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1、特種加工,第六講 線切割編程技術(shù) 和工藝指標(biāo)影響因素,一、線切割控制系統(tǒng),二、線切割數(shù)控編程,三、工藝指標(biāo)影響因素,一、線切割控制系統(tǒng),（一）、控制系統(tǒng)的種類,1、按照加工要求，自動(dòng)控制電極絲相對(duì)工件的運(yùn)動(dòng)軌跡。,2、自動(dòng)控制伺服進(jìn)給速度，保持額定的放電間隙，防止開路和短路實(shí)現(xiàn)對(duì)工件形狀和尺寸的加工。,數(shù)控編程和數(shù)控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn),自動(dòng)伺服控制,一、線切割控制系統(tǒng),（一）、控制系統(tǒng)的作用,1、軌跡控制：精確地控制電極絲相對(duì)于工件的運(yùn)動(dòng)軌跡，使零件獲得所需的形狀和尺寸。,2、加工的控制: 根據(jù)放電間隙大小與放電狀態(tài)控制進(jìn)給速度，使之與工件材料的蝕除速度相平衡，保持正常的穩(wěn)定切割加工。,一、線切割控制

2、系統(tǒng),（二）、控制系統(tǒng)的原理,1、軌跡控制：,終點(diǎn)判斷,工程圖形可以分解為直線，圓弧，及其組合,直線控制和圓弧軌跡控制，有逐點(diǎn)比較法，數(shù)字積分法，矢量判別法，最小偏差法,一、線切割控制系統(tǒng),2、加工控制：,（1）、進(jìn)給速度控制：保持平均放電間隙。,（2）、短路回退：消除短路、防止斷絲。,（3）、間隙補(bǔ)償：保證配合間隙。,（4）、圖形的縮放、旋轉(zhuǎn)和平移：簡化編程。,（5）、適應(yīng)控制：實(shí)現(xiàn)高效率、高精度加工。,（6）、自動(dòng)找中心：,（7）、信息顯示：,二、線切割數(shù)控編程,數(shù)控線切割編程方法,,3B代碼,ISO代碼,多用于快走絲線切割(重點(diǎn)掌握),多用于慢走絲線切割,,,,二、線切割數(shù)控編程,3B格

3、式編制程序,注: B為分隔符，作用是將X、Y、J數(shù)碼區(qū)分開來； X、Y為直線的終點(diǎn)或圓弧的起點(diǎn)（絕對(duì)）坐標(biāo)； J為計(jì)數(shù)長度； G為計(jì)數(shù)方向； Z為加工指令（直線或圓?。?,二、線切割數(shù)控編程,1.直線的3B代碼編程：,（1） x，y值的確定,以直線的起點(diǎn)為原點(diǎn)，建立正常的直角坐標(biāo)系，x，y表示直線終點(diǎn)的坐標(biāo)絕對(duì)值，單位為m。,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(diǎn)坐標(biāo)的絕對(duì)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。,二、線切割數(shù)控編程,(2) G的確定(如右圖所示),|Ye||Xe|

4、時(shí)，取Gy；,|Xe||Ye|時(shí)，取Gx；,|Xe|=|Ye|時(shí)，取Gx或Gy均可。,二、線切割數(shù)控編程,（3） J的確定,計(jì)數(shù)長度是指被加工圖形在計(jì)數(shù)方向上的投影長度（即絕對(duì)值）的總和，以m為單位。,例1: 加工下圖所示斜線OA，其終點(diǎn)為A（Xe,Ye）,且YeXe,試確定G和J。,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軸上的投影長度為Ye，故J=Ye。,二、線切割數(shù)控編程,(4)加工指令Z的確定(如下圖所示),直線加工指令,坐標(biāo)軸上直線加工指令,二、線切割數(shù)控編程,B17000 B5000 B017000 Gx L1,例2:加工下圖所示斜線OA,終

