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第五章 数控电火花线切割加工工艺和编程第一节 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目标要求了解数控电火花线切割加工基础原理、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工作过程及分类；2说明数控电火花线切割加工基础原理；3说明数控电火花线切割加工特点；4说明数控电火花线切割加工应用。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关键内容：一、数控线切割加工机床介绍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经过电极和工件之间脉冲放电时电腐作用，对工件进行加工一个工艺方法。数控电火花线切割加工基础原理：利用移动细金属导线（铜丝或钼丝）作为工具线电极（负电极），被切割工件为工件电极（作为正电极），在加工中，线电极和工件之间加上脉冲电压，而且工作液包住线电极，使二者之间不停产生火花放电，工件在数控系统控制下（工作台）相对电极丝按预定轨迹运动，从而使电极丝沿着所要求切割路线进行电腐蚀，完成工件加工。2数控线切割加工特点（1）能够加工难切削导电材料加工。比如淬火钢、硬质合金等；（2）能够加工微细异形孔、窄缝和复杂零件，可有效地节省珍贵材料；（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）有利于加工精度提升，便于实现加工过程中自动化。（5）依靠数控系统间隙赔偿偏移功效，使电火花成形机粗、精电极一次编程加工完成，冲模加工凹凸模间隙能够任意调整。三、数控线切割加工应用1形状复杂、带穿孔、带锥度电极；2注塑模、挤压模、拉伸模、冲模；3成形刀具、样板、轮廓量规加工；4试制品、特殊形状、特殊材料、珍贵材料加工。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 题试验五 数控线切割加工工艺指标及工艺参数课 时2目标要求了解线切割加工关键工艺指标，了解影响工艺指标关键原因及方法，学会合理选择工艺参数。知 识 点线切割加工关键工艺指标：切割速度、切割精度、表面粗糙度、线电极磨损量影响工艺指标关键原因及其选择：加工参数、线电极丝、工件厚度及材料、工作液关 键 点影响工艺指标关键原因及其选择教学进程设 计1叙述线切割加工关键工艺指标；2具体说明影响工艺指标关键原因及方法；3介绍合理选择工艺参数经验。教学方法讲授、试验（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关键内容：一、线切割加工关键工艺指标1切割速度 2切割精度 3表面粗糙度 4线电极磨损量二、影响工艺指标关键原因及其选择1加工参数对工艺指标影响和选择（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选择见表5-2。2线电极丝对线切割工艺性能影响及其选择（1）电极丝直径影响（2）上丝、紧丝对工艺指标影响（3）电极丝垂直度对工艺指标影响3工件厚度及材料影响（1）工件材料对工艺指标影响（2）材料厚度对工艺指标影响4工作液对工艺指标影响及选择（1）高速走丝选择专用乳化液，低速走丝选择去离子水；（2）切割速度、厚度、流量、流向、加工精度、表面粗糙度、对工作液浓度影响。（3）含Cr合金材料，工作液浓度较小，用蒸馏水配制。（4）水类工作液，油类工作液对工作液浓度影响。（5）工作液脏污程度对工艺指标影响。5试验验证工艺指标粗糙度，试验方法和步骤见试验指导书。小结填写试验汇报单。第三节 数控线切割加工工艺制订序号：39课 题课题二 数控线切割加工工艺制订（一）课 时2目标要求掌握数控线切割加工工艺细节内容，培养整体考虑工艺方案思维模式。知 识 点模坯、定位、装夹方法、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 计先介绍数控线切割加工工艺完整步骤，建立整体观念；零件分析细则内容；正确定位和装夹；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关键内容：线切割加工工艺步骤图。一、零件图工艺分析1明确加工要求；2分析关键定位基准，正确定位、装夹，确定加工坐标系；3采取合理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地方。二、模坯准备1带有穿孔成型电极或带有顶杆孔型芯或抽芯孔模坯准备；2加工型孔部分；3凸模模坯。三、常见夹具及工件正确装夹找正方法1工件装夹通常要求（1）工件装夹基准面应清洁无毛刺；（2）夹具精度高；（3）精密、细小工件应使用不易变形专用辅助夹具，加工成批零件，应采取专用夹具。