线切割加工师傅不会传授你的：锥度加工方法与技巧（精编版）

1、线切割加工师傅不会传授你的：锥度加工方法与技巧能进行高精度锥度加工是数控慢走丝线切割机床的明显优势之一。加工有锥度的模具零件是较难掌握的技术，本文重点分析如何保证切割零件的锥度与尺寸精度。（请注意， 这些资料是工厂里大师傅互不传授的技术，或者说一些大师傅也是一知半解。 ） 1锥度加工的几何原理及规律数控慢走丝线切割机床的上、下导丝嘴两点形成一条直线，以下导丝嘴为x、y 轴固定点，上导丝嘴随u、v 轴的移动产生锥度， u、v 轴移动距离越大，产生的锥度就越大，锥度加工示意图如图1 所示。 下导丝嘴平面为x 、y 平面， 上导丝嘴平面为u、v 平面，工作台面为程序轨迹平面。在切直身零件（不带锥度）

2、时，电极丝在这3 个平面坐标点的垂直投影是重叠的，加工时机床显示的x 、y 坐标值与程序中的坐标值相同，因此通常忽略了这3 个平面的存在。但锥度加工时，处于不同高度的3 个平面上的电极丝处于不同的坐标位置，机床执行加工时x 、y 坐标值与程序轨迹的x、y 坐标值不同。在图1 中，机床将上喷嘴底部与工作台面的重叠面默认为机械坐标z 轴的零点， 上喷嘴在不同的高度会有不同的 z0 值。 zsd 与 zid为预设值，可以通过调整这2 个数值来修正锥度。zsd: 上导丝嘴到上喷嘴底部的距离zid: 下导丝嘴到工作台面的距离图1锥度加工示意图锥度加工时， 机床 x、y 与 u、v 轴坐标计算示意图如图2

3、 所示。已知 zsd 、zid 、z0 值、切割锥度?及程序面 x 值。图 2机床 x 、y 与 u、v轴坐标计算示意图计算 x 轴实际坐标值： c = zid × tan? x 轴实际坐标值 = 程序面 x 值- c 计算 u 轴实际坐标值： b = zsd + z0 + zidu 轴实际坐标值 a = b× tan?根据锥度加工的计算原理，可以得知在 z0 与设定角度没有改变的情况下，修改 zid 值或者 zsd 值，将会导致切割锥度与程序面尺寸发生以下变化：zsd 值的变化影响切割角度。将zsd 值增大，那么机床数控系统会认为高度增加了，而此时实际高度并未发生变化，

4、但 u 、v 轴移动距离会变大，将导致切割角度增大。zid值的变化影响程序面尺寸与切割角度。将zid值增大， 那么机床认为高度增加了，而此时实际高度并未发生变化，但 u 、v 轴移动距离会变大，也就影响切割角度增大；同时机床认为工作台面与下导丝嘴的距离增加了，x 、y 轴移动距离会变大，在切割上小下大的凸模时，将导致程序面尺寸变大。2 锥度加工的修正在加工高精度锥度零件之前，需要应用三角函数关系对机床的锥度参数进行严格的修正。2.1锥度加工的修正步骤可以利用zsd 值来修根据锥度加工尺寸与锥度的变化规律，正锥度，利用zid值来修正程序面尺寸。在切割锥度零件之 前，切割一个凸模（上小下大），测量

5、实际锥度值与程序面 尺寸。据此来进行机床zsd、zid参数的修正。修正参数的计算过程分为2 个步骤， 首先应选择修正zsd 值，然后再修正 zid值。修正 zid值时， 会影响高度参数变化从而影响了锥度， 必须把修正值附加在zsd 上，使高度参数不变锥度才不会发生改变。换言之，如果zid增加一值后， zsd 应减去这一值。执行以上2 个试切步骤即可切割出尺寸、角度符合要求的零件。步骤一：修正zsd ，得到准确的锥度。修正 zsd 示意图如图3 所示。已知zsd 、zid 、z0 、理论角度值、角度测量 值，求修正锥度的modif zsd值。zma: 理论的 z 向距离zx: 实际的 z 向距离

6、uorv: 实际的uorv距离图 3修正 zsd 示意图modif zsd=zma-zxzma=zsd+z0+zidzx=uorv/tanuorv=zma* tan modif zsd=(zsd+z0+zid)(zsd+z0+zid)* tan / tanmodif zsd是一无正负的值，当切割的锥度偏小时，将zsd 值增加 modif zsd，当切割的锥度偏大时，将zsd 值减少modif zsd。步骤二：得到准确的程序面尺寸并保证锥度。修正 zid示意图如图4 所示。已知理论值角度 、程序尺寸p、测量尺寸 m ，求修正程序面尺寸的modif zid值。图 4修正 zid示意图modif z

7、id = r / tan r = p mmodif zid=(p m) / tan modif zsd是一无正负的值，当程序面尺寸偏小时，将zid 值增加 modif zid，当程序面尺寸偏大时，将zid值减少modif zid。调整 zid值后，为了保持zma高度不变，当zid值增加modif zid时，zsd 减少 modif zid，当 zid值减少 modif zid时， zsd 增加 modif zid。2.2锥度加工修正实例根据以上 2 个步骤的修正公式来做锥度加工修正。试切一个锥度零件，相关数据如下：工件厚度：30.08mmzsd 值 5.274；zid 值 11.494；z0

8、值 30.912；主程序面尺寸6.0mm ，锥度单边4°；实测结果：尺寸5.978mm ，锥度单边3.95°（ 1）调整 zsd 来修正锥度： modif zsd= （ zsd+z0+zid）（ zsd+z0+zid）*tan4/tan3.95=(5.274+30.912+11.494)-(5.274+30.912+11.494)* tan4/tan3.95= 0.605mm 锥度偏小，需要将zsd 增 加 modif zsd。修正后 zsd =5.274+0.605=5.879mm（2） ）调整 zid来修正主程序面尺寸： modif zid = （ 6 5.978）/2

