数控线切割编程

数控线切割编程1第一页，共八十一页，编辑于2023年，星期三§8.1线切割加工概述

线切割机床的加工原理线切割机床分类线切割加工工艺指标影响加工工艺指标的因素线切割加工形式2第二页，共八十一页，编辑于2023年，星期三一、线切割机床的加工原理

数控电火花线切割加工简称“线切割”，它是利用移动的金属丝作工具电极，并在金属丝和工件间通以脉冲电流，利用脉冲放电的腐蚀作用对工件进行切割加工的。由于它利用的是丝电极，因此，只能作轮廓切割加工。其作用原理是如图8－1所示

3第三页，共八十一页，编辑于2023年，星期三4第四页，共八十一页，编辑于2023年，星期三电极丝接脉冲发生器的负极，并穿过工件，经导轮在贮丝筒的换向装置控制下做往复移动，工件通过绝缘板安装在工作台上，接脉冲发生器的正极。工件和电极之间的加工间隙，由喷嘴通过液压泵，将水箱内的液体介质以一定的压力喷入，起到绝缘和冲刷电蚀残渣的作用。当工件与线电极间的间隙足以被脉冲电压击穿时，两者之间即产生火花放电而切割工件。这样，通过数控装置发出的指令，就可以控制步进电机，驱动X、Y两托板移动，从而加工任意曲线轮廓的工件。

5第五页，共八十一页，编辑于2023年，星期三二、线切割机床分类

根据线切割机床控制方式的不同，数控电火花线切割分为电气靠模线切割机床、光电跟踪线切割机床和数字控制线切割机床。数字控制线切割机床，与另外两种线切割机床相比，具有重复精度高、数控精度高等优点，因而得到广泛应用。根据电极丝走丝方式的不同，数控线切割机床又有快走丝、慢走丝线切割机床之分。

6第六页，共八十一页，编辑于2023年，星期三1.快走丝线切割机床

所谓快走丝线切割机床是指其线电极运行速度较快（300～700m/min），且双向往复运行，即丝电极可重复使用，直到丝电极损耗到一定程度或断丝为止。快走丝线切割常用线电极为铜丝、钼丝（φ0.1～φ0.2mm），工作液通常为乳化液或皂化液。由于电极丝的损耗和电极丝运动过程中换向的影响，其加工精度和表面光洁度要比慢走丝差一些。7第七页，共八十一页，编辑于2023年，星期三2．慢走丝线切割机床

其线电极运行速度较低（0.5～15m/min），而且线电极只能单向运动，不能重复使用，这样就避免了电极损耗对加工精度带来的影响。慢走丝线切割常用丝电极主要有紫铜、黄铜、钨、钼和各种合金等，直径一般为0.1～0.35mm。工作液主要用去离子水或煤油。慢走丝线切割的尺寸精度可以达到0.001mm，表面粗糙度可以达到1.6μm/Rα。

8第八页，共八十一页，编辑于2023年，星期三三、线切割加工工艺指标

线切割机床的性能一般用加工工艺指标来衡量，常用的工艺指标有：

1．切割速度

2．加工精度

3．加工表面粗糙度及质量

9第九页，共八十一页，编辑于2023年，星期三

1．切割速度

线切割加工就是对工件进行切缝的加工。切割速度（或加工速度）一般用单位时间内电极丝中心所切割过的有效面积（mm2/min）来表示,线切割速度一般可达100mm2/min

。有时也用进给速度（mm/min）附加线切割厚度的表示方法，切割厚度一般在120mm～500mm。

10第十页，共八十一页，编辑于2023年，星期三2．加工精度线切割的加工精度主要包括被加工工件的（1）形状精度

（2）位置精度11第十一页，共八十一页，编辑于2023年，星期三（1）形状精度

被加工工件的形状精度是指从XY平面看到的加工形状的平面精度（即尺寸精度），以及被加工表面的Z向垂直度。为了获得较高的形状精度，要求被加工表面不但要均匀平滑而且垂直度要小，即切割面的线性度要小。从实践上看，慢走丝线切割加工的工件多为正腰鼓形，即工件中部凹进，而快走丝的却相反，一般是工件中部凸出。

12第十二页，共八十一页，编辑于2023年，星期三（2）位置精度位置精度是指所切割轮廓间的相对位置偏差，主要取决于机床本身的精度，即机床的机械精度和控制精度，以及操作过程中所选用的定位方式,一般线切割加工精度在0.015mm左右。13第十三页，共八十一页，编辑于2023年，星期三3．加工表面粗糙度及质量电火花线切割加工是在一个在极短时间内，在一个微小的区域内对金属进行熔化、汽化，发生极其复杂的物理、化学反应，工件表面重新元素化，并立即生成新的化合物。放电停止后又急剧冷却，变液相为固相，表面层在热冷作用下便会形成新质层，产生各种应力，影响工件的表面质量

