浅析模具制造中的电火花加工技术
摘要：本文对模具制造中电火花加工技术的应用、加工中应考虑的影响因素、电火花加工的方法和加工精度的影响因素进行了分析，对模具制造中电火花加工技术的应用有重要的指导意义。
关键词：模具制造&
电火花加工&
模具精度&&&
电火花加工技术（Electric Discharge
Machining，EDM）是利用浸在工作液中的两极间脉冲放电时产生的电蚀作用蚀除导电材料的特种加工方法，在模具制造、不规则孔加工、窄缝加工和金属板材上切割零件等方面有着广泛的应用。在冲模、塑料模、锻模、压铸模和注射模等模具制造中，电火花加工技术有着独特甚至是不可替代的作用。比如在小型注射模制造中，尤其是成型产品复杂的模具，由于其型芯、滑块、镶件、斜销等零件的沟槽拐角多，精度要求高，用铣削加工方法难度大，工时多，而且很难达到精度要求，而用电火花加工技术可以很好地解决这些难题。本文对电火花加工技术在模具制造中的应用及相关问题进行分析，以更好促进电火花加工技术在模具制造中的应用。
电火花加工技术在模具制造中的应用及优缺点
电火花加工技术在模具制造中的应用
电火花加工是与机械加工完全不同的一种新工艺．随着工业生产的发展和科学技术的进步，具有高熔点、高硬度、高强度、高脆性、高粘性和高纯度等性能的新材料不断出现．具有各种复杂结构与特殊工艺要求的工件越来越多，这就使得传统的机械加工方法不能加工或难于加工．因此，人们除了进一步发展和完善机械加工方法之外，还努力寻求新的加工方法．电火花加工法能够适应生产发展的需要，并在应用中显示出很多优异性能，因此，得到了迅速发展和日益广泛的应用
电火花加工主要优点和局限性
电火花加工的主要优点：(1)适合任何难切削材料的加工；(2)可以加工特殊及复杂形状的表面和零件；(3)脉冲放电持续时间极短，放电时产生的热量传导扩散范围小，材料受热影响范围小；(4)可以改革工件结构，简化加工工艺，提高工件使用寿命，降低工人劳动强度．其局限性如下：(1)主要用于加工金属等导电材料，但在一定条件下也可以加工半导体和非导体材料；(2)一般加工速度较慢．但最近已有新的研究表明，采用特殊水基不燃性工作液进行电火花加工，其生产率提高；(3)存在电极损耗．但近年来粗加工时已能将电极相对损耗比降至0．1％以下，甚至更小．所以在加工中我们要了解其优缺点，做到扬长避短。
二．电火花加工主要考虑因素
电火花加工的工艺确定
模具零件在制造前，根据本身特点、加工要求来确定合理的加工工艺。一般来说，为了使模具零件在尽量短的时间内加工出来，减少加工成本，提高加工效率，所以在可能的情况下尽量选用铣削加工、线切割加工等工艺来加工零件。当在铣削加工、线切割加工等加工不到或工件有特殊要求的情况下才进行电火花加工，像在对于当刀具难于接触到的复杂表面，在需要深度切削的地方，在长径比特别高的地方，精密小型腔、窄缝、沟槽、拐角，不便于切削加工装夹，材料硬度又很高，规定了要提供火花纹表面等的加工场合，就要选用电火花加工。
工具电极的设计与制造
电火花加工首先要进行电极的设计、制造。当前计算机辅助设计与制造（CAD/CAM）技术已广泛应用于模具制造行业。那些高端的CAD/CAM
软件，像UG、Pro/E、、MasterCAM
等都提供了强大的电极设计、编程功能，减少了手工拆电极的繁琐工作，与传统的电极设计、制造相比，提高效率十几倍甚至几十倍。如下图
根据企业的工艺水平，考虑电极加工精度要求、加工成本等工艺要点来安排电极的制造工艺。目前模具企业已广泛使用加工中心来制造各种型面复杂的电极。加工中心比传统铣削加工速度快，全自动，重复生产的精度很高，可得到较复杂的形状。最近推出的高速加工中心，能胜任形状更复杂、精度要求更高类电极的制造，为制造电极提供了完美的技术解决方案。线切割加工也是很常用的一种电极加工方法，非常适合2D
