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1、模具制造任务二 电火花线切割加工一、电火花线切割机床简介 电火花线切割加工设备主要由机床本体、脉冲电源、控制系统、工作液循环系统和机床附件等几部分组成。线切割机床分类方法很多，按电极丝走丝速度分别为高速走丝线切割机床(WEDM-HS)和低速走丝线切割机床（WEDM-LS）。 1.机床本体 机床本体由床身、坐标工作台、走丝机构、丝架、工作液箱、附件和夹具等几部分组成。 床身一般为铸件，是坐标工作台、走丝机构及丝架的支承和固定基础。通常采用箱式结构，应有足够的强度和刚度。床身内部安置电源和工作液箱，考虑电源的发热和工作液泵的振动，有些机床将电源和工作液箱移出床身外另行安放。 电火花线切割机床最终都
2、是通过坐标工作台与电极丝的相对运动来完成对零件加工的。为保证机床精度，对导轨的精度、刚度和耐磨性有较高的要求。一般都采用“十”字滑板、滚动导轨和丝杆传动副将电动机的旋转运动变为工作台的直线运动，通过X,Y两个坐标方向各自的进给移动，可合成获得各种平面图形曲线轨迹。为保证工作台的定位精度和灵敏度，传动丝杆和螺母之间必须消除间隙。任务二 电火花线切割加工任务二 电火花线切割加工2.脉冲电源 电火花线切割加工脉冲电源与电火花成型加工所用的电源在原理上相同，不过受加工表面粗糙度和电极丝允许承载电流的限制，线切割加工脉冲电源的脉宽较窄(260s )，单个脉冲能量、平均电流(15A)一般较小，所以线切割加
3、工总是采用正极性加工。脉冲电源的形式种类很多，如晶体管矩形波脉冲电源、高频分组脉冲电源、并联电容型脉冲电源和低损耗电源等，快、慢走丝线切割机床的脉冲电源也有所不同。任务二 电火花线切割加工3.工作液循环系统 在线切割加工中，工作液对加工工艺指标的影响很大，如对切割速度、表面粗糙度、加工精度等都有影响。电火花线切割对工作液的要求是:有一定的介电能力、较好的消电离能力和灭弧能力、渗透性好、生产效率高、稳定性好、对电极丝寿命的影响小，还应有较好的洗涤性能、防腐蚀性能、润滑性能，对人体无害、价格便宜、使用安全等。低速走丝线切割机床大多采用去离子水做工作液，只有在特殊精加工时才采用绝缘性能较高的煤油。高
4、速走丝线切割机床使用的工作液是专用乳化液，目前商品化供应的乳化液有DX-1,DX-2, DX-3等多种，各有其特点，有的适于快速加工，有的适于大厚度切割，也有的是在原来工作液中添加某些化学成分来改善其切割表面粗糙度或增加防锈能力等。工作液系统 1-过滤器2-回液管3-工作台4-下丝臂进液管5-上丝臂进液管 6-流量控制阀 7-进液管8-工作液压泵9-工作液箱 任务二 电火花线切割加工任务二 电火花线切割加工任务二 电火花线切割加工高速走丝机构 任务二 电火花线切割加工低速走丝机构任务二 电火花线切割加工二.电火花数控线切割机床的型号电火花数控线切割机床的型号的含义如下任务二 电火花线切割加工图
5、5-2-1电火花线切割加工原理图 1一绝缘底板;2一工件;3一脉冲电源;4一钼丝;5一导向轮;6一支架;7一储丝筒任务二 电火花线切割加工任务二 电火花线切割加工任务二 电火花线切割加工5-2.2线切割原理图任务二 电火花线切割加工三、电火花线切割加工 电火花线切割加工的基本工作原理是利用连续移动的金属丝（称为电极丝）作为电极，对工件进行脉冲火花放电蚀除金属、切割成形。电火花线切割加工必须具备三个条件： （1）合适的电规准参数； （2）一定绝缘性能的工作液； （3）满足要求的运动：电极丝作走丝运动，工作台作进给运动。任务二 电火花线切割加工四、电火花切割机床 根据电极丝的运行速度的不同，电火花
6、切割机床又分为两大类：（1）高速走丝机床 这类机床的电极丝作高速往复运动，一般走丝速度为810m/s，这是我国生产和使用的主要机种，也是我国独创的电火花线切割加工模式。（2）低速走丝机床 这类机床的电极丝作低速单向运动，一般走丝速度低于0.2 m/s，这是国外生产和使用的主要机种。五、电火花线切割加工的应用 1）试制新产品 在新产品开发过程中需要单件的样品，使用线切割直接切割出零件，无需模具，这样可以大大缩短新产品的开发周期并降低试制成本。如在冲压生产时，未开出落料模时，先用线切割加工的样板进行成型等后续加工，得到验证后再制造落料模。2）加工材料或形状特殊的零件 电火花线切割加工的应用线切割广
