第六章 数控电火花

第六章数控电火花加工设备的编程与操作第一节数控电火花线切割加工机床一、电火花线切割的加工原理与特点1．电火花线切割的加工的原理与特点线切割加工是利用移动的细金属导线（铜丝或钼丝）做为负电极，对导电或半导电材料的工件（作为正电极）进行脉冲火花放电，切割成型的一种工艺方法，如图6-1所示。2.电火花线切割工艺特点（1）可以完成一般切削加工方法难以或无法完成的复杂形状的工件的加工。（2）适宜于加工低刚度工件及细小零件。（3）材料的利用率高，能有效地节约贵重金属。（4）便于实现加工过程的自动化控制。（5）使冲模加工的凹、凸模间隙可以任意调节。3.电火花线切割加工的应用表6-1电火花线切割的应用应用领域应用举例模具加工冲模、粉末冶金模、拉拔模、挤压模电火花成型加工的电极加工形状复杂的电极、穿孔用电极、带锥度电极轮廓量具、刀具、样板的加工各种卡板量具、模板、成形刀具试制品和特殊形状零件的加工试制件、单件、小批量零件、凸轮、异型槽、窄槽、淬火零件特殊用途、特殊材料零件的加工材料试样、硬质合金、半导体材料、化纤喷嘴二、数控电火花线切割加工机床的组成及主要技术参数1.数控电火花线切割加工机床的组成快走丝和慢走丝线切割机床的区别见表6-2。快走丝慢走丝线电极材料线径运丝方式运丝速度工作液加工精度表面粗糙度钼丝Φ0.1~Φ0.25双向往返循环300-700m/min乳化液0.01mmRa值为0.63~1.25um铜丝Φ0.1~Φ0.35单向通过加工区域，不重复3m/min左右去离子水0.001mmRa值为0.3~0.8um表6-2快、慢走丝线切割机床的区别2.数控电火花线切割机床的主要技术参数（1）主要技术参数（AP200L慢走丝线切割机床）最大工件尺寸300mmx270mmx100mm最大工件质量50kg工作台行程（X*Y*Z)220mmx150mmx120mm辅助轴移动距离(U*V)35mm*35mm斜度加工角度±7°电极丝直径Φ0.05~Φ0.20mm电极丝走丝速度最大15m/min电极丝张力0.3~2.5N工作液去离子水工作液容量380L工作液过滤方式纸质过滤器机床主体尺寸2050mmx2665mmx2220mm机床主体质量2800kg(2)数控装置主要参数电源输入规格220V、50HZ用户存储容量编辑区域：10MB,保存区域：50MB显示方式10.4〞液晶显示器键盘标准101键盘指令方式增量/绝对输入范围±99999999.999/±99999.9999（可切换）放电加工条件登录功能可登1000个条件C000~C999偏置功能可登1000个偏置H000~H999子程序嵌套级50坐标系个数60联动轴数4插补功能直线、圆弧最小指令单位0.0001mm最小驱动单位0.0001mm三、数控电火花线切割加工机床的主要装置1.机械装置（1）工作台数控线切割机床常采用XY轴向移动工作台，又称为十字工作台，是用来装夹工件并相对线电极进行插补运动的部分。（2）走丝系统快走丝线切割机床的线电极被整齐地排列在一只由普通电动机驱动的储丝筒上，如图6-2所示。2.脉冲电源装置脉冲电源是数控线切割机床最重要的组成部分，是决定线切割加工工艺指标的关键部件。脉冲电源组成如图6-4所示。主振级前置放大级功率放大级低压直流高压直流火花间隙图6-4脉冲电源组成3.工作液与供给系统工作液的主要作用：能够恢复极间绝缘，产生放电的爆炸压力，冷却线电极和工件，排除电蚀产物。快走丝线切割机床最常用的工作液是乳化液，慢走丝线切割机床最常用的是纯水。工作液供给系统主要由电泵、储液箱、管路、阀、喷头及过滤装置等组成。四、数控电火花线切割加工机床加工程序的编制1.工艺处理（1）图样分析（2）工艺基准的选择（3）加工路线的选择（4）穿丝孔位置的确定2.加工程序的编制（1）ISO格式编程①加工起点确定G92编程格式：G92X_Y_;功能：确定程序的加工起点。说明：X、Y表示起点在编程坐标系中的坐标。