電火花線切割加工工藝

1、第五章 數(shù)控電火花線切割加工工藝與編程第一節(jié) 數(shù)控電火花線切割加工概述序號：37課 題課題一 數(shù)控電火花線切割加工概述課 時2目的要求了解數(shù)控電火花線切割加工的基本原理、特點知 識 點數(shù)控電火花線切割機床概況、加工原理、加工的特點、應(yīng)用范圍關(guān) 鍵 點加工原理教學(xué)進(jìn)程設(shè) 計1簡述數(shù)控電火花線切割機床的工作過程及分類；2說明數(shù)控電火花線切割加工的基本原理；3說明數(shù)控電火花線切割加工的特點；4說明數(shù)控電火花線切割加工的應(yīng)用。教學(xué)方法講授、演示（多媒體教學(xué)）教具引用網(wǎng)絡(luò)資源課后記述參考鏈接主要內(nèi)容：一、數(shù)控線切割加工機床簡介電火花線切割機床組成：機床本體、控制系統(tǒng)、脈沖電源、運絲機構(gòu)、工作液循環(huán)機構(gòu)和

2、輔助裝置（自動編程系統(tǒng)）。線切割機床可分為高速走絲機床和低速走絲機床。二、數(shù)控線切割加工原理及特點1數(shù)控電火花線切割加工原理它是通過電極和工件之間脈沖放電時的電腐作用，對工件進(jìn)行加工的一種工藝方法。數(shù)控電火花線切割加工的基本原理：利用移動的細(xì)金屬導(dǎo)線（銅絲或鉬絲）作為工具線電極（負(fù)電極），被切割的工件為工件電極（作為正電極），在加工中，線電極和工件之間加上脈沖電壓，并且工作液包住線電極，使兩者之間不斷產(chǎn)生火花放電，工件在數(shù)控系統(tǒng)控制下（工作臺）相對電極絲按預(yù)定的軌跡運動，從而使電極絲沿著所要求的切割路線進(jìn)行電腐蝕，完成工件的加工。2數(shù)控線切割加工的特點（1）可以加工難切削導(dǎo)電材料的加工。例如淬

3、火鋼、硬質(zhì)合金等；（2）可以加工微細(xì)異形孔、窄縫和復(fù)雜零件，可有效地節(jié)省貴重材料；（3）工件幾乎不受切削力，適宜加工低剛度工件及細(xì)小零件；（4）有利于加工精度的提高，便于實現(xiàn)加工過程中的自動化。（5）依靠數(shù)控系統(tǒng)的間隙補償?shù)钠乒δ?，使電火花成形機的粗、精電極一次編程加工完成，沖模加工的凹凸模間隙可以任意調(diào)節(jié)。三、數(shù)控線切割加工的應(yīng)用1形狀復(fù)雜、帶穿孔的、帶錐度的電極；2注塑模、擠壓模、拉伸模、沖模；3成形刀具、樣板、輪廓量規(guī)的加工；4試制品、特殊形狀、特殊材料、貴重材料的加工。小結(jié)電火花線切割機床組成、電極絲（負(fù)電極）、工件（正電極）。第二節(jié) 數(shù)控線切割加工工藝指標(biāo)及工藝參數(shù)序號：38課 題

4、實驗五 數(shù)控線切割加工工藝指標(biāo)及工藝參數(shù)課 時2目的要求了解線切割加工的主要工藝指標(biāo)，理解影響工藝指標(biāo)的主要因素及方式，學(xué)會合理選擇工藝參數(shù)。知 識 點線切割加工的主要工藝指標(biāo)：切割速度、切割精度、表面粗糙度、線電極的磨損量影響工藝指標(biāo)的主要因素及其選擇：加工參數(shù)、線電極絲、工件厚度及材料、工作液關(guān) 鍵 點影響工藝指標(biāo)的主要因素及其選擇教學(xué)進(jìn)程設(shè) 計1敘述線切割加工的主要工藝指標(biāo)；2詳細(xì)說明影響工藝指標(biāo)的主要因素及方式；3介紹合理選擇工藝參數(shù)的經(jīng)驗。教學(xué)方法講授、實驗（多媒體教學(xué)、現(xiàn)場家學(xué)）教具引用線切割機床課后記述參考鏈接主要內(nèi)容：一、線切割加工的主要工藝指標(biāo)1切割速度 2切割精度 3表面粗

