电火花线切割加工-特种加工课件

电火花线切割加工-特种加工课件第一页，共109页。第二页，共109页。§3.1电火花线切割加工原理、特点及应用范围§3.2电火花线切割加工设备§3.3电火花线切割控制系统和编程技术§3.4影响线切割工艺指标的因素§3.5线切割加工工艺及其扩展应用第三页，共109页。所谓电火花线切割，就是以移动着的细金属丝（铜丝或钼丝）作为电极，在电极丝与工件之间产生火花放电，切割成形。§3.1电火花线切割加工原理、特点及应用范围第四页，共109页。线切割加工的原理利用移动的细金属导线（铜丝或钼丝）作电极，对工件进行脉冲火花放电，切割成形。高速走丝和低速走丝电极丝作高速往复运动（8～10m/s）电极丝作低速单向运动（≤0.2m/s）第五页，共109页。第六页，共109页。§3.1电火花线切割加工原理、特点及应用范围第七页，共109页。线切割加工与电火花成形加工的共性电压、电流波形基本相似；单个脉冲放电状态加工机理、生产率、表面粗糙度等工艺规律、材料的可加工性等基本相似。第八页，共109页。线切割加工的特性1、它以直径不等的细金属丝作为电极工具，不需要制造特定形状的电极，大大降低生产准备工时。切割用钼丝铜电极铣削加工第九页，共109页。线切割加工的特性2、利用计算机辅助制图自动编程软件，可方便地加工复杂形状的零件。第十页，共109页。线切割加工的特性3、电极丝在加工中是移动的，不断更新（低速走丝）或往复使用（高速走丝），可以安全或短时间不考虑电极丝损耗对加工精度的影响。4、当零件无法从周边切入时，工件上需钻穿丝孔。5、采用乳化液或去离子水的工作液，不必担心发生火灾，可以昼夜无人连续加工。6、无论被加工工件的硬度如何，只要是导体或半导体的材料都能实现加工。第十一页，共109页。线切割加工的应用范围模具加工；电火花加工与线切割加工的精度区别电火花成形用电极加工零件加工品种多、数量少的零件、特殊难加工材料的零件、试验样件、特殊齿轮、成形刀具等。第十二页，共109页。精密零件加工示例第十三页，共109页。棱锥体形件多孔窄缝加工冷冲凸模的加工第十四页，共109页。高速走丝线切割机床和低速走丝线切割机床电极丝作高速往复运动（8～10m/s）电极丝作低速单向运动（≤0.2m/s）第十五页，共109页。经济性好，但运丝稳定性差，加工精度相对较低，表面较粗糙。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。电极丝运丝速度一般为8~10m/s，电极丝做往复移动，一般采用钼丝做电极丝,加工液为乳化液。（1）高速走丝线切割机床(WEDM-HS)第十六页，共109页。运丝稳定性好，加工精度高，表面质量好，但成本高。这是国外生产和使用的主要机种。走丝速度慢，一般小于0.2m/s，电极丝做单向移动，一般采用铜丝做电极丝，加工液为去离子水。第十七页，共109页。电火花线切割加工设备主要有机床本体、脉冲电源、控制系统、工作液循环系统、机床附件等部分组成。第十八页，共109页。§3.2.1机床本体§3.2.2脉冲电源§3.2.3工作液循环系统第十九页，共109页。机床本体由床身、坐标工作台、运丝机构、丝架、工作液箱、附件和夹具等组成。床身支承和固定的作用，具有一定的刚度和强度。坐标工作台通过两个坐标分别进给，完成各种曲线轨迹。第二十页，共109页。走丝机构高速走丝机床电极丝平整的卷绕在贮丝筒上，贮丝筒通过联轴节与驱动电机相连，电动机由专门的换向装置控制正反交替运转，实现切割。第二十一页，共109页。第二十二页，共109页。第二十三页，共109页。第二十四页，共109页。第二十五页，共109页。第二十六页，共109页。低速走丝机床第二十七页，共109页。走丝机构第二十八页，共109页。锥度切割装置偏移式丝架（高速走丝切割机床）第二十九页，共109页。锥度切割装置双坐标联动装置（低速走丝切割机床）第三十页，共109页。工作液循环系统由工作液泵、液箱、过滤器、管道、流量控制阀等组成。工作液选择高速走丝线切割专用乳化液，浇注式供液低速走丝线切割去离子水工作液，浇注或浸泡方式供液第三十一页，共109页。§3.3.1线切割控制系统§3.3.2线切割数控编程要点§3.3.3自动编程第三十二页，共109页。图

