬絲半徑+單邊放電間隔=0.09+0.01=0.1 mm 3

49、.4.2 電火花線切割編程電火花線切割編程 4、編程舉例編程舉例 圖317 線切割圖形 吉林大學吉林大學 機械學院機械學院Ji Lin University Mech第三章第三章 電火花線切割加工電火花線切割加工34特種加工技術特種加工技術表表 3-3 圓弧圓弧 EF 和和 EF特點比較表特點比較表 圖317 線切割圖形 * * 在加工中需要注意的是 EF圓弧的編程，圓弧 EF(如圖317(a)所示)與圓弧 EF(如圖317(b)所示)有較多不同點，它們的特點比較如表 3-3 所示。 3.4.2 電火花線切割編程電火花線切割編程 4、編程舉例編程舉例 （例（例 3-2 ） 起點起點所在象限圓弧

50、首先進入象限圓弧經(jīng)歷象限圓弧 EF EX軸上第四相象第二、三象限圓弧 EF E第一象限第一象限第一、二、三、四象限(a)(a)零件圖零件圖 (b)(b)鉬絲軌跡圖鉬絲軌跡圖吉林大學吉林大學 機械學院機械學院Ji Lin University Mech第三章第三章 電火花線切割加工電火花線切割加工35特種加工技術特種加工技術3.4.2 電火花線切割編程電火花線切割編程 4、編程舉例編程舉例 （例（例 3-2 ） (2) 計算并編制圓弧 EF的 3B 代碼。在圖317(b)中，最難編制的是圓弧 EF，其具體計算過程如下： 以圓弧 EF的圓心為坐標原點，建立直角坐標系，則 E點的坐標為：Y E=0.

51、1 mm， X E= (20-0.1)2-0.12=19.900mm。根據(jù)對稱原理可得 F的坐標為(-19.900，0.1)。 根據(jù)上述計算可知圓弧 EF的終點坐標的 Y 的絕對值小，所以計數(shù)方向為 Y。 圓弧 EF在第一、二、三、四象限分別向 Y 軸投影得到長度的絕對值分別為 0.1 mm、19.9 mm、19.9 mm、0.1 mm，故 J=40000。 EFB19900B100B40000G YSR1 由上可知，圓弧 EF的 3B 代碼為 圓弧 EF首先在第一象限順時針切割，故加工指令為 SR1。 圖317（b） 吉林大學吉林大學 機械學院機械學院Ji Lin University Me

52、ch第三章第三章 電火花線切割加工電火花線切割加工36特種加工技術特種加工技術 3.4.2 電火花線切割編程電火花線切割編程 4、編程舉例編程舉例 （例（例 3-2 ） (3) 經(jīng)過上述分析計算，可得軌跡形狀的 3B 程序，如 表3-4 所示。 程序BXBYBJGZ備注1B0B0B2900GYL2加工AB線段2B40100B0B40100GXL1加工BC線段3B0B40200B40200GYL2加工CD線段4B0B0B20200GXL3加工DE線段5B19900B100B40000GYSR1加工EF圓弧線段6B20200B0B20200GXL3加工FG線段7B0B40200B40200GYL4

53、加工GH線段8B40100B0B40100GXL1加工HB線段9B0B2900B2900GYL4加工BA線段10停 機 代 碼D 表3- 切割軌跡3B程序單 吉林大學吉林大學 機械學院機械學院Ji Lin University Mech第三章第三章 電火花線切割加工電火花線切割加工37特種加工技術特種加工技術3.4.3 ISOISO代碼的手工編程方法代碼的手工編程方法 1、ISO代碼程序格式代碼程序格式 對線切割加工來說，某一圖段（直線或圓?。┑某绦蚋袷綖閷€切割加工來說，某一圖段（直線或圓?。┑某绦蚋袷綖?：NGXYIJ 字母是組成程序段的基本單元，一般是由一個關鍵字母加若干位字母是組成程序

54、段的基本單元，一般是由一個關鍵字母加若干位十進制數(shù)字組成，具體如下：十進制數(shù)字組成，具體如下： 程序段號 N：準備功能指令 G：是建立機床或控制系統(tǒng)方式的一種指令，其后為兩位數(shù)字表示各種不同的功能。尺寸字：尺寸字在程序段中主要是用來控制電極絲運動到達的坐標位置。輔助功能指令M： 位于程序段之首，表示一條程序的序號，后續(xù)為24位數(shù)字。 電火花線切割加工常用的尺寸字有X、Y、U、V、A、I、J等，尺寸字的后續(xù)數(shù)字應加正負號，單位為m。其中I、J為圓弧的圓心對圓弧起點的坐標值。其它為線段的終點坐標值。 由M功能指令及后續(xù)兩位數(shù)組成，即M00M99，用來指令機床輔助裝置的接通或斷開。其中M00為程序暫