5、糙度 4線電極的磨損量二、影響工藝指標(biāo)的主要因素及其選擇1加工參數(shù)對工藝指標(biāo)的影響和選擇（1）峰值電流is （2）脈沖寬度Ton（3）脈沖間隔Toff（4）走絲速度（5）進(jìn)給速度快速走絲線切割加工參數(shù)的選擇見表5-2。2線電極絲對線切割工藝性能的影響及其選擇（1）電極絲直徑的影響（2）上絲、緊絲對工藝指標(biāo)的影響（3）電極絲垂直度對工藝指標(biāo)的影響3工件厚度及材料的影響（1）工件材料對工藝指標(biāo)的影響（2）材料的厚度對工藝指標(biāo)的影響4工作液對工藝指標(biāo)的影響及選擇（1）高速走絲選用專用乳化液，低速走絲選用去離子水；（2）切割速度、厚度、流量、流向、加工精度、表面粗糙度、對工作液濃度的影響。（3）含Cr

6、的合金材料，工作液的濃度較小，用蒸餾水配制。（4）水類工作液，油類工作液對工作液濃度的影響。（5）工作液的臟污程度對工藝指標(biāo)的影響。5實驗驗證工藝指標(biāo)粗糙度，實驗方法與步驟見實驗指導(dǎo)書。小結(jié)填寫實驗報告單。第三節(jié) 數(shù)控線切割加工工藝的制定序號：39課 題課題二 數(shù)控線切割加工工藝的制定（一）課 時2目的要求掌握數(shù)控線切割加工工藝的細(xì)節(jié)內(nèi)容，培養(yǎng)整體考慮工藝方案的思維模式。知 識 點模坯、定位、裝夾方式、找正、加工坐標(biāo)系、切割起始點和加工路線關(guān) 鍵 點定位、找正教學(xué)進(jìn)程設(shè) 計先介紹數(shù)控線切割加工工藝的完整流程，建立整體的觀念；零件分析的細(xì)則內(nèi)容；正確定位和裝夾；提出注意事項。教學(xué)方法講授（多媒體

7、教學(xué)）教具引用網(wǎng)絡(luò)資源課后記述參考鏈接主要內(nèi)容：線切割加工的工藝流程圖。一、零件圖的工藝分析1明確加工要求；2分析主要定位基準(zhǔn)，正確定位、裝夾，確定加工坐標(biāo)系；3采用合理的加工切割起始點和加工路線；4指明不宜或不能用電火花線切割加工的地方。二、模坯準(zhǔn)備1帶有穿孔的成型電極或帶有頂桿孔的型芯或抽芯孔模坯的準(zhǔn)備；2加工型孔部分；3凸模的模坯。三、常用夾具及工件的正確裝夾找正方法1工件裝夾的的一般要求（1）工件的裝夾基準(zhǔn)面應(yīng)清潔無毛刺；（2）夾具精度高；（3）精密、細(xì)小的工件應(yīng)使用不易變形的專用輔助夾具，加工成批零件，應(yīng)采用專用夾具。2工件的裝夾方式（1）懸臂式 （2）兩端支撐 （3）橋式支撐 （4

8、）板式支撐 （5）復(fù)式支撐3工件的調(diào)整（1）百分表找正（2）劃線找正 4. 電極絲垂直度校正（1）專用校正工具法（2）火花校正法電極絲垂直度校正的注意點（略）小結(jié)定位基準(zhǔn)、裝夾、工件的調(diào)整、電極絲垂直度校正。序號：40課 題課題三 數(shù)控線切割加工工藝的制定（二）課 時2目的要求掌握數(shù)控線切割加工工藝的細(xì)節(jié)內(nèi)容，培養(yǎng)整體考慮工藝方案的思維模式。知 識 點電極絲位置確定、自動找正、切割路線、穿絲孔的設(shè)置、間隙補償量關(guān) 鍵 點切割路線、間隙補償量教學(xué)進(jìn)程設(shè) 計正確找正電極絲位置的方法；確定切割路線及合理選用穿絲孔；正確計算間隙補償量。教學(xué)方法講授、討論（多媒體教學(xué)）教具引用網(wǎng)絡(luò)資源課后記述參考鏈接主