线切割加工的步骤第三十三页，共109页。

图

上丝示意图第三十四页，共109页。图

储丝筒操作面板第三十五页，共109页。图

穿丝示意图第三十六页，共109页。图

穿丝孔的大小与位置第三十七页，共109页。一、线切割控制系统作用：1、按加工要求自动控制电极丝相对于工件的运动轨迹；2、自动控制伺服进给速度，保持恒定的放电间隙。功能：1、轨迹控制；2、加工控制（包括进给速度、电源装置、走丝机构、工作液循环、其他操作控制、断电记忆、故障报警、安全控制和自诊断等）。第三十八页，共109页。NC控制电火花线切割控制原理根据图样上工件的形状和尺寸编制程序指令，通过键盘等输入计算机，计算机根据输入指令控制驱动电动机，电动机带动精密丝杆，使工件相对于电极丝作轨迹运动。第三十九页，共109页。线切割数控编程要点(表1)高速走丝线切割——3B低速走丝线切割——ISO，EIA第四十页，共109页。

3.3.1线切割3B代码程序格式线切割加工轨迹图形是由直线和圆弧组成的，它们的3B程序指令格式如表3-1所示。表3-13B程序指令格式第四十一页，共109页。第四十二页，共109页。第四十三页，共109页。第四十四页，共109页。第四十五页，共109页。第四十六页，共109页。第四十七页，共109页。加工圆弧的指令第四十八页，共109页。问题一：写出该工件的线切割程序。(不考虑切入路线和电极丝直径和放电间隙)第四十九页，共109页。右图如何编程（其中O为切入点位置）。第五十页，共109页。程序为：B0B2000B2000GYL2;(引入、引出线OA)BOB10000B10000GYL2;(AB)B0B10000B20000GXNR4;(弧BC)BOB10000B10000GYL2;(CD)B30000B8040B30000GXL3;(DE)BOB23920B23920GYL4;(EF)B30000B8040B30000GXL4;(FA)B0B2000B2000GYL4;(OA)D；第五十一页，共109页。问题二：电极丝直径0.18mm,电火花间隙0.01mm,穿丝点在A点向左10mm处。(计算复杂，适合用自动工具求解)第五十二页，共109页。例：

用3B代码编制加工图(a)所示的线切割加工程序。已知线切割加工用的电极丝直径为0.18mm，单边放电间隙为0.01mm，图中A点为穿丝孔，加工方向沿A—B—C—D—E—F—G—H—A进行。第五十三页，共109页。切割轨迹3B程序第五十四页，共109页。例

用3B代码编制加工图所示的凸模线切割加工程序，已知电极丝直径为0.18mm，单边放电间隙为0.01mm，图中O为穿丝孔拟采用的加工路线O－E－D－C－B－A－E－O。图

加工零件图第五十五页，共109页。第五十六页，共109页。解经过分析，得到具体程序，如表3-5所示。表3-5切割轨迹3B程序第五十七页，共109页。第五十八页，共109页。第五十九页，共109页。adcbo1o2o第六十页，共109页。作业：请分别编制加工图示工件的线切割加工3B代码，已知线切割加工用的电极丝直径为0.18mm，单边放电间隙为0.01mm，O点为穿丝孔，加工方向为O—A—B—…。第六十一页，共109页。电火花线切割机床常用的ISO代码