9、/tan4=0.1573mm主程序面尺寸偏小，zid需要增加modifzid ，相应的zsd 要减小modif zid。修正后 zid=11.494+0.1573=11.651mm修正后 zsd=5.879-0.1573=5.722mm（3） ）将修正后的参数输入机床页面zsd 、zid选项，点击保存即可。再切割一个锥度件时，得到的程序面尺寸与角度值都已经比较精确。3.3锥度修正器的应用锥度加工进行zsd 与 zid值修正的计算过程繁琐，而且容 易出错。为了简化工作难度，提出了利用excel软件功能自动计算修正值的方法（见图 5）。制作的修正器只需要输入锥度加工的已知信息，表格中设定了计算公式

10、，此方法极大地简化了锥度加工的修正过程，安全可靠。 图 5锥度修正器页面表格中设定的公式为： “修正后的zsd ”=(c5+d5+e5)*tan(radians(h5)/tan(radians(i5)-(c 5+d5+e5)+c5-(f5-g5)/2/tan(radians(h5)“修正后的zid ” =(f5-g5)/2/tan(radians(h5)+d53 锥度加工程序及加工设定3.1 锥度加工程序类型一般认为，锥度加工分为固定锥度加工与上下异形锥度加工两类。固定锥度加工指锥度是一定的，且其上、下表面具备相似的表面形状。有圆角时，上、下轮廓圆角的半径不同，x 、y、u、v 四轴均匀运动。

11、固定锥度加这是因为在圆角处工的 cam编程比较简单，设定主程序面的二维图形，再输 入斜度即可， 程序中的 g51 或者 g52 指令控制电极丝向指定方向倾斜指定角度的加工。固定锥度加工零件如图6 所示。图6固定锥度加工零件 上、下异形锥度加工就是上、下程序面的形状是不相同的， 加工中由 x 、y、u、v 四轴不均匀运动的一种切割方式，可分为上下同r 切割、变斜度切割和上、下轮廓相异切割3 种方式。其中， 上、下同 r 是指上、 下轮廓面的圆角大小相等， 变斜度是指不同几何元素的锥度可以各不相同，上、下轮廓相异是指上、下端面轮廓几何元素的数目不需要相同。变斜度加工与上、下同r 切割的 cam编程

12、，指定相应元素的斜度或者指定上、下相同的圆角半径即可。上、下轮廓相异切割的 cam编程需要分别选取x、 y 主程序面与u、v辅程序面。通常情况下，变斜度加工与上、下同r 切割程序中的g51或者 g52 指令控制电极丝向指定方向倾斜指定角度的加工。上、下轮廓相异切割的程序通常是使用g61 指令打开上、 下异形功能，主程序面形状代码与辅程序面形状代码用区分符号“：”隔开 ,“：”左侧为主程序面形状， “：”右侧为辅程序面形状。不同编程软件的cam后处理器产生的程序会有下同 r 切割程序也有使用g61 指令差异， 变斜度加工与上、g74 指定 u、格式的；上、下轮廓相异切割的程序也有使用v 坐标格式

13、的。变锥度与上、 下同 r 加工零件如图7 所示：图 7变锥度与上、下同 r 加工零件上下异形加工零件如图8 所示：图8上下异形加工零件4.2锥度加工设定锥度加工要根据生成的程序类型在机床的相关设定项（见图9）中进行正确设定。涉及锥度加工的设定参数主要包括工 件高度与主程序面高度。工件高度指的是工件主程序面位置 至辅程序面位置之间的距离。主程序面高度指的是工作台面 至主程序面之间的距离。这2 个参数需要正确设定，否则会影响锥度零件尺寸、锥度的精度。图9机床相关设定项 程序由 g51 或者 g52 指令控制锥度加工， 机床加工始终是根据主程序轮廓与z 轴位置坐标进行u、v坐标计算，与实际的工件高

14、度无关，故锥度加工时通常不需要对工件高度进行设定。有时候设定工件高度是为了在机床上看到较真实的图形，有时候也可以避免机床提示的过切报警。此时设定的工件高度不影响加工尺寸与锥度精度。程序由g61 或者 g74指令控制上、下异形锥度加工，编程时指定了主程序面、辅程序面的轮廓及工件高度。机床加工时根据2 个程序面与z轴位置坐标进行u、v 坐标计算， 与工件高度有直接的关系，应在设定项里指定编程时设定的工件高度。锥度零件加工时，有时由于工件安装底部不能与工作台平面重合而被抬高了一定的距离，或者零件本身带有刃口、主程序面不在底部，为了保证程序面的尺寸，针对这些情况应该设定正确的主程序面高度值。4 锥度零

15、件切割的工艺技巧锥度加工中由于高压冲液不能有效地冲入切缝，加工屑不能有效排出，因此锥度切割的效率比无锥度切割相比要低得 多，锥度越大差别越大。如果不降低放电能量，容易发生断丝，故应优先降低p 值，如果此值降低幅度较大仍断丝，可考虑降低 i 值，直至不断丝。由于冲液状态不好，应尽可能保证上、下喷嘴贴面加工，并检查上、下喷嘴帽是否损坏， 如损坏则需及时更换。锥度加工前，要使用丝找器找正电极丝的垂直度，尽量不要使用火花找正电极丝垂直度的方法。如果电极丝垂直度误差较大，将会导致工件在各个方向的锥度角不一致的情况。 为了保证锥度加工表面的效果，多次切割时，前几次切割之间的余量要比无锥度加工要多预留一些，确保安全可靠