7、泛用于加工硬质合金、淬火钢模具零件、样板、各种形状复杂的细小零件、窄缝等。任务二 电火花线切割加工 如形状复杂、带有尖角窄缝的小型凹模的型孔可采用整体结构在淬火后加工，既能保证模具精度，也可简化模具设计和制造。此外，电火花线切割还可加工除盲孔以外的其他难加工的金属零件。3）加工模具零件 电火花线切割加工主要应用于冲模、挤压模、塑料模、电火花型腔模的电极加工等，由于电火花线切割加工速度和精度的迅速提高，目前已达到可与坐标磨床相竞争的程度。例如，中小型冲模，材料为模具钢，过去用分开模和曲线磨削的方法加工，现在改用电火花线切割整体加工的方法，制造周期可缩短3/45/4，成本降低2/33/4，配合精度
8、高，不需要熟练的操作工作。因此，一些工业发达国家的精密冲的磨削等工序，已被电火花和电火花线切割加工所代替。任务二 电火花线切割加工六、电火花数控线切割程序编制5-2-3电火花数控线切割机床控制系统的工作流程任务二 电火花线切割加工七、电火花数控线切割程序编制格式1）3B格式编程2）4B格式编程3）ISO编程任务二 电火花线切割加工1、3B程序格式B X B Y B J G Z 其中： B 分隔符号； X、Y坐标值，单位用微米表示，程序中只记绝对值； J计数长度，取线段或圆弧在计数方向坐标轴上投影长度的总和； G计数方向，根据选取X和Y两个计数方向不同，计数方向G取Gx和Gy； Z加工指令Z共有
9、12种。任务二 电火花线切割加工1、加工程序与编写格式1）分隔符B的意义B称分隔符号，在程序上是把这些数字分开，便于计算机识别。当程序往控制器输入时，读入第一个后他使控制器做好接收值的准备；读入第二个后做好接收轴坐标值的准备；读入第三个后做好接收值的准备。任务二 电火花线切割加工2) x，y坐标值的确定 (1) 以直线的起点为原点，建立正常的直角坐标系，x，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，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，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，y均可写作0也
10、可以不写。任务二 电火花线切割加工 线切割机床编程中的坐标值有两个：X和Y，单位为m。它们分别表示X坐标轴上的坐标值和Y坐标轴上的坐标值。 线切割加工中的线段分为：直线、斜线和圆弧。通常把平行与X轴轴线或Y轴轴线的线段称为直线段或直线； 不平行与X轴轴线或Y轴轴线的线段称为斜线段或斜线；X、Y为终点坐标值。 把具有一定半径的圆弧称为圆弧线段或直接称为圆弧。X、Y为圆弧起点相对圆心的坐标值，圆心为切割坐标的原点。如：B X B Y B J 任务二 电火花线切割加工3）计数方向G的选择 根据选取X和Y两个计数方向的不同，计数方向G分别为Gx和Gy它们的选择依据加工对象的特点而定。 为保证所要加工的
11、直线或圆弧按照要求的长度加工出来，一般通过从起点到终点的某个拖板在进给方向上的总长度来达到。尽管从坐标方法上来说，选择哪个拖板进行移动控制，其效果都是一样的。但就采用逐点比较插补方法而言，存在着差异，这种差异将影响加工精度。 任务二 电火花线切割加工5-2-4圆弧的计数方向5-2-5斜线的计数方向任务二 电火花线切割加工加工直线 |Ye|Xe|时，取Gy； |Xe|Ye|时，取Gx；|Xe|=|Ye|时，一般情况下，取Gx或Gy均可。但从插补原理方面分析，当终点在、象限时，应取Gy；当终点在、象限时，应取Gx。 任务二 电火花线切割加工如图(a)所示的轨迹形状，请试着写出其x，y值，任务二 电
12、火花线切割加工对于圆弧 |Xe|Ye|时，取Gy；|Ye|Xe|时，取Gx；|Xe|=|Ye|时，一般情况下，取Gx或Gy均可。但从插补原理方面分析，当顺圆终点在、象限或逆圆终点在、象限时，应取Gx；当顺圆终点在、象限或逆圆终点在、象限时，应取Gy。 任务二 电火花线切割加工 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yx，则G=Gx (如图6-5(b)所示)；若y=x，则Gx、Gy均可。任务二 电火花线切割加工斜线加工