代码功能代码功能G00快速定位G55加工坐标系2G01直线插补G56加工坐标系3G02顺圆插补G57加工坐标系4G03逆圆插补G58加工坐标系5G05X轴镜像G59加工坐标系6G06Y轴镜像G80接触感知G07X、Y轴交换G82半程移动G08X轴镜像，Y轴交换G90绝对坐标G09X轴镜像，X、Y轴交换G91增量坐标G10X轴镜像，X、Y轴交换G92定起点G11Y轴镜像，X轴镜像，X、Y轴交换M00程序暂停G12消除镜像M02程序结束G40取消间隙补偿M05接触感知解除G41左偏间隙补偿D偏移量M98调用子程序G42右偏间隙补偿D偏移量M99调用子程序结束G50消除锥度T84切削液开G51锥度左偏A角度值T85切削液关G52锥度右偏A角度值T86走丝机构开G54加工坐标系1T87走丝机构关第六十二页，共109页。1）G00（快速定位）指令格式：N****G00X_Y_2）G01（直线插补）指令格式：N****G01X_Y_3）G02，G03（圆弧插补命令）指令格式：G02/03X_Y_I_J_(G17从Z轴正向看)G02/03X_Y_R_G02表示顺时针方向加工，G03表示逆时针方向加工第六十三页，共109页。3）G02，G03（圆弧插补命令）第六十四页，共109页。4）G05，G06，G07，G08，G09（图形镜像）G05X轴镜像G06Y轴镜像第六十五页，共109页。4）G05，G06，G07，G08，G09，G10,G11（图形镜像）G07X、Y轴交换G08X、Y轴镜像第六十六页，共109页。加工实例：利用镜像编程，加工两个如图所示薄板工件。

第六十七页，共109页。先加工Y轴右侧的工件G92X0Y0；G01X20000Y0；电极丝移到A点G01X20000Y20000；加工A→B直线段G01X40000Y20000；加工B→C直线段G02X60000Y20000I10000J0；加工C→D圆弧段G01X80000Y20000；加工D→E直线段G01X80000Y0；加工E→F直线段G01X20000Y0；加工F→A直线段G01X0Y0；回到加工起始点M02；程序结束第六十八页，共109页。再加工Y轴左侧的工件G05加工图左侧工件G92X0Y0；建立工件坐标系G01X20000Y0；电极丝移到A’点G01X20000Y20000；加工A’→B’直线段G01X40000Y20000；加工B’→C’直线段G02X60000Y20000I10000J0；加工C’→D’圆弧段G01X80000Y20000；加工D’→E’直线段G01X80000Y0；加工E’→F’直线段G01X20000Y0；加工F’→A’直线段G01X0Y0；回到加工起始点G12取消镜像，与G05对应M02；程序结束。第六十九页，共109页。

5）G50，G51，G52（锥度加工）所谓锥度加工（Taper式倾斜加工），是指电极丝向指定方向倾斜指定角度的加工。G50为取消锥度；G51为锥度左倾斜（沿电极丝行进方向，向左倾斜）；G52是锥度右倾斜（沿电极丝行进方向，向右倾斜）。

6）G54~G59

这组代码是用来选择工作坐标系0~5，共有6个坐标系可被选择，定义坐标系主要是为了编程方便。这组代码可以和G92一起使用。第七十页，共109页。

7）G80（接触感知）执行该代码可以命令指定轴沿给定方向前进，直到和工件接触为止，接触感知的速度最大为255，该数越大，速度越慢。8）G82（回到当前位置与零点的一半处）格式：G82+轴执行该代码，电极移动到指定轴当前位置与开始位置的一半处。第七十一页，共109页。第七十二页，共109页。9）G92（设定当前点的坐标值）