②镜像加工指令G05~G12在加工和原工件形状对称的工件时，可以利用原来的程序加上镜像加工指令，即可方便地得到新程序。镜像加工指令单独成为一个程序段，在该程序段以下的程序段中XY坐标按照一定的关系式变化，直到取消镜像指令为止。编程格式：G05；功能：X轴镜像。关系式：X=-X编程格式：G06；功能：Y轴镜像。关系式:Y=-Y例：N10G92X0Y0;N20G01X10000Y25000;N30G01X20000;X轴镜像后程序段：N10G92X0Y0;N20G05;N30G01X10000Y25000;N40G01X20000;编程格式：G07；功能：X、Y轴交换。关系式：X=Y,Y=X。例：完成图6-8的程序编制。编程格式：G08；功能：X轴镜像、Y轴镜像（相当于同时执行G05、G06)。关系式：X=-X,Y=-Y。编程格式：G09；功能：先X轴镜像，再X、Y轴交换（相当于同时执行G05后再执行G07)。关系式：X=-X,然后X=Y,Y=X。编程格式：G10；功能：先Y轴镜像，再X、Y轴交换（相当于同时执行G06后再执行G07)。关系式：Y=-Y,然后X=Y,Y=X。编程格式：G11；功能：先X、Y轴镜像，再X、Y轴交换关系式：X=-X,Y=-Y,然后X=Y。编程格式：G12；功能：取消镜像。③电极丝半径和放电间隙补偿指令G41、G42、G40编程格式：G41D_;功能：左补偿。说明：D为电极丝半径和间隙之和。编程格式：G42D_;功能：右补偿。编程格式：G40;功能：取消补偿。例6-1编制一凸模加工程序，如图6-9所示，电极丝直径Φ0.15mm,放电间隙0.01mm。程序如下：N10G92X-20000Y-20000;N20G41D85;N30G01X-10000Y-10000;N40G01X-20000Y-10000;N50G02X-20000Y10000I0J10000;N60G01X-10000Y10000；N70G01X-10000Y20000；N80G02X10000Y20000I10000J0；N90G01X10000Y10000；N100G01X20000Y10000；N110G02X20000Y-1000010J-10000；N120G01X10000Y-10000；N130G01X10000Y-20000；N140G02X-10000Y-20000I-10000J0；N150G01X-10000Y-10000；N160G40；N170G01X-20000Y-20000；N180M02；④锥度加工指令G51、G52、G50加工带锥度的工件时，用工件下平面尺寸编程。由上平面加工轨迹相对于下平面加工轨迹的偏置方向决定工件加工后的形状，分左偏和右偏两种。另外还要给出下导轮到工作台的高度W、工件的厚度H、工作台到上导轮的高度S，如图6—10所示。编程格式：G51A_；功能：左偏。说明：沿加工轨迹方向看，电极丝上端在底平面加工轨迹的左边，如图6—11b所示。A为锥度值。编程格式：G52A_；功能：右偏。说明：沿加工轨迹方向看，电极丝上端在底平面加工轨迹的右边，如图6—11a所示。编程格式：G50；功能：取消锥度。锥度加工左、右偏置示例如图6—11所示。例6—2编制一圆台加工程序，如图6—11a所示。圆台底圆直径Φ40mm，高50mm,锥度为4：1，电极丝直径为Φ0．15mm，放电间隙0.01mm。程序如下：N10G92X-30000Y0；N20W60000：N30H50000；N40S100000：N50G52A4；N60G41D85；N70G01X-20000Y0；N80G02X20000Y0120000J0；N90G02X-20000Y0I-20000J0；N100G50；N110G40；N120G01X-30000Y0：N130M02；(2)3B格式编程3B指令的程序段格式为BXByBJG__Z__；符号名称作用备注B分隔符分隔X、y、J，避免混淆当X或y为零省略时，分隔符B不能省写X、Y坐标值加工斜线时，坐标原点移至加工起点。