《電火花加工實(shí)訓(xùn)教程》課件第3章

第三章電火花線切割加工基礎(chǔ)知識(shí)3.1電火花線切割的工作原理3.2電火花線切割機(jī)床3.3電火花線切割加工工藝3.4電火花線切割機(jī)床的編程3.5電火花線切割自動(dòng)編程技術(shù)3.6電火花線切割機(jī)床的維護(hù)與保養(yǎng)習(xí)題

3.1電火花線切割的工作原理

電火花線切割的工作原理是利用移動(dòng)的細(xì)金屬絲(銅絲或鉬絲)作為工具電極(接高頻電源負(fù)極)，對(duì)工件(接高頻電源正極)進(jìn)行脈沖放電、切割成形。

電火花線切割機(jī)床按電極絲運(yùn)動(dòng)的速度，可分為高速走絲(快走絲，WEDM-HS)機(jī)床和低速走絲(慢走絲，WEDM-LS)機(jī)床。電極絲運(yùn)動(dòng)速度約為7～10m/s的是高速走絲，低于0.2m/s的為低速走絲。

電火花線切割具有電火花加工的共性，金屬材料的硬度和韌性并不會(huì)影響加工速度，常用來(lái)加工淬火鋼和硬質(zhì)合金。其工藝特點(diǎn)是：

(1)沒(méi)有特定形狀的工具電極，采用直徑不等的金屬絲作為工具電極，因此切割所用刀具簡(jiǎn)單，降低了生產(chǎn)準(zhǔn)備工時(shí)；

(2)利用計(jì)算機(jī)自動(dòng)編程軟件，能方便地加工出復(fù)雜形狀的直紋表面；

(3)電極絲在加工過(guò)程中是移動(dòng)的，不斷更新(慢走絲)或往復(fù)使用(快走絲)，基本上可以不考慮電極絲損耗對(duì)加工精度的影響；

(4)電極絲比較細(xì)，可以加工微細(xì)的異形孔、窄縫和復(fù)雜形狀的工件；

(5)脈沖電源的加工電流比較小，脈沖寬度比較窄，屬于中、精加工范疇，采用正極性加工方式；

(6)工作液多采用水基乳化液，不會(huì)引燃起火，容易實(shí)現(xiàn)無(wú)人操作運(yùn)行；

(7)當(dāng)零件無(wú)法從周邊切入時(shí)，工件需要鉆穿絲孔；

(8)與一般切削加工相比，線切割加工的效率低，加工成本高，不適合形狀簡(jiǎn)單的大批量零件的加工；

(9)依靠計(jì)算機(jī)對(duì)電極絲軌跡的控制，可方便地調(diào)整凹凸模具的配合間隙；依靠錐度切割功能，有可能實(shí)現(xiàn)凸凹模一次加工成形。電火花線切割加工為新產(chǎn)品的研制、精密零件加工及模具制造開(kāi)辟了新的工藝途徑。

3.2電火花線切割機(jī)床

電火花線切割機(jī)床發(fā)展得相當(dāng)快，就目前而言，國(guó)內(nèi)現(xiàn)有的線切割機(jī)床大多為快走絲機(jī)床，其原因是一方面價(jià)格比較低，另一方面鉬絲可往復(fù)使用。但是它有精度不夠高，且穿絲比較麻煩的缺點(diǎn)。國(guó)外的和國(guó)內(nèi)近些年開(kāi)發(fā)的線切割機(jī)床大多為慢走絲機(jī)床。它的特點(diǎn)是精度高，穿絲容易，但是存在價(jià)格偏高，且黃銅絲為一次性使用的問(wèn)題。電火花線切割機(jī)床主要由機(jī)床本體、脈沖電源、工作液循環(huán)系統(tǒng)、控制系統(tǒng)和機(jī)床附件等幾部分組成。這里以快走絲機(jī)床為例介紹其組成，如圖3-1所示。

圖3-1DK7725機(jī)床結(jié)構(gòu)圖

1．機(jī)床本體機(jī)床本體由床身、坐標(biāo)工作臺(tái)、運(yùn)絲機(jī)構(gòu)和絲架(線架)組成。

1)床身床身一般為鑄件，是坐標(biāo)工作臺(tái)、運(yùn)絲機(jī)構(gòu)及絲架的支承和固定基礎(chǔ)。床身通常采用箱式結(jié)構(gòu)，具有足夠的強(qiáng)度和剛度。床身上安裝有上絲開(kāi)關(guān)和緊急停止開(kāi)關(guān)，還安裝有運(yùn)絲電機(jī)。

2)坐標(biāo)工作臺(tái)電火花線切割機(jī)床是通過(guò)坐標(biāo)工作臺(tái)(X軸和Y軸)與電極絲的相對(duì)運(yùn)動(dòng)來(lái)完成工件加工的。一般都用由X軸方向和Y軸方向組成的“＋”字拖板，由步進(jìn)電機(jī)帶動(dòng)滾動(dòng)導(dǎo)軌和絲桿將工作臺(tái)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)變?yōu)橹本€運(yùn)動(dòng)，通過(guò)兩個(gè)坐標(biāo)方向各自的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，可組合成各種平面圖形軌跡。