2工件装夹方法（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注意点（略）小结定位基准、装夹、工件调整、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制订（二）课 时2目标要求掌握数控线切割加工工艺细节内容，培养整体考虑工艺方案思维模式。知 识 点电极丝位置确定、自动找正、切割路线、穿丝孔设置、间隙赔偿量关 键 点切割路线、间隙赔偿量教学进程设 计正确找正电极丝位置方法；确定切割路线及合理选择穿丝孔；正确计算间隙赔偿量。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关键内容：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、切割路线选择在加工中，因为材料存在内应力或工件本身自重会使工件发生变形。所以，切割起始点和切割路线合理确定，将直接影响工件变形大小，从而影响加工精度。所以，在选择加工路线时，应注意以下多个方面：1切割起始点位置选择；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数次切割（粗、精二次切割）。六、间隙赔偿量1间隙赔偿量特点和赔偿原理特点；赔偿原理。2间隙赔偿量确实定间隙赔偿量组成：线电极半径r、放电间隙电和配合间隙配。（1）线电极半径确实定；（2）放电间隙电确实定；（3）配合间隙配和间隙赔偿量确实定。 当加工冲孔模具时：凸模间隙赔偿量 凸 =r丝 +电凹模间隙赔偿量 凹 =r丝 +电-配 当加工落料模时：凸模间隙赔偿量凸 =r丝 +电-配凹模间隙赔偿量凹 =r丝 +电 凸模固定板：凸模固定板间隙赔偿量固 =r丝 +电+固卸料板间隙赔偿量卸 =r丝 +电-卸 型芯和型芯板加工：间隙赔偿量和冲孔模相同。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 线切割机床程序编制序号：41课 题课题四 3B（4B）格式程序编制课 时2目标要求掌握3B程序格式及各字取值要求，熟悉基础编程方法。知 识 点分隔符、计数方向、计数长度、加工指令、间隙自动赔偿关 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对各字含义及取值要求具体说明；3强调计数方向、计数长度、加工指令取值方法；4总结出3B格式编程通常步骤；5介绍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关键内容：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1B为分隔符，它作用是将X、Y、J数码区分开；2X、Y 表示增量（相对）坐标值，无正负号，单位m，m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 选择X方向进给总长度进行计数，用GX表示；不然，用GY表示。计数方向确实定，不管切割直线还是圆弧，计数方向均按终点位置来确定。（1）加工直线时，用进给距离较长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，圆弧终点坐标靠近何轴，则计数方向取另一轴。特例：斜线或圆弧终点恰好落在45线上，计数方向取GX、GY均可。4计数长度J 在计数方向上，被加工线段投影长度。单位m。（1）对于圆弧或圆 求圆弧在计数方向上投影绝对值总和； （2）对于直线 直接求计数方向上投影长。5加工指令Z 用来传送相关被加工图形形状、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后面数字表示该直线段所在象限，当直线在第I象限（包含X轴而不包含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后面数字表示圆或圆弧起始点坐标象限，当起点在第I象限（包含Y轴而不包含X轴），加工指令记作SR1（顺圆）或NR1（逆圆），当起点在第II象限（包含X轴而不包含Y轴），加工指令记作SR2（顺圆）或NR2（逆圆），其它依次类推。6停机码D 程序结束指令放在整个程序最终，D表示程序结束。（二）3B格式编程步骤(1)依据工件装夹和穿丝孔位置，选择电极丝切入位置和切割路线选择，确定统一直角坐标系。尽可能选择图形对称轴，能够降低计算量；(2)确定间隙赔偿量，即；(3)将电极丝中心轨迹分割成单一直线和圆弧，按型孔和凸模中间尺寸值计算各线段交点坐标值；(4)编制程序，依据交点坐标值和切割路线，逐段编制程序。二、4B格式编程介绍4B格式程序含有间隙自动赔偿功效，使电极丝相对于切割图样自动向内或向外偏移一个赔偿距离，只要编制一个切割程序便可加工凸件和凹件。