9、要內(nèi)容：四、電極絲位置確定1目測法2火花法單邊尋中、四面找正3自動找中心五、切割路線的選擇在加工中，由于材料存在內(nèi)應(yīng)力或工件本身的自重會使工件發(fā)生變形。因此，切割起始點和切割路線的合理確定，將直接影響工件變形的大小，從而影響加工精度。因此，在選擇加工路線時，應(yīng)注意以下幾個方面：1切割起始點的位置選擇；2預(yù)制穿絲孔；3穿絲孔位置及數(shù)量；4合理確定加工路線；5多孔穿絲；6多次切割（粗、精二次切割）。六、間隙補償量1間隙補償量的特點和補償原理特點；補償原理。2間隙補償量的確定間隙補償量的組成：線電極半徑r、放電間隙電和配合間隙配。（1）線電極半徑的確定；（2）放電間隙電的確定；（3）配合間隙配和間隙

10、補償量的確定。 當(dāng)加工沖孔模具時：凸模的間隙補償量 凸 =r絲 +電凹模的間隙補償量 凹 =r絲 +電-配 當(dāng)加工落料模時：凸模的間隙補償量凸 =r絲 +電-配凹模的間隙補償量凹 =r絲 +電 凸模固定板：凸模固定板的間隙補償量固 =r絲 +電+固卸料板的間隙補償量卸 =r絲 +電-卸 型芯和型芯板的加工：間隙補償量與沖孔模相同。小結(jié)電極絲位置確定、選擇加工路線、線電極半徑、放電間隙、和配合間隙。第四節(jié) 線切割機床的程序編制序號：41課 題課題四 3B（4B）格式程序編制課 時2目的要求掌握3B程序格式及各字取值規(guī)定，熟悉基本編程方法。知 識 點分隔符、計數(shù)方向、計數(shù)長度、加工指令、間隙自動補

11、償關(guān) 鍵 點計數(shù)方向、計數(shù)長度、加工指令教學(xué)進(jìn)程設(shè) 計1給出3B格式程序框架；2對各字含義及取值規(guī)定詳細(xì)說明；3強調(diào)計數(shù)方向、計數(shù)長度、加工指令的取值方法；4總結(jié)出3B格式編程的一般步驟；5簡介4B格式程序編制特點；6實例詳解。教學(xué)方法講授、范例（多媒體教學(xué)）教具引用網(wǎng)絡(luò)資源課后記述參考鏈接主要內(nèi)容：一、3B格式程序編制3B格式：BXBYBJGZ分隔符X坐標(biāo)值分隔符Y坐標(biāo)值分隔符計算長度計算方向加工指令（一）說明1B為分隔符，它的作用是將X、Y、J數(shù)碼區(qū)分開；2X、Y 表示增量（相對）坐標(biāo)值，無正負(fù)號，單位m，m以下應(yīng)四舍五入。（1）對于圓弧或圓，坐標(biāo)原點移至圓心，X、Y為圓弧或圓起點對圓心的

12、坐標(biāo)值； （2）對于直線（斜線），坐標(biāo)原點移至其起點，即X、Y為終點對起點增量坐標(biāo)值。特例：平行于X軸或Y軸的直線，即X或Y為零時，X、Y值均可不寫，保留分隔符。3計數(shù)方向G 選取X方向進(jìn)給總長度進(jìn)行計數(shù)，用GX表示；否則，用GY表示。計數(shù)方向的確定，不管切割直線還是圓弧，計數(shù)方向均按終點的位置來確定。（1）加工直線時，用進(jìn)給距離較長的一個方向作為進(jìn)給長度計算方向。即終點坐標(biāo)靠近何軸，則進(jìn)給方向取該軸；（2）加工圓弧時，圓弧的終點坐標(biāo)靠近何軸，則計數(shù)方向取另一軸。特例：斜線或圓弧的終點正好落在45°線上，計數(shù)方向取GX、GY均可。4計數(shù)長度J 在計數(shù)方向上，被加工線段的投影長度。單位

