数控电火花线切割加工工艺与编程

第五章数控电火花线切割加工工艺与编程第一节数控电火花线切割加工概述序号：37课题课题一数控电火花线切割加工概述课时2目的要求了解数控电火花线切割加工的基本原理、特点知识点数控电火花线切割机床概况、加工原理、加工的特点、应用范围关键点加工原理教学进程设计1．简述数控电火花线切割机床的工作过程及分类；2．说明数控电火花线切割加工的基本原理；3．说明数控电火花线切割加工的特点；4．说明数控电火花线切割加工的应用。教学方法讲授、演示（多媒体教学）教具引用网络资源课后记述参考链接主要内容：一、数控线切割加工机床简介电火花线切割机床组成：机床本体、控制系统、脉冲电源、运丝机构、工作液循环机构和辅助装置（自动编程系统）。线切割机床可分为高速走丝机床和低速走丝机床。二、数控线切割加工原理及特点1．数控电火花线切割加工原理它是通过电极和工件之间脉冲放电时的电腐作用，对工件进行加工的一种工艺方法。数控电火花线切割加工的基本原理：利用移动的细金属导线（铜丝或钼丝）作为工具线电极（负电极），被切割的工件为工件电极（作为正电极），在加工中，线电极和工件之间加上脉冲电压，并且工作液包住线电极，使两者之间不断产生火花放电，工件在数控系统控制下（工作台）相对电极丝按预定的轨迹运动，从而使电极丝沿着所要求的切割路线进行电腐蚀，完成工件的加工。2．数控线切割加工的特点（1）可以加工难切削导电材料的加工。例如淬火钢、硬质合金等；（2）可以加工微细异形孔、窄缝和复杂零件，可有效地节省贵重材料；（3）工件几乎不受切削力，适宜加工低刚度工件及细小零件；（4）有利于加工精度的提高，便于实现加工过程中的自动化。（5）依靠数控系统的间隙补偿的偏移功能，使电火花成形机的粗、精电极一次编程加工完成，冲模加工的凹凸模间隙可以任意调节。三、数控线切割加工的应用1．形状复杂、带穿孔的、带锥度的电极；2．注塑模、挤压模、拉伸模、冲模；3．成形刀具、样板、轮廓量规的加工；4．试制品、特殊形状、特殊材料、贵重材料的加工。小结电火花线切割机床组成、电极丝（负电极）、工件（正电极）。第二节数控线切割加工工艺指标及工艺参数序号：38课题实验五数控线切割加工工艺指标及工艺参数课时2目的要求了解线切割加工的主要工艺指标，理解影响工艺指标的主要因素及方式，学会合理选择工艺参数。知识点线切割加工的主要工艺指标：切割速度υ、切割精度、表面粗糙度、线电极的磨损量影响工艺指标的主要因素及其选择：加工参数、线电极丝、工件厚度及材料、工作液关键点影响工艺指标的主要因素及其选择教学进程设计1．叙述线切割加工的主要工艺指标；2．详细说明影响工艺指标的主要因素及方式；3．介绍合理选择工艺参数的经验。教学方法讲授、实验（多媒体教学、现场家学）教具引用线切割机床课后记述参考链接主要内容：一、线切割加工的主要工艺指标1．切割速度υ2．切割精度3．表面粗糙度4．线电极的磨损量二、影响工艺指标的主要因素及其选择1．加工参数对工艺指标的影响和选择（1）峰值电流is（2）脉冲宽度Ton（3）脉冲间隔Toff（4）走丝速度（5）进给速度快速走丝线切割加工参数的选择见表5-2。2．线电极丝对线切割工艺性能的影响及其选择（1）电极丝直径的影响（2）上丝、紧丝对工艺指标的影响（3）电极丝垂直度对工艺指标的影响3．工件厚度及材料的影响（1）工件材料对工艺指标的影响（2）材料的厚度对工艺指标的影响4．工作液对工艺指标的影响及选择（1）高速走丝选用专用乳化液，低速走丝选用去离子水；（2）切割速度、厚度、流量、流向、加工精度、表面粗糙度、对工作液浓度的影响。（3）含Cr的合金材料，工作液的浓度较小，用蒸馏水配制。（4）水类工作液，油类工作液对工作液浓度的影响。（5）工作液的脏污程度对工艺指标的影响。5．实验验证工艺指标——粗糙度，实验方法与步骤见实验指导书。小结填写实验报告单。第三节数控线切割加工工艺的制定序号：39课题课题二数控线切割加工工艺的制定（一）课时2目的要求掌握数控线切割加工工艺的细节内容，培养整体考虑工艺方案的思维模式。