G92代码把当前点的坐标设置成需要的值。

10）G90（绝对坐标命令）、G91（相对坐标命令）

G90：绝对坐标编程命令，执行此代码后，所有坐标值都以绝对方式输入，即坐标值是以工作坐标系的零点为参考点计算的。

G91：增量坐标输入指令，执行此代码后，所有坐标值的输入都以增量方式进行，即当前点的坐标是相对于上一个点为参考点的。第七十三页，共109页。

11）G40、G41、G42（补偿和撤销补偿）电极补偿功能就是电极中心轨迹在编程轨迹上进行的偏移，偏移的大小等于电极丝半径加上放电间隙，它可以向电极前进方向的左面（G41）或电极前进方向的右面（G42）进行补偿。

G40为取消电极补偿；G41为电极左补偿；G42为电极右补偿。第七十四页，共109页。11）G40、G41、G42（补偿和撤销补偿）

补偿进行中的形式直线→直线，直线→圆弧，圆弧→直线，圆弧→圆弧。第七十五页，共109页。1）M代码①M00（暂停指令）执行M00代码后，程序执行暂停，它的作用和单段暂停作用相同，按ENTER键后，程序接着执行。②M02（程序结束）M02代码是整个程序的结束指令，M02之后的代码将不被执行。③M05（忽略接触感知）M05代码忽略一次接触感知，当电极与工件接触感知并停再此处后，若要把电极移走，用此代码，M05代码只在本段程序其作用。第七十六页，共109页。1）M代码④M98（子程序调用）M98代码用来指定要调用的子程序号。格式：M98P****（调用程序号）L**（调用子程序次数）⑤M99（子程序结束）M99代码表示一个子程序结束，它是子程序的最后一个程序段，当执行此代码后，程序重新返回到主程序中，并执行下一个程序段。第七十七页，共109页。

1）子程序子程序格式如下：

N****…；程序↑

N****M99；调用子程序个格式如右图所示。主程序调用子程序的格式为：M98P****L**；其中P****为要调用子程序的顺序号，L**为调用子程序的次数。如果“L”省略，此子程序要调用一次，当为“L0”时，将不调用子程序。地址“L”后最多可跟2位十进制数，也可以说子程序一次最多可调用99次。第七十八页，共109页。

3）T代码

T84代码为启动喷液泵指令，使加工液由上下导轮丝喷嘴输出，该代码在程序中应放在加工代码之前，以免在加工中由于未能冲液而使丝烧断。

T85代码为关闭喷液泵指令，使加工液停止喷出。

T86代码为启动走丝筒电极指令，使丝在走丝机构上高速运转，代码应当再程序中放在加工代码之前，以免在加工中由于丝在同一地方持续放电而烧断。

T87代码为停止走丝指令，使走丝电极停止运转。第七十九页，共109页。例1：现加工一个Ø10mm厚度为1mm的圆形零件，顺时针方向切割，切割ISO程序为：编程要点：G02，G03（圆弧插补命令）指令格式：G02/03X_Y_I_J_G02/03X_Y_R_第八十页，共109页。例2：如图所示零件加工，该零件由一个20mm×20mm的正方形和一个半径为5mm凸的半圆及一个半径为5mm凹半圆组合体，程序中有直线也有圆弧，以正方形中心为零点，（-15.0，0）为穿丝孔，沿Y轴正方向起切

。o第八十一页，共109页。如图所示零件加工，该零件由一个20mm×20mm的正方形和一个半径为5mm凸的半圆及一个半径为5mm凹半圆组合体，在正方形的四个角分别为0.2mm的倒角。程序中有直线也有圆弧，以正方形中心为零点，（-15.0，0）为穿丝孔，沿Y轴正方向起切

。o第八十二页，共109页。例3：采用ISO代码编写程序，切割如图所示的五角星图形DCEAJFIBHG第八十三页，共109页。数控线切割机床上加工图凹模型孔。加工中采用直径为0.2mm的钼丝作电极丝，单边放电间隙为0.01mm。建立如图所示的编程坐标系，按平均尺寸计算凹模刃口轮廓交点及圆心坐标。试编制加工程序。第八十四页，共109页。图