13、m。（1）對于圓弧或圓 求圓弧在計數(shù)方向上投影的絕對值總和； （2）對于直線 直接求計數(shù)方向上投影長。5加工指令Z 用來傳送關(guān)于被加工圖形的形狀、加工象限和加工方向等信息，共有12種。（1）直線段 指令用L表示。分別為L1、L2、L3、L4，L后面的數(shù)字表示該直線段所在的象限，當(dāng)直線在第I象限（包括X軸而不包括Y軸）時，加工指令記為L1，L2、L3、L4依次類推；（2）圓和圓弧 分順圓和逆圓。SR或NR后面的數(shù)字表示圓或圓弧起始點坐標(biāo)的象限，當(dāng)起點在第I象限（包括Y軸而不包括X軸），加工指令記作SR1（順圓）或NR1（逆圓），當(dāng)起點在第II象限（包括X軸而不包括Y軸），加工指令記作SR2（順圓

14、）或NR2（逆圓），其余依次類推。6停機碼D 程序結(jié)束指令放在整個程序的最后，D表示程序結(jié)束。（二）3B格式編程步驟(1)根據(jù)工件的裝夾和穿絲孔的位置，選擇電極絲切入的位置和切割路線選擇，確定統(tǒng)一的直角坐標(biāo)系。盡量選取圖形的對稱軸，可以減少計算量；(2)確定間隙補償量，即；(3)將電極絲中心軌跡分割成單一的直線和圓弧，按型孔和凸模的中間尺寸值計算各線段的交點坐標(biāo)值；(4)編制程序，根據(jù)交點坐標(biāo)值和切割路線，逐段編制程序。二、4B格式編程簡介4B格式程序具有間隙自動補償功能，使電極絲相對于切割圖樣自動向內(nèi)或向外偏移一個補償距離，只要編制一個切割程序便可加工凸件和凹件。程序格式如下：BXBYBJB

15、RGDD或DZ分隔符X坐標(biāo)值分隔符Y坐標(biāo)值分隔符計數(shù)長度分隔符圓弧半徑計數(shù)方向曲線形式加工指令應(yīng)用舉例：見P204 例5-3。例5-3：編制如圖所示凸模的數(shù)控線切割程序，電極絲為0.18mm的鉬絲，單邊放電間隙為0.01mm。確定計算坐標(biāo)系 由于圖形是左右對稱，故選擇圖示的坐標(biāo)系為計算坐標(biāo)系；切割路線 考慮工件變形，在圖中位置預(yù)制穿絲孔，路線為穿絲孔OABCDEFGIJKLA穿絲孔O；確定線徑補償 =r+=0.09+0.01=0.1 鉬絲的中心軌跡為圖中的細(xì)實線；計算交點坐標(biāo) 即AL的坐標(biāo)值（略）。小結(jié)X YJGZ直線終點相對于起點線段在計數(shù)方向上的投影GXGYL1L2L3L4圓弧起點相對于圓

16、心各圓弧段在計數(shù)方向上投影絕對值之和GXGYSR1SR2SR3SR4NR1NR2NR3NR4序號：42課 題課題五 ISO程序格式及指令課 時2目的要求掌握ISO程序格式及各字含義、作用，熟悉基本編程方法。知 識 點程序及程序段格式、G代碼指令、M輔助功能代碼關(guān) 鍵 點鏡像和交換加工指令、半徑和放電間隙補償指令、錐度加工指令、手動操作指令教學(xué)進(jìn)程設(shè) 計1給出ISO程序結(jié)構(gòu)形式及含義、作用；2對照前面各章內(nèi)容，快速介紹各G功能指令，并注意異同點分析；3強調(diào)關(guān)鍵點的知識內(nèi)容；4介紹M輔助功能代碼。教學(xué)方法講授、范例（多媒體教學(xué)）教具引用網(wǎng)絡(luò)資源課后記述參考鏈接主要內(nèi)容：三、ISO程序編程1程序及程