知识点模坯、定位、装夹方式、找正、加工坐标系、切割起始点和加工路线关键点定位、找正教学进程设计１．先介绍数控线切割加工工艺的完整流程，建立整体的观念；２．零件分析的细则内容；３．正确定位和装夹；４．提出注意事项。教学方法讲授（多媒体教学）教具引用网络资源课后记述参考链接主要内容：线切割加工的工艺流程图。一、零件图的工艺分析1．明确加工要求；2．分析主要定位基准，正确定位、装夹，确定加工坐标系；3．采用合理的加工切割起始点和加工路线；4．指明不宜或不能用电火花线切割加工的地方。二、模坯准备1．带有穿孔的成型电极或带有顶杆孔的型芯或抽芯孔模坯的准备；2．加工型孔部分；3．凸模的模坯。三、常用夹具及工件的正确装夹找正方法1．工件装夹的的一般要求（1）工件的装夹基准面应清洁无毛刺；（2）夹具精度高；（3）精密、细小的工件应使用不易变形的专用辅助夹具，加工成批零件，应采用专用夹具。2．工件的装夹方式（1）悬臂式（2）两端支撑（3）桥式支撑（4）板式支撑（5）复式支撑3．工件的调整（1）百分表找正（2）划线找正4.电极丝垂直度校正（1）专用校正工具法（2）火花校正法电极丝垂直度校正的注意点（略）小结定位基准、装夹、工件的调整、电极丝垂直度校正。序号：40课题课题三数控线切割加工工艺的制定（二）课时2目的要求掌握数控线切割加工工艺的细节内容，培养整体考虑工艺方案的思维模式。知识点电极丝位置确定、自动找正、切割路线、穿丝孔的设置、间隙补偿量关键点切割路线、间隙补偿量教学进程设计１．正确找正电极丝位置的方法；２．确定切割路线及合理选用穿丝孔；３．正确计算间隙补偿量。教学方法讲授、讨论（多媒体教学）教具引用网络资源课后记述参考链接主要内容：四、电极丝位置确定1．目测法2．火花法单边寻中、四面找正3．自动找中心五、切割路线的选择在加工中，由于材料存在内应力或工件本身的自重会使工件发生变形。因此，切割起始点和切割路线的合理确定，将直接影响工件变形的大小，从而影响加工精度。因此，在选择加工路线时，应注意以下几个方面：1．切割起始点的位置选择；2．预制穿丝孔；3．穿丝孔位置及数量；4．合理确定加工路线；5．多孔穿丝；6．多次切割（粗、精二次切割）。六、间隙补偿量ƒ1．间隙补偿量的特点和补偿原理特点；补偿原理。2．间隙补偿量ƒ的确定间隙补偿量ƒ的组成：线电极半径r、放电间隙δ电和配合间隙δ配。（1）线电极半径的确定；（2）放电间隙δ电的确定；（3）配合间隙δ配和间隙补偿量ƒ的确定。①当加工冲孔模具时：凸模的间隙补偿量ƒ凸=r丝+δ电凹模的间隙补偿量ƒ凹=r丝+δ电-δ配②当加工落料模时：凸模的间隙补偿量ƒ凸=r丝+δ电-δ配凹模的间隙补偿量ƒ凹=r丝+δ电③凸模固定板：凸模固定板的间隙补偿量ƒ固=r丝+δ电+δ固卸料板的间隙补偿量ƒ卸=r丝+δ电-δ卸④型芯和型芯板的加工：间隙补偿量与冲孔模相同。小结电极丝位置确定、选择加工路线、线电极半径、放电间隙、和配合间隙。第四节线切割机床的程序编制序号：41课题课题四3B（4B）格式程序编制课时2目的要求掌握3B程序格式及各字取值规定，熟悉基本编程方法。知识点分隔符、计数方向、计数长度、加工指令、间隙自动补偿关键点计数方向、计数长度、加工指令教学进程设计1．给出3B格式程序框架；2．对各字含义及取值规定详细说明；3．强调计数方向、计数长度、加工指令的取值方法；4．总结出3B格式编程的一般步骤；5．简介4B格式程序编制特点；6．实例详解。教学方法讲授、范例（多媒体教学）教具引用网络资源课后记述参考链接主要内容：一、3B格式程序编制3B格式：BXBYBJGZ分隔符X坐标值分隔符Y坐标值分隔符计算长度计算方向加工指令（一）说明1．B为分隔符，它的作用是将X、Y、J数码区分开；2．X、Y表示增量（相对）坐标值，无正负号，单位μm，μm以下应四舍五入。