3)運(yùn)絲機(jī)構(gòu)、絲架在高速走絲機(jī)床上，將一定長(zhǎng)度的電極絲平整地卷繞在儲(chǔ)絲筒上，采用恒張力裝置控制絲的張力。恒張力裝置一方面控制上絲時(shí)的鉬絲張力，另一方面控制機(jī)床加工一段時(shí)間后電極絲由于伸長(zhǎng)造成的鉬絲的張力變化，防止鉬絲在加工時(shí)出現(xiàn)抖動(dòng)。儲(chǔ)絲筒是通過(guò)聯(lián)軸器與運(yùn)絲電機(jī)相連的。為了往復(fù)使用電極絲，電機(jī)必須是可以正反轉(zhuǎn)的直流電機(jī)，運(yùn)用換向機(jī)構(gòu)控制其正反轉(zhuǎn)，如圖3-2所示。

圖3-2運(yùn)絲機(jī)構(gòu)

在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，電極絲通過(guò)上、下絲架支撐，依靠上、下導(dǎo)輪保持電極絲與工作臺(tái)的垂直或傾斜一定的幾何角度(錐度切割時(shí))，通過(guò)安裝在上、下絲架上的導(dǎo)電塊來(lái)導(dǎo)電。錐度切割時(shí)，下絲架往往固定不動(dòng)，而上絲架允許沿X軸方向、Y軸方向移動(dòng)一定距離。這就形成了U軸(沿X軸方向移動(dòng)一定距離)和V軸(沿Y軸方向移動(dòng)一定距離)，組成了四軸聯(lián)動(dòng)的電火花線切割機(jī)床，如圖3-3所示。

圖3-3四軸聯(lián)動(dòng)錐度切割裝置

2．脈沖電源電火花線切割加工脈沖電源的脈寬較窄(2～60μs)，單個(gè)脈沖能量的平均峰值電流僅1～5A左右，所以電火花線切割加工通常采用正極性加工。最為常用的是高頻分組脈沖電源。高頻分組脈沖波形如圖3-4所示，它是由矩形波派生的一種脈沖波形，即把較高頻率的小脈寬和小脈間的矩形波脈沖分組成為大脈寬和大脈間輸出。

圖3-4高頻分組脈沖波形

3．工作液循環(huán)系統(tǒng)在電火花線切割加工過(guò)程中，需要給機(jī)床穩(wěn)定地供給有一定絕緣性能的工作液，用來(lái)冷卻電極絲和工件，并排除電蝕物。快走絲線切割機(jī)床使用的工作液是專用乳化液，常用澆注式供液方式。慢走絲線切割機(jī)床采用去離子水工作液，采用浸沒(méi)式供液方式。線切割機(jī)床工作液系統(tǒng)如圖3-5所示。

圖3-5線切割機(jī)床工作液系統(tǒng)圖

4．控制系統(tǒng)目前的電火花線切割機(jī)床普遍采用數(shù)字程序控制技術(shù)。數(shù)字程序控制器是該技術(shù)的核心部件，它是一臺(tái)專用的小型電子計(jì)算機(jī)，由運(yùn)算器、控制器、譯碼器、輸入回路和輸出回路組成?？熳呓z線切割機(jī)床的控制系統(tǒng)通常采用步進(jìn)電機(jī)開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)，而慢走絲線切割機(jī)床的控制系統(tǒng)則采用伺服電機(jī)閉環(huán)控制系統(tǒng)。電火花線切割機(jī)床控制系統(tǒng)的主要功能是：

(1)軌跡控制：精確控制電極絲相對(duì)于工件的運(yùn)動(dòng)軌跡，從而保證加工出所要求的工件尺寸和形狀。

(2)加工控制：用以控制步進(jìn)電機(jī)的步距角、伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)的進(jìn)給速度、脈沖電源產(chǎn)生的脈沖能量、運(yùn)絲機(jī)構(gòu)的鉬絲排放、工作液循環(huán)系統(tǒng)的工作液流量等。電火花線切割機(jī)床控制系統(tǒng)的控制方法主要有逐點(diǎn)比較法、數(shù)字積分法、矢量判別法和最小偏差法等。線切割機(jī)床的控制系統(tǒng)通常采用逐點(diǎn)比較法。即機(jī)床的X、Y軸是不能同時(shí)進(jìn)給的，只能按直線的斜率或曲線的曲率交替地逼近。因此，控制電機(jī)每進(jìn)給一步，都要求控制系統(tǒng)完成偏差的判別、工作臺(tái)拖板進(jìn)給、偏差計(jì)算和終點(diǎn)判別，這樣四個(gè)工作節(jié)拍，如圖3-6和圖3-7所示。

圖3-6數(shù)字程序控制過(guò)程框圖

圖3-7數(shù)控電火花加工的插補(bǔ)原理圖

5．機(jī)床附件電火花線切割機(jī)床附件包括導(dǎo)輪、導(dǎo)電塊、電極絲擋塊、導(dǎo)輪軸承、套筒扳手和鉬絲垂直校正器等。套筒扳手用于安裝電極絲和調(diào)整絲架的高度。絲架的高低與加工工件的厚度有關(guān)，可通過(guò)套筒扳手旋轉(zhuǎn)絲架立柱內(nèi)的絲桿，上升或下降上絲架。安裝電極絲時(shí)，利用套筒扳手旋轉(zhuǎn)儲(chǔ)絲筒來(lái)排列電極絲。