X，y为终点坐标值。加工圆弧时，坐标原点移至圆心。X，y为圆弧起点的坐标值当直线平行于坐标轴时，X=y=0符号名称作用备注J计数长度用于控制加工长度。等于加工线段在选定坐标轴上的投影长度直线：为投影长度较大的坐标轴上的投影圆弧：各象限投影绝对值之和G计数方向计数时选择作为投影轴的坐标轴方向以Xe，ye表示X和y方向终点坐标对斜线：当|Xe||ye|时取GX当|ye||Xe|时取Gy，对圆弧：当|Xe||ye|时取Gy，当|ye||Xe|时取GXZ加工指令用来传达机床发出的命令直线：L1、L2、L3、L4顺圆：SR1、SR2、SR3、SR4逆圆：NR1、NR2、NR3、NR4直线：由终点所在象限决定。当终点在坐标轴上时，X轴正向为L1，反向为L3；Y轴正向为L2，反向为L4圆弧：由圆弧起点所在象限决定。当起点在坐标轴上时，由切割的运动趋势决定R1、R2、R3、R4五、数控电火花线切割加工的操作要点数控电火花线切割加工的工作过程如图6-12所示。1.工件的装夹(1)数控线切割加工对工件装夹的基本要求①工件的装夹基准面应清洁无毛刺。②夹具精度要高。如图6-13所示。③装夹工件的位置要有利于工件的找正，并能满足加工行程的需要。④装夹工件的作用力要均匀，不得使工件变形。⑤加工批量零件时，最好采用专用夹具，以提高效率。⑥细小、精密、壁薄的工件应固定在辅助工作台或不易变形的辅助夹具上，如图6—14所示。(2)工件的装夹方式①悬臂支承方式，如图6—15a所示。②两端支承方式，如图6—15b所示。③桥式支承方式，如图6—15c所示。④板式支承方式，如图6—15d所示。⑤复式支承方式，如图6—15e所示。2.线电极的位置校正（1）目视法(2)火花法（3）自动找中心3.加工参数的确定（1）脉冲宽度（2）脉冲间隔（3）峰值电流（4）进给速度（5）走丝速度六、数控电火花线切割加工实例例6-3加工一防松垫圈，如图6-20a所示。1.工艺分析按单件生产来处理，尽管该零件为冲压件，但从加工成本考虑，采取不制作模具的铣削和切割方法都可以。但考虑该零件很薄，不易铣削，故选用线切割方法最为合理。2.确定工艺基础选择底平面作为定位基准面，孔的中心作为工艺尺寸基准，并作为加工内孔时的穿丝点。3.确定加工路线加工内孔时对工件的强度影响不大，采用顺、逆方向加工均可。加工外轮廓时，应向远离工件夹具的方向进行加工，避免加工中因内应力释放引起工件变形。该零件若采用悬臂式装夹，应从起点开始逆时针方向加工。4.图形数学计算图形数学计算主要是计算各点坐标和圆心坐标I、J。内孔：A(-5，-8．663)B(-5，8．663)外轮廓：外轮廓上各点按逆时针方向分别记作1、2、3、…，5．编制加工程序加工该零件电极丝直径Φ0．15mm、放电间隙0．01mm。内孔加工程序：N10G92X0Y0;N20G42D85;N30G01X-5000Y-8663；N40G01X-5000Y-8663;N50G02X-5000Y-8663I5000;N60G40；N70G01X0Y0；N80M02；外轮廓加工程序N10G92X50000Y10000；N20G42D85；N30G01X29580Y5000；N40G01X19356Y5000;N50G03X14013Y14271I-19356J-5000；N60G01X19120Y23117;N70G03X10460Y28117I-19120J-23117；N80G01X5352Y19271：N90G03X-14271Y14013I-5352J9271；N100G01X-23117Y19120：N110G03X-28117Y10460I23117J-19120；N120G01X-19271Y5352：N130G03X-5000Y-19365I19271J-5352；N140G01X-5000Y-29580；N150G03X5000Y-29580I5000J29356；N1