程序格式以下：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：编制图所表示凸模数控线切割程序，电极丝为0.18mm钼丝，单边放电间隙为0.01mm。确定计算坐标系 因为图形是左右对称，故选择图示坐标系为计算坐标系；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OABCDEFGIJKLA穿丝孔O；确定线径赔偿 =r+=0.09+0.01=0.1 钼丝中心轨迹为图中细实线；计算交点坐标 即AL坐标值（略）。小结X YJGZ直线终点相对于起点线段在计数方向上投影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GXGYSR1SR2SR3SR4NR1NR2NR3NR4序号：42课 题课题五 ISO程序格式及指令课 时2目标要求掌握ISO程序格式及各字含义、作用，熟悉基础编程方法。知 识 点程序及程序段格式、G代码指令、M辅助功效代码关 键 点镜像和交换加工指令、半径和放电间隙赔偿指令、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功效指令，并注意异同点分析；3强调关键点知识内容；4介绍M辅助功效代码。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关键内容：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）程序组成：程序名、程序主体和程序结束指令三部分。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,不能反复。程序主体 整个程序关键部分，程序主体由若干程序段组成。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，每个字是控制系统具体指令，它是由表示地址字母、特殊文字和数字集合组成。程序段号 程序段首，由地址符N和数字组成。准备功效字 准备功效字地址符G，分模态G代码和非模态G代码。尺寸指令 指定电极丝运动坐标位置。用地址符X、Y、U、V、I、J等。辅助功效字 称为M功效代码或M指令，由地址符M和随即两位数字组成。 2G代码指令（1）移动指令（G00 G01 G02 G03）（2）坐标形式指令（G90 G91 G92）（3）镜像、交换加工指令（G05G12）（4）半径和放电间隙赔偿指令（G40、G41、G42）1）刀补建立2）间隙赔偿进行3）刀补取消（5）加工坐标系指令（G54G59）（6）锥度加工指令（G50、G51、G52）（7）手动操作指令（G80、G82、G84）3M辅助功效代码M00、M02、M20、M21小结G05G12、G50、G51、G52、G80、G82、G84序号：43课 题课题六 自动编程及应用实例精解课 时2目标要求经过实例精解熟练掌握基础指令使用，并学会基础编程方法。知 识 点自动编程、图形输入、单边放电间隙、半径和放电间隙赔偿指令使用关 键 点半径和放电间隙赔偿指令使用教学进程设 计1先补充介绍自动编程相关知识；2具体介绍应用实例；3关键强调编程方法、步骤；4和学生共同编写参考程序。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关键内容：四、自动编程自动编程即计算机辅助编程，分为语言输入方法和图形输入方法。WAP系统功效介绍：图形输入方法自动编程，在计算机中建立零件完整图形信息，经过系统软件CAM功效自动生成数控加工程序。WAP绘图式线切割自动编程系统含有功效：（1）它可经过鼠标器轻松绘制点、线、圆弧等组成切割图形，复杂零件图形可用CAD绘制，经过软盘将CAD绘制图形以DXF文件格式转入WAP编程系统；（2）当设定了线径偏移后，在转角处可采取不一样电极丝切割路径。切割路径生成后可在微机上进行轨迹模拟；（3）生成数控程序时，选择不一样后处理器可分别生成ISO代码或3B程序；（4）对于多孔工件，为确保孔距，可用跳步功效。经过线径赔偿量输入，可正确加工出零件，调整冲模间隙，经过改变线径赔偿方向可加工出凸件或凹件。WAP系统使用简单，整个过程分为三步：零件图绘制；工艺参数设置和电极丝轨迹生成；生成ISO或3B数控程序。应用举例一：见P212 例5-5例5-5：图所表示，工件基础尺寸为图上所标，钼丝直径为0.12，单边放电间隙为电=0.01mm, 配=0.015mm，试编制凸凹模程序。依据零件形状（左右对称），建立图所表示直角坐标系，凸模穿丝孔位置（-11，-2），凹模穿丝孔位置（11，2），切割路线为穿丝孔NABCDEFGHIJKLMN穿丝孔确定间隙赔偿量，因为是为落料模，依据上一节所讲间隙赔偿量确定方法：凸 =r丝 + 电=0.12/2+0.01=0.07 mm凹 =r丝 +电-配=0.12/2+0.01-0.015=0.055mm各交点和圆心坐标见下表。