5、點(diǎn)A的坐標(biāo)為Xe=17mm,Ye=5mm,寫出加工程序。,B B B021500 Gy L2,例3: 加工下圖所示直線，其長度為21.5mm,寫出其程序。,二、線切割數(shù)控編程,2.圓弧的3B代碼編程：,（1） x，y值的確定,以圓弧的圓心為原點(diǎn)，建立正常的直角坐標(biāo)系，x，y表示圓弧起點(diǎn)坐標(biāo)的絕對(duì)值，單位為m。,（2） G的確定,|Xe||Ye|時(shí)，取Gy;|Ye||Xe|時(shí)，取Gx；|Xe|=|Ye|時(shí)，取Gx或Gy均可。,（3） J的確定,圓弧編程中J的取值方法為：由計(jì)數(shù)方向G確定投影方向:若G=Gx，則將圓弧向X軸投影； 若G=Gy，則將圓弧向Y軸投影。 J值為各個(gè)象限圓弧投影長度絕對(duì)值的

6、和。,二、線切割數(shù)控編程,二、線切割數(shù)控編程,(4)加工指令Z的確定(如下圖所示),順時(shí)針圓弧指令,二、線切割數(shù)控編程,(5)當(dāng)加工起點(diǎn)在坐標(biāo)軸時(shí),加工指令Z的確定(如下圖所示),逆時(shí)針圓弧指令,順時(shí)針圓弧指令,二、線切割數(shù)控編程,直線編程： 把直線的起點(diǎn)作為坐標(biāo)原點(diǎn) 把直線的終點(diǎn)坐標(biāo)值作為x,y，均取絕對(duì)值 計(jì)數(shù)長度J，按計(jì)數(shù)方向Gx,Gy取該直線在x軸或y軸上的投影值。要和選計(jì)數(shù)方向一起考慮 計(jì)數(shù)方向的選取原則。取此程序最后一步的軸向?yàn)橛?jì)數(shù)方向。 加工指令按直線走向和終點(diǎn)所在象限不同分為L1，L2,L3,L4。,二、線切割數(shù)控編程,圓弧編程： 把圓弧的圓心做為坐標(biāo)原點(diǎn) 把圓弧的起點(diǎn)坐標(biāo)值作

7、為x,y，均取絕對(duì)值 計(jì)數(shù)長度J，按計(jì)數(shù)方向取x或y軸上的投影。 計(jì)數(shù)方向取與圓弧重點(diǎn)時(shí)走向較平行的軸向作為計(jì)數(shù)方向。取終點(diǎn)坐標(biāo)中絕對(duì)值較小的軸向作為計(jì)數(shù)方向。 加工指令按第一步進(jìn)入的象限可分為R1,R2,R3,R4,二、線切割數(shù)控編程,例4: 加工右圖所示圓弧，加工起點(diǎn)A在第四象限，終點(diǎn)B(Xe,Ye)在第一象限，試確定G和J。,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)長度為各象限中的圓弧段在X軸上投影長度的總和，即J=JX1+JX2。,二、線切割數(shù)控編程,例5: 加工圖所示圓弧，加工終點(diǎn)B(Xe,Ye),試確定G和J。,因加工終點(diǎn)B靠近X軸，|Xe||Ye|,故計(jì)數(shù)方

8、向取Gy，J為各象限的圓弧段在Y軸上投影長度的總和,即J=Jy1+Jy2+Jy3。,二、線切割數(shù)控編程,例6:加工如圖所示圓弧，加工起點(diǎn)的坐標(biāo)為A(-5,0),試編制程序。,B5000 B B010000Gy SR2,例7 請(qǐng)寫出下圖所示軌跡的3B程序。,圖6-7 編程圖形,,解： 對(duì)圖 (a)，起點(diǎn)為A，終點(diǎn)為B， J=J1+J2+J3+J4=10000+50000+50000+20000=130000 故其3B程序?yàn)椋?B30000 B40000 B130000 GY NR1 對(duì)圖 (b)，起點(diǎn)為B，終點(diǎn)為A， J=J1+J2+J3+J4=40000+50000+50000+30000=1

