第七讲-电火花线切割控制系统和编程技术课件.ppt

1、特种加工第六讲 线切割编程技术 和工艺指标影响因素一、线切割控制系统二、线切割数控编程三、工艺指标影响因素一、线切割控制系统（一）、控制系统的种类（一）、控制系统的种类1 1、按照加工要求，自动控制电极丝相对工件的运动轨迹、按照加工要求，自动控制电极丝相对工件的运动轨迹。2 2、自动控制伺服进给速度，保持额定的放电间隙，防、自动控制伺服进给速度，保持额定的放电间隙，防止开路和短路实现对工件形状和尺寸的加工止开路和短路实现对工件形状和尺寸的加工。数控编程和数控系统实现自动伺服控制一、线切割控制系统（一）、控制系统的作用（一）、控制系统的作用1 1、轨迹控制：轨迹控制：精确地控制电极丝相对于工件的

2、运动轨迹，精确地控制电极丝相对于工件的运动轨迹，使零件获得所需的形状和尺寸。使零件获得所需的形状和尺寸。2 2、加工的控制、加工的控制:根据放电间隙大小与放电状态控制进根据放电间隙大小与放电状态控制进给速度，使之与工件材料的蚀除速度相平衡，保持正给速度，使之与工件材料的蚀除速度相平衡，保持正常的稳定切割加工。常的稳定切割加工。一、线切割控制系统（二）、控制系统的原理（二）、控制系统的原理1 1、轨迹控制：、轨迹控制：终点判断偏差判别进给偏差计算N NY Y工程图形可以分解为直线，圆弧，及其组合工程图形可以分解为直线，圆弧，及其组合直线控制和圆弧轨迹控制，有逐点比较法，数字直线控制和圆弧轨迹控制

3、，有逐点比较法，数字积分法，矢量判别法，最小偏差法积分法，矢量判别法，最小偏差法一、线切割控制系统2 2、加工控制：、加工控制：（1 1）、进给速度控制：）、进给速度控制：保持平均放电间隙。保持平均放电间隙。（2 2）、短路回退：）、短路回退：消除短路、防止断丝。消除短路、防止断丝。（3 3）、间隙补偿：）、间隙补偿：保证配合间隙。保证配合间隙。（4 4）、图形的缩放、旋转和平移：）、图形的缩放、旋转和平移：简化编程。简化编程。（5 5）、适应控制：）、适应控制：实现高效率、高精度加工。实现高效率、高精度加工。（6 6）、自动找中心：）、自动找中心：（7 7）、信息显示：）、信息显示：二、线切

4、割数控编程数控线切割编程方法数控线切割编程方法 3B代码代码ISO代码代码多用于快走丝线切割多用于快走丝线切割(重点掌握重点掌握)多用于慢走丝线切割多用于慢走丝线切割二、线切割数控编程3B3B格式编制程序格式编制程序 BXBYBJGZ分隔分隔符号符号X坐坐标值标值分隔分隔符号符号Y坐坐标值标值分隔分隔符号符号计数计数长度长度计数计数方向方向加工加工指令指令注注:B B为分隔符，为分隔符，作用是将作用是将X X、Y Y、J J数码区分开来；数码区分开来；X X、Y Y为直线的终点或圆弧的起点（绝对）坐标；为直线的终点或圆弧的起点（绝对）坐标；J J为计数长度；为计数长度；G G为计数方向；为计数

5、方向；Z Z为加工指令（直线或圆弧）为加工指令（直线或圆弧）.二、线切割数控编程1.1.直线的直线的3B3B代码编程：代码编程：（1 1）x x，y y值的确定值的确定以直线的起点为原点以直线的起点为原点，建立正常的直角坐标系，建立正常的直角坐标系，x x，y y表示直线终点的坐标绝对值，表示直线终点的坐标绝对值，单位为单位为m m。在直线在直线3B3B代码中，代码中，x x，y y值主要是确定该直线的斜值主要是确定该直线的斜率，所以率，所以可将直线终点坐标的绝对值除以它们的最可将直线终点坐标的绝对值除以它们的最大公约数作为大公约数作为x x，y y的值的值，以简化数值。，以简化数值。若直线与