电极的制造，可用来单独完成整个电极的制造，或者用于铣削制造电极的清角加工。另外，对于薄片类电极用机械切削加工很难进行，而使用线切割加工可以获得很高的加工效率和加工精度。使用慢走丝切割机床，可以加工有斜度、上下异形的复杂电极，获得很高的加工精度、表面质量。采用快速装夹定位系统来制造电极是电火花加工的一种先进工艺方法，它是将电极坯料装夹在加工机床的装夹系统上来制造，制造完成后，可直接将电极装于电火花机床的快速装夹系统上进行放电加工。给加工操作带来了很大的方便，提高了电极的制造效率、也保证了电极的装夹、定位精度。
工件、工具电极的装夹与校正
电火花加工将工件安装于工作台，并对工件进行校正。由于电火花加工中工具电极与工件并不接触，宏观作用力很小，所以工件装夹一般都比较简单。通常用永磁吸盘来装夹工件，为了适应各种不同工件加工的需求，还可使用其它工具来进行装夹，如：平口钳、导磁块、正弦磁台、角度导磁块等。工件装夹后要对其进行校正。以保证工件的坐标系方向与机床的坐标系方向一致。使用校表来校正工件是在实际加工中应用最广泛的校正方法。先进的数控电火花机床可使用托盘进行工件的自动换装。电极安装在机床主轴上，应使电极轴线与主轴轴线方向一致，保证电极与工件在垂直的情况下进行加工。电极的装夹方式有自动装夹和手动装夹两种。自动装夹电极是先进数控电火花机床的一项自动功能。它是通过机床的电极自动交换装和配套使用电极专用夹具来完成电极换装的，使用电极专用夹具可实现电极的自然校正，无需对电极进行校正或调整，能够保证电极与机床的正确位置关系，大大减少了电火花加工过程中装夹、重复调整的时间。手动装夹电极是指使用通用的电极夹具，通过可调节电极角度的夹头来校正电极，由人工完成电极装夹、校正操作。
加工定位方式
当工件和电极装夹、校正完成后，就需要将电极对准工件的加工位置，才能在工件上加工出准确的型腔。模具制造中电火花加工最常用的定位方式是利用电极基准中心与工件基准中心之间的距离来确定加工位置，称之为“四面分中”。利用电极基准中心与工件单边之间的距离确定加工位置的定位方式也比较常用，称之为“单边分中”。另外还有一些其它的定位方式。各种定位方式都是通过一定的方法来实现的。模具电火花加工操作中，通常运用电火花机床的接触感知功能来获得正确的加工位置。可以直接利用电极的基准面与工件的基准面进行接触感知实现定位。精密模具电火花加工采用基准球进行接触感知定位，点接触减少了误差，可实现较高精度的定位。另外还有千分表比较、放电定位等定位方法。使用快速装夹定位系统，可省却重复的定位操作，当配备动交换装装置时，则完全可以实现长时间无人操作的自动化加工，可有效地提升企业的竞争力。目前的数控电火花机床都具有自动找内中心、找外中心、找角、找单边等功能，这些功能只要输入相关的测量数值，即可方便地实现加工的定位，比手动定位要方便得多。
、电参数的配置
在完成校正、定位等基本操作以后，就要根据加工要求选择合理的电参数。电参数选择的好坏，直接影响加工的各项工艺指标。选用电参数最终目的是为了达到预定的加工尺寸和表面粗糙度值要求。一般是根据电极缩放量确定电参数，在控制放电间隙和摇动量中进行加工的。选用电参数时，基本上要考虑：电极数目、电极损耗、加工液处理、加工表面粗糙度值要求、电极缩放量、加工面积、加工深度等因素。粗加工选择的主要依据是电极缩放尺寸的大小。粗加工电极的缩放尺寸一般都比较大，可以选用其安全间隙接近电极缩放尺寸的电参数。精加工选择的主要依据是最终的表面粗糙度值要求，选用多组电参数，依次按放电能量从大到小进行摇动加工，达到表面粗糙度值和加工尺寸的要求。数控电火花机床有许多配置好的最佳成套电参数，在机床自动选择电参数时只要对所需要输入的条件准确输入，即可自动配置好电参数。机床配置的电参数一般能满足加工要求，操作简单，避免了加工过程中人为的干预。而传统电火花机床要求操作者具有丰富的工作经验，能够根据加工要求灵活配置电参数。