交点及圆心坐标交点、圆心XY交点、圆心XYA-13.9350J26.18520.310B-29.01515.080K29.01515.080C-26.18520.310L13.9350D-23.55017.550M98000E-14.94521.120N-98000F-14.94525.800O100G14.94525.800O2-19.98021.120H14.94521.120O302.360I23.55017.550O419.98021.120应用举例二：见P209 例5-4例5-4：编制图所表示凹模程序，电极丝直径为0.13mm，放电间隙为0.01 mm，试编制程序。建立图所表示编程坐标系，穿丝孔位置选择在O1，切割路线为：O1abcdefghaO1确定间隙赔偿量：= r丝 +电=0.13/2+0.01=0.075mm交点和圆心坐标见下表：交点及圆心坐标交点及圆心XY交点及圆心XYa04.00g81.000b030.00h4.000c38.8850.79O14.004.00d83.2221.19O225.0030.00e85.0017.86O381.0017.86f85.004.00O481.004.00小结建立直角坐标系、切割路线、确定间隙赔偿量、计算交点和圆心坐标、编写程序清单。第五节 经典零件加工实训序号：44课 题课题七 综合应用实例精解课 时2目标要求经过实例，综合应用指令，并锻炼全方面考虑加工工艺能力。知 识 点工艺方案、加工路线关 键 点加工路线教学进程设 计1确立题目；2帮助学生全方面分析工艺问题；3共同编程；4加工，并观察效果；5分析存在问题。教学方法讨论、探究（现场教学）教具引用数控线切割机床课后记述参考链接关键内容：加工图所表示工件，依据图纸要求尺寸，试编制ISO程序，和写出加工工艺和步骤。一、准备工作1依据图纸分析，要求加工工件为低压骨架下型腔（图中顶杆孔未画出），而且是一模两穴。工件材料为模具材料，而且在线切割加工之前进行热处理，硬度达成5258HRC。2材料准备 在切割加工前，型腔外形加工结束并确保尺寸精度和位置精度。考虑到工件在加工前淬火，所以穿丝孔应在未热处理前预制，可用4钻头完成；如有条件可在热处理完成后在电火花穿孔机上完成。（小顶杆孔只能在电火花穿孔机上加工）。3工件装夹和调整 采取桥式支撑装夹方法，压板夹具固定。在装夹时，两块垫铁各自斜放，使工件和垫铁留有间隙，方便电极丝位置确实定。用百分表找正调整工件，使工件底平面和工作台平行，工件直角侧面和工作台X、Y相互平行。4上丝、紧丝 和调垂直度 电极丝松紧适宜，用火花法调整电极丝垂直度，即电极丝和工件底平面（装夹面）垂直5电极丝位置调整 为了确保工件内形相对于外形位置精度和下型腔装配精度，我们必需使电极丝起始切割点在下型腔中心位置。电极丝位置调整采取火花四面找正。二、ISO编程1确定工艺基准和编程零点，选择工件底平面作为定位基准面，考虑确定电极丝位置方便，加工基准和设计基准统一，选择直角坐标系O1为工艺基准。编程零点选择有两种：（1）选择O1为整个切割图形编程零点，不过这种编程零点缺点是尺寸标注基准和编程基准不统一，造成编程繁琐，计算量大，编程轻易犯错。（2）分别选择O1 、O2、 O3为三个封闭内形编程零点。优点是尺寸标注基准和编程基准统一，编程方便简单。2确定穿丝点和加工次序，为方便预制穿丝孔和程序编制，选择O1 、O2、 O3为三个切割图样穿丝孔。加工次序为首先切割内形1，然后切割内形2，最终切割内形3。3确定加工路线（1）内形1：O1WWO1（2）内形2：O2ABCDEFGHIJKLMNOPAO2（3）内形3：O3abcdefghijklmnopaO34间隙赔偿量确实定 （1）依据技术要求，钼丝直径选为0.13mm。单边放电间隙为0.01，配合间隙为0.01mm。（2）间隙赔偿量凹 =r丝 +电-配=0.13/2+0.01-0.01=0.065mm。5程序编制以下：三、加工1选择加工电参数 依据工件厚度（20mm），表面粗糙度Ra值为1.63.2m选择电参数见下表。加工电参数峰值电流is /A脉冲宽度Ton/s脉冲间隔Toff/s加工速度mm/min-1144Ton/Toff=34252切割 准备工作全部结束后可按下该键进行切割。切割有两种方向，正向和反向，正向切割和编程切割方向一致，反向切割恰好和编程切割方向相反。切割过程中，可调整工作液流量大小，使工作液一直包住电极丝，切割稳定。切割过程中，可随时调整电参数，在确保尺寸精度和表面粗糙度前提下，提升加工效率。3加工注意事项（1）在加工过程中，发生短路时，控制系统会自动发出回退指令，开始作原切割路线回退运动，直到脱离短路状态，重新进入正常切割加工。（2）加工过程中，若发生断丝，此时控制系统立即停止运丝和工作液，控制系统发出两种实施方法指令：一是回到切割起始点，重新穿丝，这时可选择反向切割；二是在断丝位置穿丝，继续切割。（3）跳步切割过程中，穿丝时一定要注意电极丝是否在导轮中间，不然会发生断路，引发无须要麻烦。小结回顾准备工作、编程、加工各步骤内容。