圖3-8鉬絲垂直校正器鉬絲垂直校正器的上、下表面各安裝了一個(gè)紅色的發(fā)光二極管，輕輕移動(dòng)工作臺(tái)，將鉬絲與校正器相接觸，若鉬絲與校正器的上表面接觸時(shí)，校正器上表面的發(fā)光二極管發(fā)光，調(diào)整在上絲架的U、V軸移動(dòng)距離的旋鈕，使校正器上、下表面的發(fā)光二極管同時(shí)發(fā)光，此時(shí)為鉬絲與工作臺(tái)垂直，如圖3-8所示。

6．線切割機(jī)床的主要技術(shù)參數(shù)電火花線切割機(jī)床型號(hào)的編制是根據(jù)JB1838—76《金屬切削機(jī)床型號(hào)編制方法》之規(guī)定進(jìn)行的。機(jī)床型號(hào)由漢語(yǔ)拼音字母和阿拉伯?dāng)?shù)字組成，它表示了機(jī)床的類別、特性和基本參數(shù)。例如，電火花線切割機(jī)型號(hào)DK7725的含義如下：

表3-1電火花線切割機(jī)床參數(shù)(GB7925—87)表3-2DK77系列數(shù)控電火花線切割機(jī)床的主要型號(hào)及技術(shù)參數(shù)

3.3電火花線切割加工工藝

1．線切割加工程序的編制

1)加工補(bǔ)償?shù)拇_定為了獲得加工零件正確的幾何尺寸，必須考慮電極絲的半徑和放電間隙，因此補(bǔ)償量應(yīng)稍大于電極絲的半徑與放電間隙之和。

2)切割方向的確定對(duì)于加工工件外輪廓的加工適宜采用順時(shí)針切割方向進(jìn)行加工，而對(duì)于加工工件上孔的加工則較適宜采用逆時(shí)針切割方向進(jìn)行加工。

3)過(guò)渡圓半徑的確定對(duì)工件的拐角處以及工件線與線、線與圓或圓與圓的過(guò)渡處都應(yīng)考慮用圓角過(guò)渡，這樣可增加工件的使用壽命。過(guò)渡圓角半徑的大小應(yīng)根據(jù)工件實(shí)際使用情況、工件的形狀和材料的厚度來(lái)加以選擇。過(guò)渡圓角一般不宜過(guò)大，可在0.1～0.5mm范圍內(nèi)。

2．工件加工前的準(zhǔn)備

(1)加工工件必須是可導(dǎo)電材料。

(2)工件加工前應(yīng)進(jìn)行熱處理，消除工件內(nèi)部的殘余應(yīng)力。另外，工件需要磨削加工時(shí)，還應(yīng)進(jìn)行去磁處理。

(3)工件在工作臺(tái)上應(yīng)合理裝夾，避免電極絲切割時(shí)割到工作臺(tái)或超程，損壞機(jī)床。工件裝夾時(shí)，還應(yīng)對(duì)工件進(jìn)行找正，可用百分表或塊規(guī)進(jìn)行校正。

(4)穿絲孔位置須合理選擇，一般放在可容易修磨凸尖的部位上。穿絲孔的大小以3～10mm為宜。

3．合理電規(guī)準(zhǔn)的選擇大多數(shù)的電火花線切割加工采用一個(gè)固定的電規(guī)準(zhǔn)自始至終進(jìn)行加工。若工件尺寸精度和表面粗糙度的要求高，則必須采用小的脈沖能量的電規(guī)準(zhǔn)進(jìn)行加工，以提高加工精度和改善加工表面粗糙度，但是加工速度將會(huì)降低。當(dāng)切割對(duì)象是尺寸精度和表面粗糙度要求不高的零件，或者對(duì)理化性能特殊的材料實(shí)行切斷加工時(shí)，應(yīng)采用大的脈沖能量。

采用相同的電規(guī)準(zhǔn)加工不同厚度的工件材料時(shí)，工藝效果不同，因此電規(guī)準(zhǔn)必須視工件厚度的變化而變化。厚度薄時(shí)，可采用小的電規(guī)準(zhǔn)，而厚度大時(shí)，應(yīng)采用大的電規(guī)準(zhǔn)。脈沖寬度與放電量成正比，脈沖寬度大，每一周期內(nèi)放電時(shí)間所占比例就大，切割效率高，加工穩(wěn)定。脈沖寬度小，放電間隙又較大時(shí)，雖然工件切割表面質(zhì)量很高，但是切割效率會(huì)很低。脈沖間隔與放電量成反比，脈沖間隔越大，單個(gè)脈沖的放電時(shí)間就越少，雖然加工穩(wěn)定，但是切割效率低，不過(guò)對(duì)排屑有利。加工電流與放電量成正比，加工電流大，切割效率高，但工件切割表面粗糙度將會(huì)增大。

4．切割路線的確定在整塊坯料上切割工件時(shí)，坯料的邊角處變形較大(尤其是淬火鋼和硬質(zhì)合金)，因此，確定切割路線時(shí)，應(yīng)盡量避開(kāi)坯料的邊角處。一般情況，合理的切割路線應(yīng)將工件與其夾持部位分離的切割段安排在總的切割程序末端，盡量采用穿孔加工以提高加工精度。這樣可保持工件具有一定的剛度，防止加工過(guò)程中產(chǎn)生較大的變形。圖3-9所示的三種切割路線中，圖(a)的切割路線不合理，工件遠(yuǎn)離夾持部位的一側(cè)會(huì)產(chǎn)生變形，影響加工質(zhì)量；圖(b)的切割路線比較合理；圖(c)的切割路線最合理。