17、序段格式程序分主程序和子程序。（1）程序的構(gòu)成：程序名、程序主體和程序結(jié)束指令三部分。程序名 程序文件名，用數(shù)字、字母組合表示，最多8個字符，擴(kuò)展名3個字符,不能重復(fù)。程序主體 整個程序的核心部分，程序主體由若干程序段組成。程序結(jié)束指令 以M02結(jié)束，單獨一段。（2）程序段格式 程序段由若干個字組成，每個字是控制系統(tǒng)的具體指令，它是由表示地址的字母、特殊文字和數(shù)字集合組成。程序段號 程序段首，由地址符N和數(shù)字組成。準(zhǔn)備功能字 準(zhǔn)備功能字地址符G，分模態(tài)G代碼和非模態(tài)G代碼。尺寸指令 指定電極絲運動的坐標(biāo)位置。用地址符X、Y、U、V、I、J等。輔助功能字 稱為M功能代碼或M指令，由地址符M和隨后

18、的兩位數(shù)字組成。 2G代碼指令（1）移動指令（G00 G01 G02 G03）（2）坐標(biāo)形式指令（G90 G91 G92）（3）鏡像、交換加工指令（G05G12）（4）半徑和放電間隙補償指令（G40、G41、G42）1）刀補的建立2）間隙補償進(jìn)行3）刀補的取消（5）加工坐標(biāo)系指令（G54G59）（6）錐度加工指令（G50、G51、G52）（7）手動操作指令（G80、G82、G84）3M輔助功能代碼M00、M02、M20、M21小結(jié)G05G12、G50、G51、G52、G80、G82、G84序號：43課 題課題六 自動編程及應(yīng)用實例精解課 時2目的要求通過實例精解熟練掌握基本指令的使用，并學(xué)會基

19、本編程方法。知 識 點自動編程、圖形輸入、單邊放電間隙、半徑和放電間隙補償指令的使用關(guān) 鍵 點半徑和放電間隙補償指令的使用教學(xué)進(jìn)程設(shè) 計1先補充介紹自動編程的相關(guān)知識；2詳細(xì)介紹應(yīng)用實例；3重點強調(diào)編程的方法、步驟；4與學(xué)生共同編寫參考程序。教學(xué)方法講授、范例（多媒體教學(xué)）教具引用網(wǎng)絡(luò)資源課后記述參考鏈接主要內(nèi)容：四、自動編程自動編程即計算機輔助編程，分為語言輸入方式和圖形輸入方式。WAP2000系統(tǒng)功能簡介：圖形輸入方式自動編程，在計算機中建立零件的完整圖形信息，通過系統(tǒng)軟件的CAM功能自動生成數(shù)控加工程序。WAP2000繪圖式線切割自動編程系統(tǒng)具有的功能：（1）它可通過鼠標(biāo)器輕松繪制點、線

20、、圓弧等組成的切割圖形，復(fù)雜零件的圖形可用CAD繪制，通過軟盤將CAD繪制的圖形以DXF文件格式轉(zhuǎn)入WAP2000編程系統(tǒng)；（2）當(dāng)設(shè)定了線徑偏移后，在轉(zhuǎn)角處可采用不同的電極絲切割路徑。切割路徑生成后可在微機上進(jìn)行軌跡模擬；（3）生成數(shù)控程序時，選用不同的后處理器可分別生成ISO代碼或3B程序；（4）對于多孔的工件，為保證孔距，可用跳步功能。通過線徑補償量的輸入，可精確加工出零件，調(diào)整沖模的間隙，通過改變線徑補償?shù)姆较蚩杉庸こ鐾辜虬技AP2000系統(tǒng)的使用簡單，整個過程分為三步：零件圖的繪制；工藝參數(shù)設(shè)置和電極絲軌跡生成；生成ISO或3B數(shù)控程序。應(yīng)用舉例一：見P212 例5-5例5-5

21、：如圖所示，工件的基本尺寸為圖上所標(biāo)，鉬絲的直徑為0.12，單邊放電間隙為電=0.01mm, 配=0.015mm，試編制凸凹模程序。根據(jù)零件的形狀（左右對稱），建立如圖所示的直角坐標(biāo)系，凸模的穿絲孔的位置（-11，-2），凹模的穿絲孔的位置（11，2），切割路線為穿絲孔NABCDEFGHIJKLMN穿絲孔確定間隙補償量，由于是為落料模，根據(jù)上一節(jié)所講的間隙補償量確定方法：凸 =r絲 + 電=0.12/2+0.01=0.07 mm凹 =r絲 +電-配=0.12/2+0.01-0.015=0.055mm各交點和圓心的坐標(biāo)見下表。交點及圓心坐標(biāo)交點、圓心XY交點、圓心XYA-13.9350J26.1