三、 电火花加工
&&& 1. 加工条件
电火花加工开始的加工条件应采取与加工面积相适应的加工电流。如果电流过大就会因放电热量而使电极产生异常损耗。另外，在精密加工中电极与工件多为薄形件，也会因放电热量而产生弯曲和毛刺，所以应根据实际需要限制电流值。加工条件虽然决定于表面粗糙度，但为使拐角冗达到最小，往往要选择放电间隙小、表面粗糙度较细的加工条件，这一点非常重要。此时的表面质量，因为成形品的观感非常重要，因此与光泽面相比，更倾向于希望获得看上去比较均质的梨皮面。
2. 加工方法
为减小拐角尺，必须将电极拐角尺部分的损耗控制到最小限度。通常的摇动加工，由于电极底面拐角不断的产生放电，棱边部分容易受到损耗，因此不能获得满意的拐角尺。为此，如图所示，在靠近棱之前不使产生放电而将电极下降，对着棱角斜向移动，当进行放电时只在拐角部分放电，这样就能使拐角达到最小化。
另外，作为拐角
实现最小化的方法，有如图所示的方法。如果电极是一种简单的形状，可在同一台机床上配置一块铜钨等材料的成形电极，借助电火花加工方法将电极底面修整成形。利用这种方法即使不使用多个电极也能将电极底面修整平坦，而且还能将拐角R修整到2
m以下。再者，因在同一台机床上进行修整，所以还有不存在更换电极时产生位置误差这一优点
&&四、电火花加工模具中精度问题分析及对策
加工精度影响因素
现代模具企业使用的电火花机床一般都是数显和数控的，机床本身的精度对加工精度起着主要影响．另外影响加工精度的因素还有：(1)放电间隙的大小及其一致性对加工精度的影响；(2)工具电极损耗对加工精度的影响；(3)工件结构形状对加工精度的影响．这些影响因素对工件的加工精度的影响是不能忽视的．
2. 模具中电加工精度质量问题分析及对策
（1）质量问题分析
型腔的尺寸误差&
用电火花加工时，其加工精度受机床、夹具、电极、放电参数、放电环境等诸多因素影响，仅电极而言，其尺寸精度和相对于型腔的位置精度，直接影响放电型腔的尺寸精度，如果设计电极时，只考虑电极的尺寸精度，而忽略电极在型腔加工中的位置精度和校正电极的基准，势必造成型腔尺寸误差和位置误差．因此，设计加工电极时，不仅要考虑电极的尺寸精度，还要考虑电极放电时的位置精度。
（2）针对放电加工中出现的问题提出的相应的解决措施
针对型腔的尺寸误差可以采用多电极加工法．多电极加工法是根据一个型腔在粗、半精、精加工中放电间隙不同的特点，采用几个相应尺寸缩放量的电极，完成一个型腔的粗、半精、精加工．1.用粗加工电极蚀除大量金属，2.再换半精加工电极完成粗加工到精加工的过渡加工，3.用精加工电极进行终精加工．可以根据型腔的几何形状把电极分解成主型腔电极和副型腔电极．此种加工方法仿形精度高，只要熟练掌握火花间隙，保证重复定位精度，就可以达到满意的工艺要求。
针对型孔清角圆角半径太大的问题，应加强对电极的要求。合理选择电极材料。电火花加工中，用得最多的电极材料是紫铜，其次是石墨，精密电火花加工根据需要可选用铜钨合金．虽然紫铜电极的熔点低、密度大、难以成形磨削，但其电火花加工性能好，加工稳定，电极相对损耗小，能保证较高的加工精度，使用范围广，容易制造出各种精密复杂的电极，经锻造后还可以做成加工其它型腔用的电极，材料利用率高，但在加工中不宜采用大电流．在长脉冲负极加工中，加工型腔经常选用石墨作为电极，磨削容易，密度小，并且它能吸附炭来补偿电极的损耗，尤其在脉冲大的情况下具有更小的电极损耗，可实现“高效率低损耗加工”．但由于它的机械强度差，制造精度难以保证，精加工时容易引起稳定电弧使工件烧伤，所以精加工时不宜选用石墨作为电极．铜钨合金与银钨合金价格昂贵，尤其是银钨合金，它们的加工性能稳定，电极损耗极小，特别适用于加工深槽、深腔及一些精度要求高的地方.