6、若直线与X X或或Y Y轴重合，为区别一般直线，轴重合，为区别一般直线，x x，y y均均可写作可写作0 0也可以不写。也可以不写。二、线切割数控编程(2)G(2)G的确定的确定(如右图所示如右图所示)|Ye|Xe|Ye|Xe|时，取时，取GyGy；|Xe|Ye|Xe|Ye|时，取时，取GxGx；|Xe|=|Ye|Xe|=|Ye|时，取时，取GxGx或或GyGy均可。均可。二、线切割数控编程（3 3）J J的确定的确定 计数长度是指被加工图形在计数方向上的投影长计数长度是指被加工图形在计数方向上的投影长度（即绝对值）的总和，度（即绝对值）的总和，以以mm为单位为单位。例例1:加工下图所示斜线加

7、工下图所示斜线OAOA，其终点为，其终点为A A（Xe,YeXe,Ye）,且且YeXe,YeXe,试确定试确定G G和和J J。因为因为|Ye|Xe|,OA|Ye|Xe|,OA斜线与斜线与X X轴夹角大于轴夹角大于4545时，计数方时，计数方向取向取Gy,Gy,斜线斜线OAOA在在Y Y轴上的投轴上的投影长度为影长度为YeYe，故，故J=YeJ=Ye。二、线切割数控编程(4)(4)加工指令加工指令Z Z的确定的确定(如下图所示如下图所示)直线加工指令直线加工指令 坐标轴上直线加坐标轴上直线加工指令工指令 二、线切割数控编程B17000 B5000 B017000 Gx L1例例2:2:加工下图

8、所示斜线加工下图所示斜线OA,OA,终终点点A A的坐标为的坐标为Xe=17mm,Ye=5mm,Xe=17mm,Ye=5mm,写出加工程序。写出加工程序。B B B021500 Gy L2 例例3:3:加工下图所示加工下图所示直线，其长度为直线，其长度为21.5mm,21.5mm,写出其程序。写出其程序。二、线切割数控编程2.2.圆弧的圆弧的3B3B代码编程：代码编程：（1 1）x x，y y值的确定值的确定以圆弧的圆心为原点以圆弧的圆心为原点，建立正常的直角坐标系，建立正常的直角坐标系，x x，y y表示圆弧起点坐标的绝对值，表示圆弧起点坐标的绝对值，单位为单位为mm。（2 2）G G的确定

9、的确定|Xe|Ye|Xe|Ye|时，取时，取Gy;Gy;|Ye|Xe|Ye|Xe|时，取时，取GxGx；|Xe|=|Ye|Xe|=|Ye|时，取时，取GxGx或或GyGy均可。均可。（3 3）J J的确定的确定圆弧编程中圆弧编程中J J的取值方法为：由计数方向的取值方法为：由计数方向G G确定投影方向确定投影方向:若若G=GxG=Gx，则将圆弧向，则将圆弧向X X轴投影；轴投影；若若G=GyG=Gy，则将圆弧向，则将圆弧向Y Y轴投影。轴投影。J J值为各个象限圆弧投影长度绝对值的和值为各个象限圆弧投影长度绝对值的和。二、线切割数控编程二、线切割数控编程(4)(4)加工指令加工指令Z Z的确定

10、的确定(如下图所示如下图所示)顺时针圆弧指令顺时针圆弧指令 二、线切割数控编程(5)(5)当加工起点在坐标轴时当加工起点在坐标轴时,加工指令加工指令Z Z的确定的确定(如下图所示如下图所示)逆时针圆弧指令逆时针圆弧指令顺时针圆弧指令顺时针圆弧指令二、线切割数控编程直线编程：把直线的起点作为坐标原点把直线的终点坐标值作为x,y，均取绝对值计数长度J，按计数方向Gx,Gy取该直线在x轴或y轴上的投影值。要和选计数方向一起考虑计数方向的选取原则。取此程序最后一步的轴向为计数方向。加工指令按直线走向和终点所在象限不同分为L1，L2,L3,L4。二、线切割数控编程圆弧编程：把圆弧的圆心做为坐标原点把圆弧

11、的起点坐标值作为x,y，均取绝对值计数长度J，按计数方向取x或y轴上的投影。计数方向取与圆弧重点时走向较平行的轴向作为计数方向。取终点坐标中绝对值较小的轴向作为计数方向。加工指令按第一步进入的象限可分为R1,R2,R3,R4二、线切割数控编程例例4:4:加工右图所示圆加工右图所示圆弧，加工起点弧，加工起点A A在第四在第四象限，终点象限，终点B(Xe,Ye)B(Xe,Ye)在在第一象限，试确定第一象限，试确定G G和和J J。因为加工终点靠近因为加工终点靠近Y Y轴，轴，|Ye|Xe|,|Ye|Xe|,计数计数方向取方向取Gx;Gx;计数长度为计数长度为各象限中的圆弧段在各象限中的圆弧段在X