.14第十四页，共八十一页，编辑于2023年，星期三

慢走丝线切割加工的表面粗糙度常用下列公式表示：

式中：kz——常数；tk——脉冲宽度（μs）；Ip——脉冲峰值电流（A）。粗糙度的表征参数主要有：Ra、Rz、Rmax。15第十五页，共八十一页，编辑于2023年，星期三

四、影响加工工艺指标的因素

1.电参量对加工工艺指标的影响

2.非电参量对加工工艺指标的影响16第十六页，共八十一页，编辑于2023年，星期三1.电参量对加工工艺指标的影响所谓电参量是指脉动电源的参变量，它包括：

脉冲峰值脉冲宽度脉冲频率电源电压17第十七页，共八十一页，编辑于2023年，星期三1）脉冲峰值电流对加工工艺指标的影响在其它参数不变得情况下，脉冲峰值电流的增大会增加单个脉冲放电的能量，加工电流也会增大。所以线切割速度会明显增加，表面粗糙度却因此变差。脉冲峰值电流对加工面粗糙度的影响，可以认为是单个脉冲能量对“凹坑”抛出量的结果。

18第十八页，共八十一页，编辑于2023年，星期三2）脉冲宽度对加工工艺指标的影响

在加工电流保持不变的情况下，使脉冲宽度和脉冲停歇时间成一定比例变化，随着脉冲宽度的增加，切割速度随之增大，但脉宽增大到一定数值后，加工速度不再随脉冲的增大而增大。一般线切割加工的脉冲宽度不大于50μs。增大脉宽，表面光洁度会有所上升。19第十九页，共八十一页，编辑于2023年，星期三3）脉冲频率对加工工艺指标的影响在单个脉冲能量一定的条件下，提高脉冲放电次数，即提高脉冲频率，加工速度会明显提高。从理论上讲，单个脉冲能量不变则加工表面的粗糙度也不变。事实上，对快走丝线切割来讲，当脉冲频率加大时，加工电流会随之增大，势必引起换向切割条纹的显著不同，切割工件的表面粗糙度会随之变差。20第二十页，共八十一页，编辑于2023年，星期三4）电源电压对加工工艺参数指标的影响常用改变功率管并联个数的办法，在峰值电流和加工电流保持不变的条件下，增大电源电压时，能明显提高切割速度，但对表面粗糙度的影响不大。在排屑困难，小能量、小粗糙度切割以及高阻抗、高熔点材料加工时，电源电压的增高会明显提高加工的稳定性，切割速度以及加工面质量都会有所改变。21第二十一页，共八十一页，编辑于2023年，星期三2.非电参量对加工工艺指标的影响