9、70000 故其3B程序?yàn)椋?B40000 B30000 B170000 GX SR4,第七講 數(shù)控線切割編程,2、舉例,第七講 數(shù)控線切割編程,程序?yàn)椋?B0B2000B2000GYL2; (引入、引出線OA) BOB10000B10000GYL2; (AB) B0B10000B20000GXNR4; (弧BC) BOB10000B10000GYL2; (CD) B30000B8040B30000GXL3; (DE) BOB23920B23920GYL4; (EF) B30000B8040B30000GXL4; (FA) B0B2000B2000GYL4; (OA) MJ;

10、 (結(jié)束符),例 用3B代碼編制加工圖6-8(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(diǎn)為穿絲孔，加工方向沿ABCDEFGHA進(jìn)行。,圖6-8 線切割切割圖形,,解 (1) 分析。現(xiàn)用線切割加工凸模狀的零件圖，實(shí)際加工中由于鉬絲半徑和放電間隙的影響，鉬絲中心運(yùn)行的軌跡形狀如圖6-8(b)中虛線所示，即加工軌跡與零件圖相差一個(gè)補(bǔ)償量，補(bǔ)償量的大小為在加工中需要注意的是EF圓弧的編程，圓弧EF(如圖6-8(a)所示)與圓弧EF(如圖6-8(b)所示)有較多不同點(diǎn)，它們的特點(diǎn)比較如表6-3所示。,表6-3 圓弧EF和

11、EF特點(diǎn)比較表,(2) 計(jì)算并編制圓弧EF的3B代碼。在圖6-8(b)中，最難編制的是圓弧EF，其具體計(jì)算過程如下： 以圓弧EF的圓心為坐標(biāo)原點(diǎn)，建立直角坐標(biāo)系，則E點(diǎn)的坐標(biāo)為： = 0.1mm = 。 根據(jù)對(duì)稱原理可得F的坐標(biāo)為(-19.900，0.1)。 根據(jù)上述計(jì)算可知圓弧EF的終點(diǎn)坐標(biāo)的Y的絕對(duì)值小，所以計(jì)數(shù)方向?yàn)閅。 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(duì)值分別為0.1 mm、19.9 mm、19.9 mm、0.1 mm，故J=40000。,圓弧EF首先在第一象限順時(shí)針切割，故加工指令為SR1。 由上可知，圓弧EF的3B代

12、碼為 (3) 經(jīng)過上述分析計(jì)算，可得軌跡形狀的3B程序，如表6-4所示。,表6-4 切割軌跡3B程序,,例6.3 用3B代碼編制加工圖6-9所示的凸模線切割加工程序，已知電極絲直徑為0.18 mm，單邊放電間隙為0.01 mm，圖中O為穿絲孔擬采用的加工路線OEDCBAEO。,圖6-9 加工零件圖,,解 經(jīng)過分析，得到具體程序，如表6-5所示。,表6-5 切割軌跡3B程序,3、編程中的補(bǔ)償法,1）有公差尺寸的編程計(jì)算法 對(duì)于有公差尺寸的編程，一般采用中差尺寸編程。從大量統(tǒng)計(jì)表明，加工后的實(shí)際尺寸大部分是在公差帶的中值附近，因此對(duì)標(biāo)注有公差的尺寸，應(yīng)采用中差尺寸編程。計(jì)算公式如下： 中

13、差尺寸=基本尺寸+（上偏差+下偏差）/2,2）間隙補(bǔ)償問題 在數(shù)控線切割機(jī)床上，電極絲的中心軌跡和圖紙上工件輪廓差別的補(bǔ)償稱為間隙補(bǔ)償。它可以分為編程補(bǔ)償和自動(dòng)補(bǔ)償。 編程補(bǔ)償：按鉬絲軌跡進(jìn)行編程，把間隙補(bǔ)償考慮進(jìn)去。 自動(dòng)補(bǔ)償：按零件實(shí)際輪廓軌跡進(jìn)行編程，然后把需要補(bǔ)償?shù)牧扛嬖V數(shù)控系統(tǒng)，進(jìn)行自動(dòng)補(bǔ)償。,影響線切割工藝指標(biāo)因素,電火花線切割加工，一般是作為工件加工中的最后工序。要達(dá)到加工零件的精度及表面粗糙度要求，應(yīng)合理控制線切割加工時(shí)的各種工藝因素（電參數(shù)、切割速度、工件裝夾等），同時(shí)還應(yīng)安排好零件的工藝路線及線切割加工前的準(zhǔn)備。有關(guān)線切割加工的工藝準(zhǔn)備和工藝過程如圖3-63所示。,