12、X轴上投影长度的总和，轴上投影长度的总和，即即J=JX1+JX2J=JX1+JX2。二、线切割数控编程例例5:5:加工图所示圆弧，加工图所示圆弧，加工终点加工终点B(Xe,Ye),B(Xe,Ye),试确试确定定G G和和J J。因加工终点因加工终点B B靠近靠近X X轴，轴，|Xe|Ye|,|Xe|Ye|,故计数故计数方向取方向取GyGy，J J为各象限的为各象限的圆弧段在圆弧段在Y Y轴上投影长度轴上投影长度的总和的总和,即即J=Jy1+Jy2+Jy3J=Jy1+Jy2+Jy3。二、线切割数控编程例例6:6:加工如图所示圆弧，加工起点的坐标为加工如图所示圆弧，加工起点的坐标为A(-5,0),

13、A(-5,0),试编制程序。试编制程序。B5000 B B010000Gy SR2B5000 B B010000Gy SR2 例7 请写出下图所示轨迹的3B程序。图6-7 编程图形XJ1J4J3J2YY(a)A(30,40)B(40,30)J3J4B(40,30)X(b)J2J1A(30,40)解：对图(a)，起点为A，终点为B，J=J1+J2+J3+J4=10000+50000+50000+20000=130000故其3B程序为：B30000 B40000 B130000 GY NR1对图(b)，起点为B，终点为A，J=J1+J2+J3+J4=40000+50000+50000+30000=

14、170000故其3B程序为：B40000 B30000 B170000 GX SR4第第七讲讲 数控线切割编程数控线切割编程2、举例 第第七讲讲 数控线切割编程数控线切割编程程序为：B0B2000B2000GYL2;(引入、引出线OA)BOB10000B10000GYL2;(AB)B0B10000B20000GXNR4;(弧BC)BOB10000B10000GYL2;(CD)B30000B8040B30000GXL3;(DE)BOB23920B23920GYL4;(EF)B30000B8040B30000GXL4;(FA)B0B2000B2000GYL4;(OA)MJ;(结束符)例 用用3B代

15、码编制加工图代码编制加工图6-8(a)所示的线切割所示的线切割加工程序。已知线切割加工用的电极丝直径加工程序。已知线切割加工用的电极丝直径为为0.18 mm，单边放电间隙为，单边放电间隙为0.01 mm，图中，图中A点为穿丝孔，加工方向沿点为穿丝孔，加工方向沿ABCDEFGHA进行。进行。图6-8 线切割切割图形 GFEDCBHA80340R20(a)零件图(b)钼丝轨迹图GFHBACDE解解 (1)分析。现用线切割加工凸模状的零件分析。现用线切割加工凸模状的零件图，实际加工中由于钼丝半径和放电间隙图，实际加工中由于钼丝半径和放电间隙的影响，钼丝中心运行的轨迹形状如图的影响，钼丝中心运行的轨迹

16、形状如图6-8(b)中虚线所示，即加工轨迹与零件图相差中虚线所示，即加工轨迹与零件图相差一个补偿量，补偿量的大小为在加工中需一个补偿量，补偿量的大小为在加工中需要注意的是要注意的是EF圆弧的编程，圆弧圆弧的编程，圆弧EF(如图如图6-8(a)所示所示)与圆弧与圆弧EF(如图如图6-8(b)所示所示)有较有较多不同点，它们的特点比较如表多不同点，它们的特点比较如表6-3所示。所示。表6-3 圆弧EF和EF特点比较表 起点 起点所在象限 圆弧首先进入象限 圆弧经历象限 圆弧EF E X轴上 第四象限 第二、三象限 圆弧E F E 第一象限 第一象限 第一、二、三、四象限 (2)计算并编制圆弧计算并

17、编制圆弧EF的的3B代码。在图代码。在图6-8(b)中，最难中，最难编制的是圆弧编制的是圆弧EF，其具体计算过程如下：，其具体计算过程如下：以圆弧以圆弧EF的圆心为坐标原点，建立直角坐标系，则的圆心为坐标原点，建立直角坐标系，则E点的坐标为：点的坐标为：=0.1mm =。根据对称原理可得根据对称原理可得F的坐标为的坐标为(-19.900，0.1)。根据上述计算可知圆弧根据上述计算可知圆弧EF的终点坐标的的终点坐标的Y的绝对值的绝对值小，所以计数方向为小，所以计数方向为Y。圆弧圆弧EF在第一、二、三、四象限分别向在第一、二、三、四象限分别向Y轴投影得轴投影得到长度的绝对值分别为到长度的绝对值分别