13、示意图 任务二 电火花线切割加工 加工OA斜线。从图中可以看到，OA在X轴上投影为7，在Y轴上投影为5。这就意味着X拖板和Y拖板一共移动12步，其中X拖板移动7步，Y拖板移动5步。若选择Y轴作为移动方向，Y拖板就会在Y方向移动5步。此时系统通过计算，认为加工已经到达终点。事实上，此时仅加工到A点，而不是A点，造成丢步现象，影响加工精度。若选择X轴作为移动方向，X拖板就会在X方向移动7步。此时系统通过计算，认为加工已经到达终点。事实上，此时也已经加工到A点，不会造成丢步现象，保证了加工精度。任务二 电火花线切割加工圆弧加工示意图任务二 电火花线切割加工 从图中可以看到，圆弧AB在X轴上投影为5，
14、在Y轴上投影也为5。这就意味着X拖板和Y拖板一共移动10步，其中X拖板移动5步，Y拖板移动5步。若选择Y轴作为移动方向，Y拖板就会在Y方向移动5步。此时系统通过计算，认为加工已经到达终点。事实上，此时仅加工到B点，而不是B点，造成丢步现象，影响加工精度。若选择X轴作为移动方向，X拖板就会在X方向移动5步。此时系统通过计算，认为加工已经到达终点。事实上，此时也已经加工到B点，不会造成丢步现象，保证了加工精度。 任务二 电火花线切割加工4）计数长度）计数长度J 计数长度是指被加工图形在计数方向上的投影长度（即绝对值）的总和，以m为单位。 A点到B点，分别跨越了2个象限和4个象限。Gx,J=Jx1+
15、Jx2；Gy,J=Jy1+Jy2+Jy3任务二 电火花线切割加工解 对图(a)，起点为A，终点为B， J=J1+J2+J3+J4=10000+50000+50000+20000=130000故其3B程序为： B30000 B40000 B130000 GY NR1对图(b)，起点为B，终点为A， J=J1+J2+J3+J4=40000+50000+50000+30000=170000故其3B程序为：B40000 B30000 B170000 GX SR4任务二 电火花线切割加工 加工指令Z是用来表达被加工图形的形状、所在象限和加工方向等信息的。控制系统根据这些指令，正确选择偏差公式，进行偏差计
16、算，控制工作台的进给方向，从而实现机床的自动化加工。 位于四个象限中的直线段称为斜线。加工斜线的加工指令分别用L1、L2、L3、L4表示，如下图所示。与坐标轴相重合的直线，根据进给方向，其加工指令可按如图所示选取。 5）加工指令Z任务二 电火花线切割加工（1）直线加工指令Z（）圆弧加工指令Z 加工圆弧时，若被加工圆弧的加工起点分别在坐标系的四个象限中，并按顺时针方向加工，如图所示，加工指令分别用SR1、SR2、SR3、SR4表示；若按逆时针方向加工时，分别用NR1、NR2、NR3、NR4表示，如图所示 。如加工起点刚好在坐标轴上，其指令可选相邻两象限中的任何一个。 任务二 电火花线切割加工1、
17、直线编程 例 加工如图所示斜线段，试编写程序。 相应的程序为： B4000 B6000 B6000 Gy L1 任务二 电火花线切割加工建立坐标系 坐标系原点位于线段OA的起点O点处。终点坐标Xe=4000，Ye=6000。由于|Xe|Ye|，所以记数方向G为G。记数长度J=J=6000。加工指令Z为L1。则OA的程序为：B4000 B6000 B6000 G L1。 任务二 电火花线切割加工2.圆弧编程 例题： 加工如图所示圆弧线段，试编写程序。 相应的程序为：B2250 B500 B1750 G NR1。 任务二 电火花线切割加工建立坐标系 坐标系原点位于圆弧线段AB的原点O点处。起点坐标
18、Xa=2250，Ya=500,终点坐标Xb=500，Yb=2250，则Xe=2250，Ye=500；由于|Xb|Yb|，所以记数方向G=Gx。记数长度J=Jx=2250-500=1750。由于圆弧起点A处于第一象限，且按加工方向看，圆弧AB为逆圆，所以加工指令Z为NR1。则AB的程序为：B2250 B500 B1750 G NR1。 任务二 电火花线切割加工例题： 加工如图所示圆弧线段，试编写程序。 2、圆弧编程 任务二 电火花线切割加工建立坐标系 坐标系原点位于圆弧线段AB的原点O点处。起点坐标Xa=0，Ya=-5400,终点坐标Xb=-2500，Yb=5200，则Xe=0，Ye=5400；