圖3-9切割路線的制訂

5．工作液的合理配置慢走絲機(jī)床的工作液是去離子水，基本上無(wú)需考慮工作液的配置。但是快走絲機(jī)床的工作液是乳化液，因而必須根據(jù)工件的厚度變化來(lái)進(jìn)行合理的配置。工件較厚時(shí)，工作液的濃度應(yīng)降低，增加工作液的流動(dòng)性；工件較薄時(shí)，工作液的濃度應(yīng)適當(dāng)提高。

3.4電火花線切割機(jī)床的編程

1．ISO格式編程

ISO格式編程方式是國(guó)際上通用的一種編程方式。一個(gè)完整的ISO格式加工程序由程序名、程序的主體(若干程序段)、程序結(jié)束指令所組成，如：TXWJN01G90N02G92X0Y0N03G01X2000Y2000N04G01X10000Y8000N05G01X4500Y4500N06G01X0Y0N07M02程序名由文件名和擴(kuò)展名組成。程序的文件名可以用字母和數(shù)字表示，最多可用8個(gè)字符，如TXWJ，但是文件名不能重復(fù)。擴(kuò)展名最多用3個(gè)字母表示，如TXWJ.ISO。

在上面的這段程序中，N01～N06是程序段號(hào)，N為程序段名，N后的數(shù)字為段號(hào)。有了程序段號(hào)，閱讀程序就會(huì)很方便。在程序段號(hào)后是由字母“G”和“數(shù)字”組成的加工指令，或由字母“M”和“數(shù)字”組成的輔助加工指令。M02指令安排在程序的最后一句，單列一行。當(dāng)電火花線切割數(shù)控系統(tǒng)執(zhí)行到M02程序段時(shí)，就會(huì)自動(dòng)停止進(jìn)給并使數(shù)控系統(tǒng)復(fù)位，標(biāo)志著加工過(guò)程的結(jié)束。

另外，電火花線切割機(jī)床的開(kāi)、關(guān)冷卻液以及開(kāi)、關(guān)走絲均采用字母“T”和“數(shù)字”組成的輔助加工指令。當(dāng)電火花線切割機(jī)床需要做跳步加工時(shí)，還應(yīng)使用M00指令。M00為電火花線切割機(jī)床暫停指令，可使機(jī)床作短暫暫停，方便操作者拆除電極絲或穿絲。程序段是由若干個(gè)程序字所組成的，其書(shū)寫(xiě)格式如下：

NGXY其中：N為程序段的行號(hào)，由2～4位數(shù)字組成，也可省略不寫(xiě)。

G為準(zhǔn)備功能，它是用來(lái)建立機(jī)床或控制系統(tǒng)工作方式的一種指令，其后續(xù)有兩位正整數(shù)；

X(或Y)為X(或Y)軸移動(dòng)的距離，單位常用微米，若移動(dòng)的距離緊跟著小數(shù)點(diǎn)，則認(rèn)為該距離的單位為毫米。表3-3是電火花線切割數(shù)控機(jī)床常用的ISO代碼。

表3-3常用的ISO代碼

常用G指令詳細(xì)介紹如下。

1)快速定位指令G00在機(jī)床不加工的情況下，G00指令可使指定的某軸以最快速度移動(dòng)到編程指定的位置上，其程序段格式為

G00XY例如：G00X1000Y2000

(X軸移動(dòng)1mm，同時(shí)Y軸移動(dòng)2mm)

2)直線插補(bǔ)指令G01該指令可使機(jī)床在各個(gè)坐標(biāo)平面內(nèi)加工任意斜率直線輪廓和用直線段逼近曲線輪廓，其程序段格式為

G01XY例1：G92X0Y0

(用以確定加工的起點(diǎn)坐標(biāo)位置)G90(絕對(duì)坐標(biāo)編程)G01X1000Y2000

(此處的X、Y值為終點(diǎn)坐標(biāo)位置)例2：G92X1000Y2000 (用以確定加工的起點(diǎn)坐標(biāo)位置)G91 (相對(duì)坐標(biāo)編程)G01X1000Y2000(此處的X、Y值為終點(diǎn)坐標(biāo)與起點(diǎn)坐標(biāo)之差)目前，可加工錐度的電火花線切割數(shù)控機(jī)床具有X、Y坐標(biāo)軸及U、V附加軸工作臺(tái)，其程序段格式為

NGXYUV其中：U的數(shù)值為相對(duì)X軸移動(dòng)的距離；V的數(shù)值為相對(duì)Y軸移動(dòng)的距離。

3)圓弧插補(bǔ)指令G02／G03

G02為順時(shí)針插補(bǔ)圓弧指令；G03為逆時(shí)針插補(bǔ)圓弧指令。用圓弧插補(bǔ)指令編寫(xiě)的程序段格式為

G02XYIJ (加工順時(shí)針圓弧) G03XYIJ (加工逆時(shí)針圓弧)在程序段中，X、Y分別表示圓弧終點(diǎn)坐標(biāo)；I、J分別表示圓心相對(duì)圓弧起點(diǎn)的在X、Y軸方向的增量尺寸。