（1）对于圆弧或圆，坐标原点移至圆心，X、Y为圆弧或圆起点对圆心的坐标值；（2）对于直线（斜线），坐标原点移至其起点，即X、Y为终点对起点增量坐标值。特例：平行于X轴或Y轴的直线，即X或Y为零时，X、Y值均可不写，保留分隔符。3．计数方向G选取X方向进给总长度进行计数，用GX表示；否则，用GY表示。计数方向的确定，不管切割直线还是圆弧，计数方向均按终点的位置来确定。（1）加工直线时，用进给距离较长的一个方向作为进给长度计算方向。即终点坐标靠近何轴，则进给方向取该轴；（2）加工圆弧时，圆弧的终点坐标靠近何轴，则计数方向取另一轴。特例：斜线或圆弧的终点正好落在45°线上，计数方向取GX、GY均可。4．计数长度J在计数方向上，被加工线段的投影长度。单位μm。（1）对于圆弧或圆求圆弧在计数方向上投影的绝对值总和；（2）对于直线直接求计数方向上投影长。5．加工指令Z用来传送关于被加工图形的形状、加工象限和加工方向等信息，共有12种。（1）直线段指令用L表示。分别为L1、L2、L3、L4，L后面的数字表示该直线段所在的象限，当直线在第I象限（包括X轴而不包括Y轴）时，加工指令记为L1，L2、L3、L4依次类推；（2）圆和圆弧分顺圆和逆圆。SR或NR后面的数字表示圆或圆弧起始点坐标的象限，当起点在第I象限（包括Y轴而不包括X轴），加工指令记作SR1（顺圆）或NR1（逆圆），当起点在第II象限（包括X轴而不包括Y轴），加工指令记作SR2（顺圆）或NR2（逆圆），其余依次类推。6．停机码D程序结束指令放在整个程序的最后，D表示程序结束。（二）3B格式编程步骤(1)根据工件的装夹和穿丝孔的位置，选择电极丝切入的位置和切割路线选择，确定统一的直角坐标系。尽量选取图形的对称轴，可以减少计算量；(2)确定间隙补偿量，即ƒ；(3)将电极丝中心轨迹分割成单一的直线和圆弧，按型孔和凸模的中间尺寸值计算各线段的交点坐标值；(4)编制程序，根据交点坐标值和切割路线，逐段编制程序。二、4B格式编程简介4B格式程序具有间隙自动补偿功能，使电极丝相对于切割图样自动向内或向外偏移一个补偿距离，只要编制一个切割程序便可加工凸件和凹件。程序格式如下：BXBYBJBRGDD或DZ分隔符X坐标值分隔符Y坐标值分隔符计数长度分隔符圆弧半径计数方向曲线形式加工指令应用举例：见P204例5-3。例5-3：编制如图所示凸模的数控线切割程序，电极丝为Φ0.18mm的钼丝，单边放电间隙为0.01mm。①确定计算坐标系由于图形是左右对称，故选择图示的坐标系为计算坐标系；②切割路线考虑工件变形，在图中位置预制穿丝孔，路线为穿丝孔O—A—B—C—D—E—F—G—I—J—K—L—A—穿丝孔O；③确定线径补偿ƒƒ=r+=0.09+0.01=0.1钼丝的中心轨迹为图中的细实线；④计算交点坐标即A～L的坐标值（略）。小结XYJGZ直线终点相对于起点线段在计数方向上的投影GXGYL1L2L3L4圆弧起点相对于圆心各圆弧段在计数方向上投影绝对值之和GXGYSR1SR2SR3SR4NR1NR2NR3NR4DAGHIYL穿丝孔O电极丝中心轨迹间隙补偿量序号：42课题课题五ISO程序格式及指令课时2目的要求掌握ISO程序格式及各字含义、作用，熟悉基本编程方法。知识点程序及程序段格式、G代码指令、M辅助功能代码关键点镜像和交换加工指令、半径和放电间隙补偿指令、锥度加工指令、手动操作指令教学进程设计1．给出ISO程序结构形式及含义、作用；2．对照前面各章内容，快速介绍各G功能指令，并注意异同点分析；3．强调关键点的知识内容；4．介绍M辅助功能代码。教学方法讲授、范例（多媒体教学）教具引用网络资源课后记述参考链接主要内容：三、ISO程序编程1．程序及程序段格式程序分主程序和子程序。（1）程序的构成：程序名、程序主体和程序结束指令三部分。①程序名程序文件名，用数字、字母组合表示，最多8个字符，扩展名3个字符,不能重复。②程序主体整个程序的核心部分，程序主体由若干程序段组成。③程序结束指令以M02结束，单独一段。（2）程序段格式程序段由若干个字组成，