19、由于|Xb|Yb|，所以记数方向G=Gx。记数长度J=Jx= Jx1+ Jx2= 5400+（5400-2500）=8100。、由于圆弧起点A处于Y轴负半轴上，且按加工方向看，圆弧AB为顺圆，所以加工指令Z为SR3。则AB的程序为：B0 B5400 B8100 Gx SR3。 任务二 电火花线切割加工例题：用3B代码编制加工图 A所示的凸模线切割加工程序，已知电极丝直径为0.18 mm，单边放电间隙为0.01 mm，图中O为穿丝孔拟采用的加工路线OEDCBAEO。图A 加工零件图任务二 电火花线切割加工例题： 用3B代码编制加工图6-9所示的凸模线切割加工程序，已知电极丝直径为0.18 mm，
20、单边放电间隙为0.01 mm，图中O为穿丝孔拟采用的加工路线OEDCBAEO。解： 经过分析，得到具体程序，如表1所示。表1切割轨迹3B程序任务二 电火花线切割加工2、 电火花线切割加工实例任务二 电火花线切割加工八、 G代码编程1.程序格式 用G代码来编制线切割程序，是现在线切割编程的一个趋势，可以很好的与国际接轨。G代码编程格式与其他数控铣床编程格式基本相同，但也有其不同之处：（1）线切割编程中所用的坐标值与3B格式中的相同，即X和Y分别表示X坐标轴上的坐标值和Y坐标轴上的坐标值，单位为m。（2）D为电极丝半径补偿值，单位为m。 任务二 电火花线切割加工2、G功能 G00G00快速快速定位
21、定位G10G10Y Y轴镜像，轴镜像，X X、Y Y轴交换轴交换G01G01直线插补直线插补G11G11X X轴镜像，轴镜像，Y Y轴镜像，轴镜像，X X、Y Y轴交换轴交换G02G02圆弧插补圆弧插补 (CW，顺时钟，顺时钟)G12G12取消镜像取消镜像G03G03圆弧插补圆弧插补 (CCW，逆时钟，逆时钟)G40G40取消电极丝半径偏置取消电极丝半径偏置G04G04程序暂停程序暂停G41G41电极丝半径左偏置电极丝半径左偏置 G05G05X X轴镜像轴镜像G42G42电极丝半径右偏置电极丝半径右偏置 G06G06Y Y轴镜像轴镜像G54G54坐标系设置坐标系设置G07G07X X、Y Y轴
22、交换轴交换G90G90绝对值编程绝对值编程G08G08X X、Y Y轴镜像轴镜像G91G91增量值编程增量值编程G09G09X X轴镜像，轴镜像，X X、Y Y轴交换轴交换G92G92工件坐标系设定工件坐标系设定代码功能代码功能任务二 电火花线切割加工2、 电火花线切割加工实例绝对坐标编程G92 X0 Y0；定义编程起点坐标GO1 X20000 Y0； 电极丝移到A点GO1 X20000 Y40000； 加工AB直线段GO1 X40000 Y40000； 加工BC直线段G02 X80000 Y40000 I20000 J0； 加工CD圆弧段G01 X80000 Y0； 加工DE直线段G01 X
23、0 Y0； E-O回到加工起始点OM02； 程序结束 任务二 电火花线切割加工2、 电火花线切割加工实例相对坐标编程G92 X0 Y0；定义编程起点坐标GO1 X20000 Y0； 电极丝移到A点GO1 X0 Y40000； 加工AB直线段GO1 X20000 Y0； 加工BC直线段G02 X40000 Y0 I20000 J0； 加工CD圆弧段G01 X0 Y-40000； 加工DE直线段G01 X-80000 Y0； E-O回到加工起始点OM02； 程序结束 任务二 电火花线切割加工3. 编程实例任务二 电火花线切割加工4. 编程实例利用镜像编程，加工两个如图所示薄板工件。 任务二 电火花
24、线切割加工 薄板工件镜像走丝路径 任务二 电火花线切割加工4、编程例题分析建立如图所示坐标系；各点坐标值分别为：A（20000，0）B（20000，20000）C（40000，20000）D（60000，20000）E（80000，20000）F（80000，0），其中圆弧的圆点坐标值为（50000，20000）； 任务二 电火花线切割加工先加工Y轴右侧工件G92 X0 Y0；GO1 X20000 Y0； 电极丝移到A点GO1 X20000 Y20000； 加工AB直线段GO1 X40000 Y20000； 加工BC直线段G02 X60000 Y20000 I10000 J0； 加工CD圆弧段