例如：G92X1000Y2000 (起點(diǎn)A)G02X6000Y6000I5000J0 (AB段順時(shí)針圓弧)G03X9000Y3000I3000J0 (BC段逆時(shí)針圓弧)

4)間隙補(bǔ)償指令G40、G41、G42

G41為左補(bǔ)償指令，其程序段格式為

G41D100 (電極絲左補(bǔ)償，間隙補(bǔ)償量為0.1mm)

G42為右補(bǔ)償指令，其程序段格式為

G42D100程序段中的D表示間隙補(bǔ)償量，D后面跟的數(shù)字應(yīng)按照電極絲的半徑加上放電間隙來(lái)確定。

G40為取消補(bǔ)償指令，它應(yīng)與G41或G42成對(duì)使用。注意：左補(bǔ)償和右補(bǔ)償是沿切割方向而言的，電極絲在加工圖形左側(cè)時(shí)，應(yīng)采用左補(bǔ)償。若電極絲在右側(cè)為右補(bǔ)償，如圖3-10所示。

圖3-10電極絲左補(bǔ)償和右補(bǔ)償加工指令示意圖(a)凸模加工；(b)凹模加工

2．3B格式編程3B的編程格式是我國(guó)獨(dú)立創(chuàng)建的一種編程格式。1)編程格式3B代碼的編程書(shū)寫(xiě)格式是BXBYBJGZ其中：

B——分隔符號(hào)，該編程格式中出現(xiàn)了3個(gè)B，故稱為3B格式；

X、Y——相對(duì)坐標(biāo)值，應(yīng)為該編程軌跡在X軸和Y軸上的投影；

J——加工線段的計(jì)數(shù)長(zhǎng)度；

G——加工線段的計(jì)數(shù)方向；

Z——加工指令。例如：

B3000B1000B3000GXL1意為沿L1方向直線切割，切割線段在X軸上的投影為3mm，在Y軸上的投影為1mm，計(jì)數(shù)方向?yàn)閄軸方向，計(jì)數(shù)長(zhǎng)度為3mm。

(1)坐標(biāo)系和坐標(biāo)值X、Y的確定。電火花線切割加工通常是平面加工，因此可將工作臺(tái)平面作為坐標(biāo)系平面。操作者面對(duì)機(jī)床的工作臺(tái)，左、右方向?yàn)閄軸，右側(cè)為X軸的正方向，前、后方向?yàn)閅軸，前方為Y軸的正方向。編程時(shí)，采用相對(duì)坐標(biāo)系，即坐標(biāo)原點(diǎn)將隨加工指令不斷變動(dòng)。加工直線時(shí)，坐標(biāo)原點(diǎn)為加工線段的起點(diǎn)，坐標(biāo)值X、Y將是該線段的終點(diǎn)坐標(biāo)。加工圓弧時(shí)，坐標(biāo)原點(diǎn)應(yīng)為圓弧的圓心坐標(biāo)，坐標(biāo)值X、Y將是圓弧的起點(diǎn)坐標(biāo)。坐標(biāo)值X、Y的單位應(yīng)是微米(μm)。

(2)計(jì)數(shù)方向G的確定方法。加工直線時(shí)，終點(diǎn)靠近X軸，則計(jì)數(shù)方向就取X軸。記作GX；反之，則記作GY。倘若加工直線與坐標(biāo)軸成45°，則取X軸或Y軸均可，如圖3-11所示。

圖3-11計(jì)數(shù)方向的確定

加工圓弧時(shí)，終點(diǎn)靠近X軸，則計(jì)數(shù)方向必須選Y軸，反之亦如此。倘若加工圓弧的終點(diǎn)坐標(biāo)與坐標(biāo)軸成45°時(shí)，則取X軸或Y軸均可。

(3)計(jì)數(shù)長(zhǎng)度J的確定方法。計(jì)數(shù)長(zhǎng)度是在計(jì)數(shù)方向的基礎(chǔ)上確定的。計(jì)數(shù)長(zhǎng)度是被加工的線段或圓弧在計(jì)數(shù)方向坐標(biāo)軸上的投影的絕對(duì)值總和，單位是微米(μm)。對(duì)于直線段，應(yīng)看計(jì)數(shù)方向。計(jì)數(shù)方向?yàn)閄軸，計(jì)數(shù)長(zhǎng)度J就為直線段在X軸上的投影。計(jì)數(shù)方向?yàn)閅軸，計(jì)數(shù)長(zhǎng)度J就為直線段在Y軸上的投影。對(duì)于圓弧段，同樣看計(jì)數(shù)方向，但應(yīng)注意是整個(gè)圓弧段在計(jì)數(shù)方向所選軸上投影的總和。選擇在哪個(gè)軸上的投影總和，應(yīng)視圓弧的終點(diǎn)坐標(biāo)而定。當(dāng)圓弧的終點(diǎn)靠近X軸時(shí)，則應(yīng)選擇圓弧段在Y軸上的投影總和，如圖3-12所示。當(dāng)圓弧的終點(diǎn)靠近Y軸時(shí)，則應(yīng)選擇圓弧段在X軸上的投影。