1）走丝速度

2）电极丝张力

3）电极丝材料

4）工件厚度

5）工作液

6）进给速度22第二十二页，共八十一页，编辑于2023年，星期三1）走丝速度对加工工业指标的影响走丝速度对切割速度的影响主要是通过改变排屑条件来实现的。提高走丝速度将有利于电极丝把工作液带入较大厚度的工件放电间隙中，有利于电蚀产物的排出，使加工稳定，提高加工速度。但走丝速度过高会导致机械震动加大、加工精度降低和表面粗糙度增大，并易造成断丝。对于快走丝切割，还要考虑由于电极丝速度的改变所产生的换向切割条纹对表面粗糙度的影响。23第二十三页，共八十一页，编辑于2023年，星期三2）电极丝张力对加工工艺指标的影响提高电极丝的张力可以减小加工过程中的丝震动，从而提高加工精度和切割速度。如果过分增大丝的张力，会引起频繁断丝而影响加工速度。电极丝张力的波动对加工稳定性和加工质量影响很大，常用恒张力装置可以改善丝张力的波动。24第二十四页，共八十一页，编辑于2023年，星期三3）电极丝对加工工艺指标的影响电极丝对加工工艺指标的影响包括丝的材料和丝的直径两个方面。不同的丝电极材料对加工工艺指标有不同的影响，慢走丝线切割多采用黄铜和紫铜丝作为电极材料，快走丝线切割多采用钼丝和钨钼合金丝作为电极材料。增大丝半径，可以提高电极丝容许的脉冲电流值，因此，可以提高加工速度，但加工表面粗糙度增大。在实际中，经常使用粗电极丝切割厚工件，使用细电极丝切割粗糙度要求高的工件。25第二十五页，共八十一页，编辑于2023年，星期三4）工件厚度对加工工艺指标的影响切割薄工件时，工作液易于进入和充满放电间隙，有利于排屑和消除电解过程中工作液里的正负离子。但若是工件太薄，则易使电极丝抖动，不利于加工精度和表面粗糙度。切割厚工件时，工作液难以进入和充满放电间隙，故加工稳定性差，但由于电极丝不易抖动，故加工精度和表面粗糙度较好。26第二十六页，共八十一页，编辑于2023年，星期三5）工作液对加工工艺指标的影响工作液在线切割加工中起着介电、冷却、排屑等作用，对加工速度和加工质量都有显著的影响。如用煤油加工出的工件呈暗灰色，用去离子水加工出的工件呈灰色，而用乳化液加工出的工件呈银白色。同时，工作液的电阻率对加工速度有较大影响。快走丝线切割加工机床的工作液装置一般都设有净化设施，工作液使用时间不能太长。慢走丝线切割由于多用去离子水，所以应定期更换离子交换树脂。27第二十七页，共八十一页，编辑于2023年，星期三6）进给速度对加工工艺指标的影响线切割加工过程中，选择不同的进给控制方式，会对加工工艺指标产生不同的影响。表8－1是切割同一块厚度变化的工件时，采用不同控制方法的加工结果。在自适应控制进给方式（伺服进给方式＋脉冲电源参数的转换）作用下，可以根据加工状况自行改变电规准，因此不仅可以提高加工速度，尺寸精度也可以大幅度提高。28第二十八页，共八十一页，编辑于2023年，星期三五、线切割的加工形式线切割加工可以分为：1.平面加工2.锥度加工

3.二次切割加工

29第二十九页，共八十一页，编辑于2023年，星期三1.平面加工所谓平面加工是指电极丝在加工过程中始终是垂直的，电极丝只在X、Y方向移动，进行二维平面形状的加工。30第三十页，共八十一页，编辑于2023年，星期三2.锥度加工锥度加工装置如图8-2所示。31第三十一页，共八十一页，编辑于2023年，星期三锥度加工是指在加工过程中通过对X、Y、U、V各轴的控制，实现上下异形的立体加工。如图8-3所示，在进行锥度加工时，需指定下述变量的值：32第三十二页，共八十一页，编辑于2023年，星期三A:指定所要加工的锥度Z1:指定程序面高度Z2:加工速度显示面高度Z3:上导嘴到工作台上表面距离（等于△

Z3+S+Z5）△Z3:用于确定Z3的参数，该参数在设备安装调试后，由系统自动测定S:上导嘴与工作表面间隙，在工件装夹完毕后用塞尺测出，一般取0.1～0.2mm为宜。

Z4:下导嘴到工作台上表面距离，该参数在设备安装调试后由系统自动测定。Z5:与程序面对应的非程序面高度。33第三十三页，共八十一页，编辑于2023年，星期三锥度A值的定义与所使用的丝半径偏置方式（G41、G42）及程序面位置有关，如下图8－4所示

34第三十四页，共八十一页，编辑于2023年，星期三3.二次切割加工二次切割加工：所谓二次切割加工就是预先留出精加工余量进行第一次切割加工，然后针对留下的精加工余量，把加工条件改为精加工条件，分段缩小偏置量，再进行切割加工。一般可分为1～5次切割，习惯上称为二次切割加工法。

二次切割加工有如下三个目的：

35第三十五页，共八十一页，编辑于2023年，星期三1）去掉第一次切割时在起始接头处

留下的凸起部分。2）改善表面粗糙度，逐渐改变每次切割时的电条件，降低单个脉冲能量，使加工表面粗糙度得到改善。3）提高尺寸精度。经过热处理的材料，内部会产生应力，这种应力在内部是处于稳定状态的，但经过线切割放电机加工后，会破坏这种稳定状态，以至于内部应力释放产生变形。因此对进行粗加工后的工件，再进行1～4次的精加工，不但可改善表面粗糙度，还能修正尺寸精度。图8－6给出了FX20线切割加工次数与表面粗糙度和尺寸精度的关系。36第三十六页，共八十一页，编辑于2023年，星期三§8.2线切割编程特点

本节将以日本三菱FX20线切割为例介绍线切割编程的方法和步骤。FX20编程常用命令字（P107见表8-2）FX20编程常用G代码（P108见表8-3）FX20编程常用M代码