25、G01 X80000 Y20000； 加工DE直线段G01 X80000 Y0； 加工EF直线段G01 X20000 Y0； 加工FA直线段G01 X0 Y0； 回到加工起始点M02； 程序结束 任务二 电火花线切割加工再加工Y轴左侧工件 G05 Y轴镜像加工图6-39左侧工件G92 X0 Y0； 建立工件坐标系GO1 X20000 Y0； 电极丝移到A点G01 X20000 Y20000； 加工A B直线段G01 X40000 Y20000； 加工B C直线段G02 X60000 Y20000 I10000 J0； 加工C D圆弧段G01 X80000 Y20000； 加工D E直线段G01
26、 X80000 Y0； 加工E F直线段G01 X20000 Y0； 加工F A直线段G01 X0 Y0； 回到加工起始点G12 取消镜像，与G05对应M02； 程序结束。任务二 电火花线切割加工3. 编程实例例 题： 加工如图所示五角形凸模工件，试用3B格式及G代码编写程序。 任务二 电火花线切割加工3B格式编程 B22000 B0 B22000 GX L1 ； 电极丝从O点移动到A点B35270 B25620 B35270 GX L1 ； 加工AB直线段B35270 B25620 B35270 GY L4 ； 加工BC直线段B13470 B41460 B41460 GY L2 ； 加工CD
27、直线段 B35270 B25620 B35270 GX L1 ； 加工DE直线段B43590 B0 B43590 GX L3 ； 加工EF直线段B13470 B41460 B41460 GY L2 ； 加工FG直线段B13470 B41460 B41460 GY L3 ； 加工GH直线段B43590 B0 B43590 GX L3 ； 加工HI直线段B35270 B25620 B35270 GX L4 ； 加工IJ直线段B13470 B41460 B41460 GY L3 ； 加工JA直线段B22000 B0 B22000 GX L3 ； 电极丝从A点回到O点DD 程序结束任务二 电火花线切割
28、加工G代码编程 （补偿值为0.1mm） N10 T84 T86 G90 G92 X0 Y0；N20 G42 D0.1 G01 X22000 Y0； N30 G01 X57060 Y25620；N40 G01 X92330 Y0；N50 G01 X78860 Y41460；N60 G01 X114130 Y67080；N70 G01 X70530 Y67080；N80 G01 X57060 Y108460；N90 G01 X43590 Y67080；N100 G01 X0 Y67080；N110 G01 X35140 Y41460；N120 G01 X22000 Y0；N130 G40 G01
29、X0 Y0；N140 T85 T87；N150 M02；任务二 电火花线切割加工任务二 电火花线切割加工快速走丝线切割加工电参数的选择应用脉冲宽度ti/s电流峰值Ie/A脉冲间隔t0/s空载电压(V)快速切割或加工大厚度工件Ra2.5m2040大于12为实现稳定加工，一般选择t0/ti=34以上一般为7090半精加工Ra=1.252.5m620612精加工Ra2.5m264.8以下任务二 电火花线切割加工影响线切割加工的工艺因素 1、线切割加工的主要工艺指标（1）切割速度 是指在保持一定的表面粗糙度的情况下，单位时间内电极丝中心线在工件上切过的面积总和，单位为2/min。（2）表面粗糙度 和电
30、火花加工表面粗糙度一样，我国采用轮廓算术平均偏差Ra（m）来表示表面粗糙情况。任务二 电火花线切割加工2影响线切割加工的主要工艺因素（1）脉冲宽度Ti （2）脉冲间隔T0 （3）加工电压幅值 （4）加工电流幅值 （5）放电波形 （6）极性 （7）工作台进给速度 （8）电极丝材料的种类、名称和规格 （9）工件厚度及材质 （10）工作液 任务二 电火花线切割加工脉冲参数的选择 脉冲参数的最佳参考值任务二 电火花线切割加工任务二 电火花线切割加工任务二 电火花线切割加工确定电极丝坐标位置 目测法确定电极丝的位置目测法确定电极丝的位置 任务二 电火花线切割加工任务二 电火花线切割加工火花法调整电极丝位置 1工件 2电极丝 3火花任务二 电火花线切割加工任务二 电火花线切割加工工作液的选配工作液的作用 工作液配制的比例 工作液的配置比例与Ra的关系