五、结束语：
电火花加工技术在模具制造中有着重要的作用，能够完成机械加工不能完成或难以完成的加工任务。电火花加工中，影响加工精度的因素较多，在生产过程中，如果根据零件的要求、电极与工件的材料、加工工艺等因素合理的选择电参数，就一定能够充分发挥该技术的优点，制造出高效率、高质量的模具。
已投稿到：
以上网友发言只代表其个人观点，不代表新浪网的观点或立场。数控电火花线切割机床的操作与加工
&&&&第7章 数控电火花线切割机床的操作与加工第7 章数控电火花线切割机 床的操作与加工返回总目录1.1第7章 数控电火花线切割机床的操作与加工教学提示：与机加工不同， 教学提示：与机加工不同，数控电火花线切割加工是直接利用电能与热能 对工件进行加工的。它可加工一般切削加工方法&&&&难以加工的各种导电材料， 对工件进行加工的。它可加工一般切削加工方法难以加工的各种导电材料，如 高硬、高脆、高韧、高热敏性的金属或半导体，在模具制造、 高硬、高脆、高韧、高热敏性的金属或半导体，在模具制造、成形刀具加工和 细微复杂零件的加工方面应用广泛。 细微复杂零件的加工方面应用广泛。 教学要求：本章应使学生了解数控电火花线切割机床的工作原理、结构、 教学要求：本章应使学生了解数控电火花线切割机床的工作原理、结构、 分类及加工对象等基本知识， 分类及加工对象等基本知识，熟悉数控电火花线切割加工的工艺流程与编程方 重点让学生掌握电火花线切割机床的工艺设计与加工操作技能。 法，重点让学生掌握电火花线切割机床的工艺设计与加工操作技能。1.2第7章 数控电火花线切割机床的操作与加工 本章内容● ● ● ● ● 7.1 7.2 7.3 7.4 7.5 数控电火花线切割机床概述 数控电火花线切割加工工艺处理 数控电火花线切割编程指令 数控电火花线切割机床的基本操作 零件加工实例1.3第7章 数控电火花线切割机床的操作与加工 7.1 数控电火花线切割机床概述数控电火花线切割加工(wire edm)既是数控加工也属特种加工 将电、 既是数控加工也属特种加工( 数控电火花线切割加工(wire cut edm)既是数控加工也属特种加工(将电、 化学等能量或其组合施加在工件的被加工部位上， 磁、声、光、化学等能量或其组合施加在工件的被加工部位上，从而实现材料被 去除、变形、改变性能或被镀覆等的非传统加工方法统称为特种加工) 去除、变形、改变性能或被镀覆等的非传统加工方法统称为特种加工)。常用于加 工冲压模具的凸、凹模、电火花成形机床的工具电极、工件样板、 工冲压模具的凸、凹模、电火花成形机床的工具电极、工件样板、工具量规和细 微复杂形状的小工件或窄缝等，并可以对薄片重叠起来加工以获得一致尺寸。 微复杂形状的小工件或窄缝等，并可以对薄片重叠起来加工以获得一致尺寸。自 20世纪50年代末开始应用以来 世纪50年代末开始应用以来， 20世纪50年代末开始应用以来，数控电火花线切割加工凭着自己独特的特点获得 了极其迅速的发展，已逐步成为一种高精度高自动化的加工方法。 了极其迅速的发展，已逐步成为一种高精度高自动化的加工方法。作为机加工的 重要补充之一，目前数控电火花线切割加工已被广泛应用于仪器、仪表、电子、 重要补充之一，目前数控电火花线切割加工已被广泛应用于仪器、仪表、电子、 汽车等各种制造行业。 