55、停；M01為選擇停止；M02為程序結束。 例如：吉林大學吉林大學 機械學院機械學院Ji Lin University Mech第三章第三章 電火花線切割加工電火花線切割加工38特種加工技術特種加工技術3.4.3 ISOISO代碼的手工編程方法代碼的手工編程方法 2、ISO代碼按終點坐標有兩種表達及輸入方式代碼按終點坐標有兩種表達及輸入方式 圓：以圖形中某一適當點為坐標原點，用X、Y表示某段圓弧終點的絕對坐標值，用I、J表示圓心對圓弧起點的坐標值（圖318b）。 （1）絕對坐標方式，代碼為絕對坐標方式，代碼為G90 線：以圖形中某一適當點為坐標原點，用X、Y表示終點的絕對坐標值（圖318a）。（

56、圖318a）（圖318b）吉林大學吉林大學 機械學院機械學院Ji Lin University Mech第三章第三章 電火花線切割加工電火花線切割加工39特種加工技術特種加工技術3.4.3 ISOISO代碼的手工編程方法代碼的手工編程方法 2、ISO代碼按終點坐標有兩種表達及輸入方式代碼按終點坐標有兩種表達及輸入方式 （2）增量（相對）坐標方式，代碼為G91 線：以線起點為坐標原點，用X、Y表達線的終點對起點的坐標值。 圓：以圓弧的起點為坐標原點，用X、Y來表示圓弧終點對起點的坐標值，用I、J來表示圓心對圓弧起點的坐標值（圖318c）。 注意： 在編寫程序時，采用哪種坐標方式，原則上都可以，但

57、要根據(jù)具體的情況來確定，它與被加工零件圖樣的尺寸標注方法有關。 （圖318c）吉林大學吉林大學 機械學院機械學院Ji Lin University Mech第三章第三章 電火花線切割加工電火花線切割加工40特種加工技術特種加工技術(1)(1)以絕對坐標方式（以絕對坐標方式（G90）輸入進行編程）輸入進行編程（如右圖所示如右圖所示） 圖319(a)以絕對坐標編程 例3-3 要加工如圖319（a）、（b）所示由4條直線和一個半圓組成的型孔或凹模，穿絲孔中鉬絲中心的坐標為（5，20），按順時針切割。 3.4.3 ISOISO代碼的手工編程方法代碼的手工編程方法 3、ISO代碼手工編程舉例代碼手工編程

58、舉例 N1 G92 X5000 Y20000 給定起始點圓心的絕對坐標 N2 G01 X5000 Y12500 直線終點的絕對坐標 N3 X-5000 Y12500 直線終點的絕對坐標 N4 X-5000 Y32500 直線終點的絕對坐標 N5 X5000 Y32500 直線終點的絕對坐標 N6 X5000 Y27500 直線終點的絕對坐標 N7 G02 X5000 Y12500 I0 J-7500 X、Y之值為順圓弧終點的絕對坐標， I、J之值為圓心對圓弧起點的相對坐標。 N8 G01 X5000 Y20000 直線終點的絕對坐標 N9 M02 程序結束 吉林大學吉林大學 機械學院機械學院J

59、i Lin University Mech第三章第三章 電火花線切割加工電火花線切割加工41特種加工技術特種加工技術3.4.3 ISOISO代碼的手工編程方法代碼的手工編程方法 3、ISO代碼手工編程舉例代碼手工編程舉例 例3-3 要加工如圖319（a）、（b）所示由4條直線和一個半圓組成的型孔或凹模，穿絲孔中鉬絲中心的坐標為（5，20），按順時針切割。 (2)(2)以增量（相對）坐標方式（以增量（相對）坐標方式（G91）輸入編程）輸入編程（如右圖所示如右圖所示） N1 G92 X5000 Y20000 給定起始點圓心的絕對坐標 N2 G01 X0 Y-7500 直線終點對起始點的相對坐標 N

60、3 X-1000 Y0 直線終點對直線終點的相對坐標 N4 X0 Y20000 直線終點對直線終點的相對坐標 N5 X10000 Y0 直線終點對直線終點的相對坐標 N6 X0 Y-5000 直線終點對直線終點的相對坐標 N7 G02 X0 Y-15000 I0 J-7500 X、Y之值為順圓弧終點對圓弧起點的相對坐標，I、J之值為圓心對圓弧起點的相對坐標。 N8 G01 X0 Y7500 直線終點對圓弧終點的相對坐標 N9 M02 程序結束圖319(b)以相對坐標編程 吉林大學吉林大學 機械學院機械學院Ji Lin University Mech第三章第三章 電火花線切割加工電火花線切割加工