圖3-12圓弧段計(jì)數(shù)長(zhǎng)度的確定

(4)加工指令Z的確定方法。加工直線時(shí)有四種加工指令：L1、L2、L3、L4。如圖3-13所示，當(dāng)加工直線的運(yùn)動(dòng)軌跡指向第Ⅰ象限(包括X軸正方向而不包括Y軸)時(shí)，加工指令記作L1；當(dāng)加工直線的運(yùn)動(dòng)軌跡指向第Ⅱ象限(包括Y軸而不包括X軸負(fù)方向)時(shí)，記作L2；L3、L4依此類推。在電火花線切割機(jī)床上是按圖3-14所示來(lái)定義的。

圖3-13加工直線指令的區(qū)域范圍及加工指令

圖3-14電火花線切割機(jī)床對(duì)3B直線加工指令的定義

加工順時(shí)針圓弧時(shí)有四種加工指令：SR1、SR2、SR3、SR4。如圖3-15所示，當(dāng)加工圓弧的起點(diǎn)在第Ⅰ象限(包括Y軸而不包括X軸正方向)時(shí)，加工指令記作SR1；當(dāng)加工圓弧的起點(diǎn)在第Ⅱ象限(包括X軸而不包括Y軸正方向)時(shí)，記作SR2；SR3、SR4依此類推。加工逆時(shí)針圓弧時(shí)有四種加工指令：NR1、NR2、NR3、NR4。當(dāng)加工圓弧的起點(diǎn)在第Ⅰ象限(包括X軸而不包括Y軸正方向)時(shí)，加工指令記作NR1；當(dāng)起點(diǎn)在第Ⅱ象限(包括Y軸而不包括X軸負(fù)方向)時(shí)，記作NR2；NR3、NR4依此類推。

圖3-15加工圓弧時(shí)的指令范圍

2)編程實(shí)例圖3-16為加工零件，下面按3B格式編寫(xiě)零件的線切割加工程序。

圖3-16加工工件圖

(1)確定加工路線：起割點(diǎn)為A點(diǎn)，加工路線：A→B→C→D→E→F→A。

(2)計(jì)算各段曲線的坐標(biāo)值。

(3)按3B格式書(shū)寫(xiě)編程清單，程序如下：LJ.3BB1000B0 B1000GXL1B1000B0 B2000GYNR3B1000B0 B1000GXL1B1000B2000 B2000GYL3B2000B0 B2000GXL3B1000B2000 B2000GYL2MJ3.5電火花線切割自動(dòng)編程技術(shù)

1．軟件的運(yùn)行環(huán)境

CAXA-V2線切割軟件是北京北航海爾軟件有限公司自主開(kāi)發(fā)的線切割自動(dòng)編程系統(tǒng)。它是面向線切割加工行業(yè)的計(jì)算機(jī)輔助編程軟件。該軟件是在CAXA電子圖板的基礎(chǔ)上開(kāi)發(fā)的，因此，操作者可以先利用電子圖板繪制工件的圖形，然后再使用線切割模塊，實(shí)現(xiàn)圖形軌跡的生成和編程代碼的生成。早期的CAXA-V2線切割軟件版本是在WINDOWS98下運(yùn)行的。2004年，北京北航海爾軟件有限公司又將CAXA-V2線切割軟件版本升級(jí)到2005版，該版軟件可在WINDOWS2000或WINDOWSXP下運(yùn)行。目前最新的版本是CAXA線切割XP。

圖3-17CAXA-V2線切割軟件的基本界面

2．菜單條功能簡(jiǎn)介CAXA-V2的菜單條如圖3-18所示。

圖3-18CAXA-V2線切割軟件的菜單條

1)文件菜單文件菜單中除包括建立新文件、打開(kāi)文件、存儲(chǔ)文件及另存文件的功能外，還包括繪圖輸出(打印功能)、應(yīng)用程序管理器(用于二次開(kāi)發(fā))和數(shù)據(jù)接口功能。特別是數(shù)據(jù)接口功能，它可以實(shí)現(xiàn)多種數(shù)據(jù)格式的讀入和輸出，如DWG文件、DAT文件、IGS文件、HPGL文件的讀入，以及DWG文件、IGS文件、HPGL文件、AUTOP文件和位圖文件的輸出。另外，文件菜單中還列出了曾經(jīng)使用過(guò)的文件，如圖3-19所示。

圖3-19文件菜單工具

2)編輯菜單該菜單中包含了取消操作和重復(fù)操作(均可多次使用)命令，以及圖形操作命令(復(fù)制、剪切、粘貼、刪除)、圖層設(shè)置命令(顏色選擇、線型選擇及圖層選擇)，如圖3-20所示。

圖3-20編輯菜單工具

3)顯示菜單該菜單主要用于繪制圖形的顯示模式的選擇，同時(shí)還提供了鷹眼命令，如圖3-21所示。當(dāng)選擇鷹眼命令時(shí)，程序圖形的右下角會(huì)出現(xiàn)一個(gè)小窗口，可同步顯示所繪制的圖形。再有還提供全屏顯示。

圖3-21顯示菜單工具

4)幅面菜單該菜單對(duì)圖紙幅面進(jìn)行設(shè)置，包括圖紙幅面規(guī)格、圖框、標(biāo)題欄、零件序號(hào)、明細(xì)表的設(shè)置等，如圖3-22所示。