（P114见表8-5）37第三十七页，共八十一页，编辑于2023年，星期三表8-2注释：1）当使用D命令字时，D相当于“＝”，如H50D100H50=100。2）根据不同的电源配置，有不同的电条件。FX20系统为用户配置定义了499个电条件，实际加工时可根据工件的厚度、工件材料、及加工要求选择相应的电条件。38第三十八页，共八十一页，编辑于2023年，星期三G代码列表注释：

1.每个组别中带一个*的G代码，为开机后或执行完M02和M30后设置的缺省状态。2.组别中没有带*的G代码都为模态命令代码，即在没有其它同组别G代码出现前，该G代码一直有效。设备复位后，模态G代码中带*的G代码为缺省命令代码。3.带有**的G代码为非模态代码，只在该命令行有效，但对G62和G97，该命令一直保持有效。4.在同一命令行中，若出现同一组别的多个G代码，则最后一个G代码有效。同一命令行中，不同组别的G代码组合的相容性见表8－4。

39第三十九页，共八十一页，编辑于2023年，星期三

常用G代码格式说明

快速定位（G00）直线插补（G01）

圆弧插补（G02,G03）

子程序调用（G22，

G23）工件坐标系设定G43

工件坐标系选择（G54~G59）

上、下表面统一圆角定义（G87）

倒直角（c）

倒圆角（R）40第四十页，共八十一页，编辑于2023年，星期三1）快速定位（G00）功能：电极丝从当前位置，走最短的路径以最快的速度到指定位置。格式：

G00Xx1，Yy1，Zz1,

Uu1，Vv1

说明：x1,y1,u1,v1定义了

x,y,u,v轴的移动坐标值。

41第四十一页，共八十一页，编辑于2023年，星期三2）直线插补（G01）G01电极丝从当前位置以指定的速度直线移动到指定位置。格式：

G01Xx1，Yy1，Zz1,Uu1，Vv1，Ff1;说明：

x1,y1,u1,v1定义了x,y,u,v轴的移动坐标值，f1定义了进给速度。例图8-7在Z1平面上电极丝从当前位置沿直线移动相对增量（10，15），在Z5平面上电极丝从当前位置沿直线移动相对增量（20，20），则程序指令为：

G91G01X10.Y15.U10.V5.42第四十二页，共八十一页，编辑于2023年，星期三G91G01X10.Y15.U10.V5.43第四十三页，共八十一页，编辑于2023年，星期三3）圆弧插补（G02,G03）功能：电极丝从当前位置，以指定的速度按圆弧移动到指定位置。格式1：G02（G03）

Xx1Yy1Ii1Jj1Ff1

格式2：G02（G03）

Xx1Yy1Rr1Ff1

格式3：G02（G03）

Xx1Yy1Ii1Jj1Qq1说明：x1,y1定义了终点坐标值，i1,j1定义了圆心相对于圆弧起点的增量，r1定义了圆弧半径。q1定义了Z5面上的圆弧。见图8-8。44第四十四页，共八十一页，编辑于2023年，星期三图8-8中由起始点到（X，Y）上下两不同半径圆弧段的加工指令为：

G90G03X10.Y20.I0J10.Q3.45第四十五页，共八十一页，编辑于2023年，星期三5）子程序调用（G22，

G23）功能：G22调用子程序，G23从子程序返回格式1：G22Ll1Hh1Pp1

格式2：G22Ll1Hh1Ii1Jj1Pp1

说明：l1是子程序程序号；h1被调用子程序的起始行号，全部调用时该参数可省略；（i1，j1）子程序调用时的旋转中心；P1重复调用次数，调用1次时可以省略。例如：G22L100

功能：调用100号子程序1次，从子程序首行开始。46第四十六页，共八十一页，编辑于2023年，星期三6）工件坐标系设定G43

功能：设置多个工件坐标系格式1：G43G54Xx1Yy1G54到G59

格式2：G43G54.1P00Xx1Yy1P00到P99

说明：G54~G59，P00~P99可定义106个工件坐标系，x1，y1为工件坐标系原点在机床坐标系中的位置。47第四十七页，共八十一页，编辑于2023年，星期三7）工件坐标系选择（G54~G59）

功能：选择所需的工件坐标系例：

G00G90G54X100.Y100.