22、8520.310B-29.01515.080K29.01515.080C-26.18520.310L13.9350D-23.55017.550M98000E-14.94521.120N-98000F-14.94525.800O100G14.94525.800O2-19.98021.120H14.94521.120O302.360I23.55017.550O419.98021.120應(yīng)用舉例二：見P209 例5-4例5-4：編制如圖所示的凹模程序，電極絲直徑為0.13mm，放電間隙為0.01 mm，試編制程序。建立如圖所示的編程坐標(biāo)系，穿絲孔的位置選擇在O1，切割路線為：O1abcdefghaO

23、1確定間隙補償量：= r絲 +電=0.13/2+0.01=0.075mm交點和圓心坐標(biāo)見下表：交點及圓心坐標(biāo)交點及圓心XY交點及圓心XYa04.00g81.000b030.00h4.000c38.8850.79O14.004.00d83.2221.19O225.0030.00e85.0017.86O381.0017.86f85.004.00O481.004.00小結(jié)建立直角坐標(biāo)系、切割路線、確定間隙補償量、計算交點和圓心坐標(biāo)、編寫程序清單。第五節(jié) 典型零件的加工實訓(xùn)序號：44課 題課題七 綜合應(yīng)用實例精解課 時2目的要求通過實例，綜合應(yīng)用指令，并鍛煉全面考慮加工工藝的能力。知 識 點工藝方案、

24、加工路線關(guān) 鍵 點加工路線教學(xué)進(jìn)程設(shè) 計1確立題目；2幫助學(xué)生全面分析工藝問題；3共同編程；4加工，并觀察效果；5分析存在的問題。教學(xué)方法討論、探究（現(xiàn)場教學(xué)）教具引用數(shù)控線切割機床課后記述參考鏈接主要內(nèi)容：加工如圖所示的工件，根據(jù)圖紙要求的尺寸，試編制ISO程序，以及寫出加工的工藝和步驟。一、準(zhǔn)備工作1根據(jù)圖紙分析，要求加工的工件為低壓骨架下型腔（圖中的頂桿孔未畫出），而且是一模兩穴。工件的材料為模具材料，并且在線切割加工之前進(jìn)行熱處理，硬度達(dá)到5258HRC。2材料準(zhǔn)備 在切割加工前，型腔的外形加工結(jié)束并保證尺寸精度和位置精度。考慮到工件在加工前淬火，所以穿絲孔應(yīng)在未熱處理前預(yù)制，可用4的

25、鉆頭完成；如有條件可在熱處理完成后在電火花穿孔機上完成。（小的頂桿孔只能在電火花穿孔機上加工）。3工件裝夾和調(diào)整 采用橋式支撐裝夾方式，壓板夾具固定。在裝夾時，兩塊墊鐵各自斜放，使工件和墊鐵留有間隙，方便電極絲位置的確定。用百分表找正調(diào)整工件，使工件的底平面和工作臺平行，工件的直角側(cè)面和工作臺X、Y互相平行。4上絲、緊絲 和調(diào)垂直度 電極絲的松緊適宜，用火花法調(diào)整電極絲的垂直度，即電極絲與工件的底平面（裝夾面）垂直5電極絲位置的調(diào)整 為了保證工件內(nèi)形相對于外形的位置精度和下型腔的裝配精度，我們必須使電極絲的起始切割點位于下型腔的中心位置。電極絲位置的調(diào)整采用火花四面找正。二、ISO編程1確定工藝基準(zhǔn)和編程零點，選擇工件底平面作為定位基準(zhǔn)面，考慮確定電極絲位置方便，加工基準(zhǔn)和設(shè)計基準(zhǔn)統(tǒng)一，選擇直角坐標(biāo)系O1為工藝基準(zhǔn)。編程零點的選擇有兩種：（1）選擇O1為整個切割圖形的編程零點，但是這種編