18、为0.1 mm、19.9 mm、19.9 mm、0.1 mm，故，故J=40000。EYEX900.191.0)1.020(22圆弧圆弧EF首先在第一象限顺时针切割，故加首先在第一象限顺时针切割，故加工指令为工指令为SR1。由上可知，圆弧由上可知，圆弧EF的的3B代码为代码为(3)经过上述分析计算，可得轨迹形状的经过上述分析计算，可得轨迹形状的3B程序，如表程序，如表6-4所示。所示。E F B 19900 B 100 B 40000 G Y SR 1 表6-4 切割轨迹3B程序A B B 0 B 0 B 2900 G Y L 2 B C B 40100 B 0 B 40100 G X L 1

19、 C D B 0 B 40200 B 40200 G Y L 2 D E B 0 B 0 B 20200 G X L 3 E F B 19900 B 100 B 40000 G Y SR 1 F G B 20200 B 0 B 20200 G X L 3 G H B 0 B 40200 B 40200 G Y L 4 H B B 40100 B 0 B 40100 G X L 1 B A B 0 B 2900 B 2900 G Y L 4 例例6.3 用用3B代码编制加工图代码编制加工图6-9所示的凸模所示的凸模线切割加工程序，已知电极丝直径为线切割加工程序，已知电极丝直径为0.18 mm，单

20、边放电间隙为，单边放电间隙为0.01 mm，图中，图中O为为穿丝孔拟采用的加工路线穿丝孔拟采用的加工路线OEDCBAEO。图6-9 加工零件图OE穿丝孔1425DCBAR10R6解 经过分析，得到具体程序，如表6-5所示。表6-5 切割轨迹3B程序OE B 3900 B 0 B 3900 G X L 1 ED B 10100 B 0 B 14100 G Y NR 3 DC B 16950 B 0 B 16950 G X L 1 CB B 0 B 6100 B 12200 G X NR 4 BA B 16950 B 0 B 16950 G X L 3 AE B 8050 B 6100 B 141

21、00 G Y NR 1 EO B 3900 B 0 B 3900 G X L 3 3、编程中的补偿法 1）有公差尺寸的编程计算法）有公差尺寸的编程计算法 对于有公差尺寸的编程，一般采用中对于有公差尺寸的编程，一般采用中差尺寸编程。从大量统计表明，加工后的实差尺寸编程。从大量统计表明，加工后的实际尺寸大部分是在公差带的中值附近，因此际尺寸大部分是在公差带的中值附近，因此对标注有公差的尺寸，应采用中差尺寸编程。对标注有公差的尺寸，应采用中差尺寸编程。计算公式如下：计算公式如下：中差尺寸中差尺寸=基本尺寸基本尺寸+（上偏差（上偏差+下偏差）下偏差）/2 2）间隙补偿问题）间隙补偿问题 在数控线切割机

22、床上，电极丝的中心在数控线切割机床上，电极丝的中心轨迹和图纸上工件轮廓差别的补偿称为间轨迹和图纸上工件轮廓差别的补偿称为间隙补偿。它可以分为编程补偿和自动补偿。隙补偿。它可以分为编程补偿和自动补偿。编程补偿：按钼丝轨迹进行编程，把编程补偿：按钼丝轨迹进行编程，把间隙补偿考虑进去。间隙补偿考虑进去。自动补偿：按零件实际轮廓轨迹进行自动补偿：按零件实际轮廓轨迹进行编程，然后把需要补偿的量告诉数控系统，编程，然后把需要补偿的量告诉数控系统，进行自动补偿。进行自动补偿。影响线切割工艺指标因素电火花线切割加工，一般是作为工件加工电火花线切割加工，一般是作为工件加工中的最后工序。要达到加工零件的精度及中的