电极丝从当前位置移动到G54坐标系的（100，100）位置。

48第四十八页，共八十一页，编辑于2023年，星期三8）上、下表面统一圆角定义（G87）功能：锥度加工时定义Z1、Z5面具有相同的圆角半径。

格式：G01（G02/G03）

Xx1Yy1

（Ii1Jj1（Rr1））G87例

G91G02X10.Y10.R10.G87定义Z1、Z5面具有相同的圆角半径R10。

49第四十九页，共八十一页，编辑于2023年，星期三9）倒直角（c）

功能：在两条曲线连接处倒角。格式1：G01Xx1Yy1Cc1格式2：G02（03）

Xx1Yy1Ii1Jj1（Rr1）

Cc1说明：x1，y1定义了该程序段几何元素与下一程序段几何元素的交点坐标，c1定义了倒角长度，若该程序段为圆弧，i1，j1为圆心相对于圆弧起点的增量或用Rr1表示圆弧半径。50第五十页，共八十一页，编辑于2023年，星期三例8-6G91G01X100.,C10.

X100.Y100.51第五十一页，共八十一页，编辑于2023年，星期三10）倒圆角（R）功能：在两条曲线连接处倒圆角格式1：G01Xx1Yy1,Rr1格式2：G02（G03）Xx1Yy1Ii1Jj1（Rr0）

Rr1说明：（x1，y1）定义了该程序段几何元素与下一程序段几何元素的交点，r1定义了倒圆角的半径。

52第五十二页，共八十一页，编辑于2023年，星期三例8-7G90G03X100.Y100.I-10.J60.R20.

G01X180.Y80.53第五十三页，共八十一页，编辑于2023年，星期三三、FX20编程常用M代码FX20编程常用M代码及意义见表7－5。

54第五十四页，共八十一页，编辑于2023年，星期三M78M78M80M82M84G90G92X0Y0G42G01X0Y15.G02Y-15.I0J-15.G02Y15.I0J15.M01G40G00X0Y0M0255第五十五页，共八十一页，编辑于2023年，星期三M78M78M80M82M84G90G92X0Y0G41G01X0Y15.X-15.Y-15.X15.Y15.X0.3M01G01X0G40G00Y0M0256第五十六页，共八十一页，编辑于2023年，星期三M20M78M78M80M82M84G90G92X0Y0G42G01Y25.X25.Y15.G02Y-15.I0J-15.G01Y-25.X-25.Y-15.G02Y15.I0J15.G01Y25.X-0.3M01G01X0G40G00Y0M21M0257第五十七页，共八十一页，编辑于2023年，星期三M78M78M80M82M84G90G92X0Y0G41G01Y-20.G03X17.321Y10.I0J20.G01X5.774Y30.X-20.G02X-30.Y20.I-10.J0G03Y-20.I0J-20.G01X-0.3M01G01X0G40G00Y0M0258第五十八页，共八十一页，编辑于2023年，星期三例8-9

已知工件在机床上的安装位置，工件形状及尺寸如图8－13所示，编写该零件的加工程序。59第五十九页，共八十一页，编辑于2023年，星期三L100M20M78M78M80M82M84G91G01G42Y10.X25.R2.Y-50.R2.

X-50.R2.Y50.R2.X24.7M01G01X0.3G00G40Y-10.M21G2360第六十页，共八十一页，编辑于2023年，星期三G43G54X100.Y-100.G43G55X250.Y-100.G43G56X100.Y-300.G43G57X250.Y-300.G28X0Y0G90G54G00X0Y0G22L100G90G55G00X0Y0G22L100G90G56G00X0Y0G22L100G90G57G00X0Y0G22L100M0261第六十一页，共八十一页，编辑于2023年，星期三例8-8

已知一内齿轮形状及尺寸如图8-12

所示，试编写该零件线切割加工程序。§8.3线切割编程举例62第六十二页，共八十一页，编辑于2023年，星期三L100M78M78M80M82M84G92X0Y0G90G41G01X50.G22L7P40I-50.

J0G40G00X0Y0M0263第六十三页，共八十一页，编辑于2023年，星期三L7G03X54.999Y0.251I0J50.X54.812Y4.544I-54.999J-0.251X49.810Y4.358I-0.644J-49.996X49.240Y8.682I-49.810J-4.358G23;64第六十四页，共八十一页，编辑于2023年，星期三练习与思考

1.图8-15

所示为一型孔尺寸图，试编写其线切割程序。65第六十五页，共八十一页，编辑于2023年，星期三M78M78M80M82M84G90G92X0Y0G01G41X19.774Y-3.G22L10P06I-19.774J3.G40G00X0Y0M0266第六十六页，共八十一页，编辑于2023年，星期三L10G01X24.819G03Y3.I-24.819J3.G01X19.774G03X12.485Y15.625I-19.774J-3.G2367第六十七页，共八十一页，编辑于2023年，星期三例8-10

已知工件形状及尺寸如图8－14所示