常见的装夹方式第八十五页，共109页。悬臂式装夹第八十六页，共109页。两端支撑方式装夹第八十七页，共109页。桥式支撑方式装夹第八十八页，共109页。板式支撑方式装夹第八十九页，共109页。复式支撑方式第九十页，共109页。经计算凹模刃口轮廓交点及圆心坐标如表所示第九十一页，共109页。

ISO程序如下所示：G92X0Y0；G41D110；G01X3427Y9416；G01X-14698Y16013；G01X-50025Y16013；G01X-50025Y9795；G02X-50025Y-9795I-9975J-9795；G01X-50025Y-16013；G01X-14698Y-16013；G01X3427Y-9416；G03X3427Y9416I0J9416；G40G01X0Y0；M02；第九十二页，共109页。1．确定计算坐标系建立如图所示坐标系，以孔的圆心为坐标原点。由于图形对称于X轴，所以只需求出X轴上半部（或下半部）钼丝中心轨迹上各段的交点坐标值，从而使计算过程简化。

2．确定间隙补偿量间隙补偿量为：ΔR=(0.1/2+0.01)mm=0.06mm

电极丝中心轨迹，如凸凹模编程示意图中双点划线所示。（六）数控电火花线切割加工综合应用凸凹模凸凹模编程示意图第九十三页，共109页。

3．计算交点坐标因为ISO格式编程时，具有间隙补偿功能，可按照工件的实际尺寸进行编程，因此只要计算出工件的几何交点坐标值即可。

4．确定加工顺序切割凸凹模时，不仅要切割外表面，而且还要切割内表面，因此要在凸凹模型孔的中心O处钻穿丝孔。先切割型孔，然后再按B→C→D→E→F→G→H→I→K→A→B的顺序切割。第九十四页，共109页。5．编写程序单%MOJUN01G54G90G92X0Y0；N02G41D60；N03G01X100Y0；N04G01X1100Y0；N05G03X-1100Y0I-1100J0；N06G03X1100Y0I1100J0；N07G40；N08G01X1Y0；N09M00；取废料N10G01X0Y0；N11M00；拆丝N12M05G00X-30；空走N13M05G00Y-27.5；N14M00；穿丝N15G54G90G92X-2500Y-2000；N16G42D60；N17G01X-2801Y-2012；N18G01X-3800Y-2050；N19X-3800Y-750；N20X-3000Y-750；N21G02X-1526Y-1399I0J-2000；N22G03X-1526Y1399I1526J1399；N23G02X-3000Y750I-1474J1351；N24G01X-3800Y750；N25G01X-3800Y2050；N26G01X-6900Y2050；N27G01X-6900Y-2050；N28G01X-3800Y-2050；N29G40；N30G01X-2801Y-2012；N31G01X-2500Y-2000；N32M02；程序结束第九十五页，共109页。§3.4.1线切割加工的主要工艺指标§3.4.2电参数的影响§3.4.3非电参数的影响§3.4.4合理选择电参数§3.4.5合理调整变频进给方式第九十六页，共109页。切割速度单位时间内，电极丝中心线在工件上切过的面积总和称为切割速度。在不计切割方向和表面粗糙度等条件下达到的切割速度称为最高切割速度。每安培电流的切割速度称为切割效率。第九十七页，共109页。表面粗糙度高速走丝线切割一般为Ra5～2.5µm，最佳1µm。低速走丝线切割一般可达Ra1.25µm，最佳0.04µm。电极丝损耗量切割10000mm2后电极丝直径的减小量，不应大于0.01mm。加工精度尺寸精度、位置精度、形状精度第九十八页，共109页。脉冲宽度加大脉冲宽度则加工速度提高，表面粗糙度变差脉冲间隔减小脉冲间隔则平均电流增加，加工速度提高开路电压电压提高，加工间隙变大，排屑容易，提高了加工速度和稳定性，但是会造成丝损加大放电峰值电流加大放电峰值电流则加工速度提高，表面粗糙度变差放电波形高频分组