汽车等各种制造行业。1.4第7章 数控电火花线切割机床的操作与加工 7.1 数控电火花线切割机床概述7.1.1 线切割机床的加工原理与特点1. 加工原理 电火花线切割加工简称“线切割” 它是利用移动的细金属丝(电极丝) 电火花线切割加工简称“线切割”。它是利用移动的细金属丝(电极丝)作为工 具电极，并在电极丝与工件间加以脉冲电压， 具电极，并在电极丝与工件间加以脉冲电压，利用脉冲放电的腐蚀作用对工件进行 切割加工的，其工作原理如图7.1所示。 7.1所示 切割加工的，其工作原理如图7.1所示。 电火花线切割加工时，电极丝接脉冲电源的负极， 电火花线切割加工时，电极丝接脉冲电源的负极，经导丝轮在走丝机构的控制 下沿电极丝轴向作往复(或单向)移动。工件接脉冲电源的正极， 下沿电极丝轴向作往复(或单向)移动。工件接脉冲电源的正极，安装在与床身绝缘 的工作台上，并随由控制电动机驱动的工作台沿加工轨迹移动。 的工作台上，并随由控制电动机驱动的工作台沿加工轨迹移动。1.5第7章 数控电火花线切割机床的操作与加工 7.1 数控电火花线切割机床概述在正负极之间施加脉冲电压，并不断喷注具有一定绝缘性能的工作液， 在正负极之间施加脉冲电压，并不断喷注具有一定绝缘性能的工作液， 当两电极间的间隙小到一定程度时，由于两电极的微观表面是凹凸不平， 当两电极间的间隙小到一定程度时，由于两电极的微观表面是凹凸不平，其 电场分布不均匀，离得最近凸点处的电场度最高，极间液体介质被击穿， 电场分布不均匀，离得最近凸点处的电场度最高，极间液体介质被击穿，形 成放电通道，电流迅速上升。在电场作用下，通道内的电子高速奔向阳极， 成放电通道，电流迅速上升。在电场作用下，通道内的电子高速奔向阳极， 正离子奔向阴极形成火花放电， 正离子奔向阴极形成火花放电，电子和离子在电场作用下高速运动时相互碰 撞，阳极和阴极表面分别受到电子流和离子流的轰击，使电极间隙内形成瞬 阳极和阴极表面分别受到电子流和离子流的轰击， 时高温热源，通道中心温度可达到10000℃以上， 10000℃以上 时高温热源，通道中心温度可达到10000℃以上，以致局部金属材料熔化和气 气化后的工作液和工件材料蒸气瞬间迅速膨胀，并具有爆炸的特性。 化。气化后的工作液和工件材料蒸气瞬间迅速膨胀，并具有爆炸的特性。在 这种热膨胀、热爆炸以及工作液冲压的共同作用下， 这种热膨胀、热爆炸以及工作液冲压的共同作用下，熔化和气化了的工件材 料被抛出放电通道，至此完成一次火花放电过程。此时两极间又产生间隙， 料被抛出放电通道，至此完成一次火花放电过程。此时两极间又产生间隙， 工作液也恢复绝缘强度。当下一个电脉冲来到时， 工作液也恢复绝缘强度。当下一个电脉冲来到时，继续重复以上火花放电过 这样在保持电极丝与工件之间恒定放电间隙的条件下， 程，这样在保持电极丝与工件之间恒定放电间隙的条件下，一边蚀除工件材 一边控制工件不断向电极丝进给就可沿预定轨迹逐步将工件切割成形。 料，一边控制工件不断向电极丝进给就可沿预定轨迹逐步将工件切割成形。