23、最后工序。要达到加工零件的精度及表面粗糙度要求，应合理控制线切割加工表面粗糙度要求，应合理控制线切割加工时的各种工艺因素（电参数、切割速度、时的各种工艺因素（电参数、切割速度、工件装夹等），同时还应安排好零件的工工件装夹等），同时还应安排好零件的工艺路线及线切割加工前的准备。有关线切艺路线及线切割加工前的准备。有关线切割加工的工艺准备和工艺过程如图割加工的工艺准备和工艺过程如图3-63所所示。示。特种加工分析图纸工艺准备线切割确定切割路线计算偏移量编制程序确定电极丝选择uy电参数穿丝孔加工机床的检查及调整分析图纸工艺准备线切割确定切割路线计算偏移量编制程序确定电极丝选择uy电参数穿丝孔加工机床

24、的检查及调整分析图纸工艺准备线切割确定切割路线计算偏移量编制程序确定电极丝选择uy电参数穿丝孔加工机床的检查及调整图3-63 线切割加工工艺过程影响线切割工艺指标因素 一一.线切割加工的主要工艺指标线切割加工的主要工艺指标切割速度：在保持一定的表面粗糙度的切割过程中，切割速度：在保持一定的表面粗糙度的切割过程中，单位时间内电极丝中心线在工件上切出的面积总和。单位时间内电极丝中心线在工件上切出的面积总和。单位：单位：mm2/min表面粗糙度：黑白相间的条纹。与工作液的供应状况表面粗糙度：黑白相间的条纹。与工作液的供应状况和蚀除物的排除有关。和蚀除物的排除有关。电极丝损耗量：高速走丝，电极丝切割电

25、极丝损耗量：高速走丝，电极丝切割10000mm2后后电极丝直径的减少量来表示。钼丝直径减小不大于电极丝直径的减少量来表示。钼丝直径减小不大于0.01mm。加工精度：工件的尺寸和形状精度，位置精度加工精度：工件的尺寸和形状精度，位置精度影响线切割工艺指标因素二二.电参数的影响电参数的影响脉冲宽度ti:一般为260us，分组脉冲及光整加工，0.5us脉冲间隔t0：48ti开路电压ui：引起放电峰值电流和放电加工间隙的改变。放电峰值电流ie：决定单脉冲能量的主要因素之一。放电波形：影响线切割工艺指标因素 三三.非电参数的影响非电参数的影响u电极丝及其移动速度对工艺指标的影响钼丝，耐损耗，抗拉强度高，

26、丝质不易变脆且较少断丝。u工件厚度及材料对工艺指标的影响加工铜，铝，淬火钢时，加工过程稳定，切割速度高加工不锈钢，磁钢，未淬火高碳钢时，稳定性差，切割速度低，表面质量不太好加工硬质合金时，比较稳定，切割速度较低，表面粗糙度小。u 预置进给速度对工艺指标的影响影响线切割工艺指标因素 四四.合理选择电参数合理选择电参数1.要求切割速度高时：空载电压高，短路电流大，脉冲宽度大2.要求表面粗糙度好时：分组波会较好3.要求电极丝损耗小时：选用前阶梯脉冲波形或脉冲前沿上升缓慢的波形4.要求切割厚工件时：选用矩形波，高电压，大电流，大脉冲的脉冲间隔可充分消电离影响线切割工艺指标因素 五五.合理调整变频进给的

27、方法合理调整变频进给的方法注意：不要认为变频进给的电路能自动跟踪工件的注意：不要认为变频进给的电路能自动跟踪工件的蚀除速度并始终维持某一放电间隙。蚀除速度并始终维持某一放电间隙。1.用示波器观察和分析加工状态的方法用示波器观察和分析加工状态的方法进给速度过高（过跟踪）空载电压波形消失，进给速度过高（过跟踪）空载电压波形消失，加工电压波形弱，短路电压波形浓加工电压波形弱，短路电压波形浓进给速度过低（欠跟踪）：空载电压波形浓，进给速度过低（欠跟踪）：空载电压波形浓，时而出现加工波形，短路波形出现较少时而出现加工波形，短路波形出现较少进给速度稍低（欠佳跟踪）：蚀除速度略高于进给速度稍低（欠佳跟踪）：蚀除速度略高于进给速度进给速度进给速度适宜（正常跟踪）：加工波形浓而稳进给速度适宜（正常跟踪）：加工波形浓而稳定定影响线切割工艺指标因素2.用电压表和电流表观察分析加工状态用电压表和电流表观察分析加工状态3.按加工电流和短路电流的比值按加工电流和短路电流的比值调节调节4.计算出不同空载电压时不同的计算出不同空载电压时不同的值值