14、特種加工,圖3-63 線切割加工工藝過程,影響線切割工藝指標(biāo)因素,一.線切割加工的主要工藝指標(biāo) 切割速度：在保持一定的表面粗糙度的切割過程中，單位時(shí)間內(nèi)電極絲中心線在工件上切出的面積總和。 單位：mm2/min 表面粗糙度：黑白相間的條紋。與工作液的供應(yīng)狀況和蝕除物的排除有關(guān)。 電極絲損耗量：高速走絲，電極絲切割10000mm2后電極絲直徑的減少量來表示。鉬絲直徑減小不大于0.01mm。 加工精度：工件的尺寸和形狀精度，位置精度,影響線切割工藝指標(biāo)因素,二. 電參數(shù)的影響 脈沖寬度ti:一般為260us，分組脈沖及光整加工，0.5us 脈沖間隔t0：48ti 開路電壓ui：引起放電峰值電流和放

15、電加工間隙的改變。 放電峰值電流ie：決定單脈沖能量的主要因素之一。 放電波形：,影響線切割工藝指標(biāo)因素,三. 非電參數(shù)的影響 電極絲及其移動(dòng)速度對(duì)工藝指標(biāo)的影響 鉬絲，耐損耗，抗拉強(qiáng)度高，絲質(zhì)不易變脆且較少斷絲。 工件厚度及材料對(duì)工藝指標(biāo)的影響 加工銅，鋁，淬火鋼時(shí)，加工過程穩(wěn)定，切割速度高 加工不銹鋼，磁鋼，未淬火高碳鋼時(shí)，穩(wěn)定性差，切割速度低，表面質(zhì)量不太好 加工硬質(zhì)合金時(shí)，比較穩(wěn)定，切割速度較低，表面粗糙度小。 預(yù)置進(jìn)給速度對(duì)工藝指標(biāo)的影響,影響線切割工藝指標(biāo)因素,四. 合理選擇電參數(shù) 要求切割速度高時(shí)：空載電壓高，短路電流大，脈沖寬度大 要求表面粗糙度好時(shí)：分組波會(huì)較好 要求電極絲損

16、耗小時(shí)：選用前階梯脈沖波形或脈沖前沿上升緩慢的波形 要求切割厚工件時(shí)：選用矩形波，高電壓，大電流，大脈沖的脈沖間隔可充分消電離,影響線切割工藝指標(biāo)因素,五. 合理調(diào)整變頻進(jìn)給的方法 注意：不要認(rèn)為變頻進(jìn)給的電路能自動(dòng)跟蹤工件的蝕除速度并始終維持某一放電間隙。 1. 用示波器觀察和分析加工狀態(tài)的方法 進(jìn)給速度過高（過跟蹤）空載電壓波形消失，加工電壓波形弱，短路電壓波形濃 進(jìn)給速度過低（欠跟蹤）：空載電壓波形濃，時(shí)而出現(xiàn)加工波形，短路波形出現(xiàn)較少 進(jìn)給速度稍低（欠佳跟蹤）：蝕除速度略高于進(jìn)給速度 進(jìn)給速度適宜（正常跟蹤）：加工波形濃而穩(wěn)定,影響線切割工藝指標(biāo)因素,2. 用電壓表和電流表觀察分析加工狀態(tài) 3. 按加工電流和短路電流的比值調(diào)節(jié) 4. 計(jì)算出不同空載電壓時(shí)不同的值,