圖3-22幅面菜單工具

5)繪制菜單該菜單提供了各種繪制圖形的方法以及圖形標(biāo)注、圖形編輯、塊操作等命令，如圖3-23所示。

圖3-23繪制菜單工具

圖3-23繪制菜單工具

6)查詢菜單該菜單提供了有關(guān)圖形信息的查詢功能，諸如點(diǎn)的坐標(biāo)、兩點(diǎn)距離、圖形的周長(zhǎng)、面積等，如圖3-24所示。

圖3-24查詢菜單工具

7)設(shè)置菜單該菜單是對(duì)繪制要素進(jìn)行設(shè)置。設(shè)置中有“顯示新面孔”和“顯示老面孔”的切換，以確保與老版本的兼容，如圖3-25所示。

圖3-25設(shè)置菜單工具

8)工具菜單該菜單提供了一些實(shí)用工具，如記事本、計(jì)算器和畫(huà)筆等，如圖3-26所示。

圖3-26工具菜單工具圖

9)幫助菜單該菜單提供軟件的使用說(shuō)明等相關(guān)信息，如圖3-27所示。

圖3-27幫助菜單工具

3．線切割軟件的使用

(1)雙擊Windows桌面上的WEDM圖標(biāo)或在CAXA-V2軟件內(nèi)的BIN文件夾內(nèi)雙擊WEDM圖標(biāo)。

(2)進(jìn)入CAXA線切割編程軟件。

(3)建立新文件，文件名為YUAN。

(4)鼠標(biāo)點(diǎn)擊菜單欄中的繪制菜單，選擇基本曲線中的圓，屏幕左下角出現(xiàn)提示，選擇繪制圓的方法，可選擇圓心—半徑方式，屏幕提示先輸入圓心點(diǎn)，如輸入(0，0)，然后按ENTER鍵；屏幕再次提示輸入半徑值，如輸入10后，一個(gè)圓就畫(huà)完了。注意此時(shí)移動(dòng)鼠標(biāo)還會(huì)出現(xiàn)同心圓，如不需要，應(yīng)按ESC或鼠標(biāo)右鍵取消。

(5)點(diǎn)擊線切割菜單欄，選擇軌跡生成，屏幕上會(huì)彈出線切割軌跡生成參數(shù)表對(duì)話框，如圖3-28所示。按表中要求填寫(xiě)參數(shù)后，按確定鍵。屏幕左下方會(huì)要求拾取輪廓方向，出現(xiàn)兩個(gè)相反方向的箭頭，用鼠標(biāo)選擇其一；屏幕左下方再次提示加工側(cè)邊或補(bǔ)償?shù)姆较?，也是兩個(gè)相反方向的箭頭，同樣用鼠標(biāo)選擇其一即可。屏幕左下方又要求確定穿絲點(diǎn)位置，可在圓的四周的任意位置上選擇穿絲點(diǎn)，并點(diǎn)擊鼠標(biāo)左鍵予以確定，軟件將會(huì)提示退出點(diǎn)位置(按回車鍵穿絲點(diǎn)與退出點(diǎn)重合)，按ENTER鍵確定，圓的軌跡生成，圓周上出現(xiàn)綠色線條。

圖3-28線切割軌跡生成表

(6)點(diǎn)擊線切割菜單欄，選擇軌跡仿真，屏幕左下方提示拾取輪廓，即可仿真。仿真方式有兩種：一種為靜態(tài)，圓周上出現(xiàn)數(shù)字，數(shù)字的順序就是線切割的切割路徑；另一種為連續(xù)(動(dòng)態(tài))，可設(shè)置不同步長(zhǎng)(步長(zhǎng)數(shù)字大，顯示速率快)，顯示模擬動(dòng)態(tài)加工的速率，如圖3-29所示。

圖3-29線切割軌跡生成圖

(7)點(diǎn)擊線切割菜單欄，選擇生成G代碼，軟件彈出對(duì)話框，要求寫(xiě)出G代碼文件名，寫(xiě)完后按保存鍵。屏幕左下方提示拾取輪廓，鼠標(biāo)拾取后該圓周出現(xiàn)紅色線條。點(diǎn)擊鼠標(biāo)右鍵，彈出記事本對(duì)話框，對(duì)話框中就是該圓加工時(shí)所需的G代碼文件，如圖3-30和3-31所示。

圖3-30線切割G代碼保存

圖3-31線切割G代碼文件

4．編程實(shí)例

1)“福”字的加工特點(diǎn)

“?！弊值募庸ぜ劝?個(gè)內(nèi)孔的加工，也包括了一個(gè)外形輪廓的加工。內(nèi)孔加工時(shí)，應(yīng)事先加工出穿絲孔。穿絲孔的位置應(yīng)合理安排，采用垂直進(jìn)刀方式。外形輪廓的加工也應(yīng)事先加工出穿絲孔，采用垂直進(jìn)刀方式。4個(gè)穿絲孔用跳步加工方式組合起來(lái)。如圖3-32所示，1號(hào)內(nèi)孔加工完成后，機(jī)床會(huì)停在1號(hào)穿絲點(diǎn)上，操作者將電極絲拆下，再按機(jī)床控制柜鍵盤上的確定鍵，機(jī)床會(huì)快速移動(dòng)到2號(hào)穿絲點(diǎn)后停下。操作者將電極絲重新繞好，再次按機(jī)床控制柜鍵盤上的確定鍵，機(jī)床就會(huì)加工2號(hào)內(nèi)孔，然后加工3號(hào)孔，最后機(jī)床在4號(hào)穿絲孔完成穿絲，加工外形輪廓。

圖3-32

“福”字的軌跡年成

2)“?！弊殖绦虻木幹圃贑AXA-V2線切割軟件上繪制“福”字，繪制完成后，生成3個(gè)內(nèi)孔和1個(gè)外形輪廓的軌跡，軌跡生成中應(yīng)設(shè)置電極絲的偏移補(bǔ)償量(稍大于電極絲的半徑和放電間隙之和)。選擇軌跡跳步，將4個(gè)穿絲點(diǎn)依次連起來(lái)，最后生成G代碼(G代碼略)。

3.6電火花線切割機(jī)床的維護(hù)與保養(yǎng)

1．機(jī)床的調(diào)整電火花線切割加工前或?qū)C(jī)床定期檢查時(shí)，必須對(duì)線切割機(jī)床進(jìn)行調(diào)整。調(diào)整應(yīng)包括如下幾個(gè)方面。

1)機(jī)床的水平調(diào)整一般來(lái)說(shuō)，線切割機(jī)床均比較小巧，無(wú)需給機(jī)床做基礎(chǔ)，只需用墊塊墊起就可以了。新機(jī)床或是使用一段時(shí)間后，需要用水平儀檢查機(jī)床的水平情況。

2)導(dǎo)輪、擋塊和導(dǎo)電塊的調(diào)整加工前，應(yīng)仔細(xì)檢查導(dǎo)輪，注意導(dǎo)輪V形槽的磨損情況，若磨損嚴(yán)重，將會(huì)導(dǎo)致加工時(shí)鉬絲的抖動(dòng)，造成斷絲情況的發(fā)生或影響工件的加工精度。導(dǎo)輪軸承為易損零件，需要定期檢查更換。一般軸承為2～3個(gè)月定期檢查一次，導(dǎo)輪為6～12個(gè)月定期檢查一次。對(duì)于擋塊，要注意檢查鉬絲是否在擋塊之間，這樣可以保證鉬絲不會(huì)偏斜。對(duì)于導(dǎo)電塊，應(yīng)注意是否有電蝕物粘附在上面，若有，應(yīng)及時(shí)清理。

3)工作液的調(diào)整加工中，應(yīng)密切注意工作液的濃度和導(dǎo)電率指標(biāo)。特別是快走絲機(jī)床使用的乳化液。一般來(lái)說(shuō)，當(dāng)切割薄的工件時(shí)，乳化液的濃度可稍高些；切割厚的工件時(shí)，乳化液的濃度應(yīng)稀一些，以增加乳化液的流動(dòng)性和清洗能力，否則會(huì)造成電蝕物不能及時(shí)排出，從而導(dǎo)致短路情況的出現(xiàn)。

4)工件基準(zhǔn)和鉬絲垂直調(diào)整工件在線切割前應(yīng)加工好基準(zhǔn)面，在工件裝夾時(shí)，用百分表進(jìn)行校準(zhǔn)。鉬絲垂直的校準(zhǔn)可采用鉬絲垂直校準(zhǔn)器來(lái)完成。

5)電規(guī)準(zhǔn)的設(shè)置電規(guī)準(zhǔn)設(shè)置是否恰當(dāng)將會(huì)對(duì)加工工件的表面粗糙度、精度及切割速度有較大影響。增加脈沖寬度，減小脈沖間隔，增大脈沖電壓的幅值，提高峰值電流都將使切割速度提高，但是會(huì)使工件的表面粗糙度和精度降低，電極絲的損耗也會(huì)變大。反之則可改善表面粗糙度，提高加工精度及減小電極絲的損耗。

6)線切割加工中的調(diào)整線切割加工過(guò)程中，應(yīng)密切留意電火花的大小和工作液的流量，應(yīng)使工作液包住電極絲，這樣有利于電蝕物的排出。

2．安全操作規(guī)程電火花線切割機(jī)床的安全操作規(guī)程應(yīng)從兩個(gè)方面考慮：一方面是人身安全，另一方面是設(shè)備安全。具體做法是：

(1)操作者必須熟悉線切割機(jī)床的操作技術(shù)，開(kāi)機(jī)使用前，應(yīng)對(duì)機(jī)床進(jìn)行潤(rùn)滑。

(2)操作者必須熟悉線切割加工工藝，合理地選擇電規(guī)準(zhǔn)，防止斷絲和短路的情況發(fā)生。

(3)上絲用的套筒手柄使用后，必須立即取下，以免傷人。

(4)在穿絲、緊絲操作時(shí)，務(wù)必注意電極絲不要從導(dǎo)輪槽中脫出，并與導(dǎo)電塊有良好接觸；另外，在拆絲的過(guò)程中應(yīng)戴好手套，防止電極絲將手割傷。

(5)放電加工時(shí)，工作臺(tái)不允許放置任何雜物，否則會(huì)影響切割精度。

(6)線切割加工前應(yīng)對(duì)工件進(jìn)行熱處理，消除工件內(nèi)部的殘余應(yīng)力