1.6第7章 数控电火花线切割机床的操作与加工 7.1 数控电火花线切割机床概述图7.1 线切割加工工作原理 1—数控装置 2—储丝筒 3—控制电动机 4—导丝轮 5—电极丝 10— 11— 6—工件 7—喷嘴 8—绝缘板 9—脉冲电源 10—液压泵 11—工作液箱 由以上电火花线切割的加工原理可知，实现放电加工必须具备下列几个条件： 由以上电火花线切割的加工原理可知，实现放电加工必须具备下列几个条件： 必须使用脉冲电源，即必须是间歇性的脉冲火花放电； (1) 必须使用脉冲电源，即必须是间歇性的脉冲火花放电； 电极丝与工件的被加工表面之间必须保持一定间隙； (2) 电极丝与工件的被加工表面之间必须保持一定间隙； 必须在有一定绝缘性能的液体介质中进行。 (3) 必须在有一定绝缘性能的液体介质中进行。1.7第7章 数控电火花线切割机床的操作与加工 7.1 数控电火花线切割机床概述2. 加工特点 数控电火花线切割加工能加工采用机械加工方法无法加工或难以加 工的各种材料和复杂形状的工件，具有机械加工无法比拟的特点， 工的各种材料和复杂形状的工件，具有机械加工无法比拟的特点，具体 有以下几点： 有以下几点： 采用线状电极切割工件，无需制造特定形状的工具电极， (1) 采用线状电极切割工件，无需制造特定形状的工具电极，降低 工具电极的设计和制造费用，缩短了加工周期。 工具电极的设计和制造费用，缩短了加工周期。 直接利用电能进行脉冲放电加工，便于实现自动化控制。 (2) 直接利用电能进行脉冲放电加工，便于实现自动化控制。 加工时电极丝和工件不接触，两者之间宏观作用力极小， (3) 加工时电极丝和工件不接触，两者之间宏观作用力极小，无产 生毛刺和明显刀痕等缺陷，有利于加工低刚度零件及微细零件。 生毛刺和明显刀痕等缺陷，有利于加工低刚度零件及微细零件。 电极丝材料无须比工件材料硬，不受工件热处理状况限制， (4) 电极丝材料无须比工件材料硬，不受工件热处理状况限制，只 要是导电或半导电的材料都能进行加工。 要是导电或半导电的材料都能进行加工。1.8第7章 数控电火花线切割机床的操作与加工 7.1 数控电火花线切割机床概述加工中电极丝的损耗较小，加工精度高，无须刃磨刀具， (5) 加工中电极丝的损耗较小，加工精度高，无须刃磨刀具，缩短辅 助时间。 助时间。 切缝窄，材料利用率高，能有效节约贵重材料。 (6) 切缝窄，材料利用率高，能有效节约贵重材料。 采用乳化液或去离子水的工作液，不易引燃起火， (7) 采用乳化液或去离子水的工作液，不易引燃起火，可实现安全无 人运转，但工作液的净化和加工中产生的烟雾污染处理比较麻烦。 人运转，但工作液的净化和加工中产生的烟雾污染处理比较麻烦。 可加工锥度、上下截面异形体、 (8) 可加工锥度、上下截面异形体、形状扭曲的曲面体和球形体等零 但不能加工盲孔及纵向阶梯表面。 件，但不能加工盲孔及纵向阶梯表面。 (9) 加工后表面产生变质层，在某些应用中须进一步去除。 加工后表面产生变质层，在某些应用中须进一步去除。 加工速度较慢，大面积切割时花费工时长， (10) 加工速度较慢，大面积切割时花费工时长，不适合批量零件的 生产。 生产。1.9第7章 数控电火花线切割机床的操作与加工 7.1 数控电火花线切割机床概述7.1.2 线切割机床的组成数控电火花线切割机床主要由床身、工作台、走丝机构、锥度切割装置、 数控电火花线切割机床主要由床身、工作台、走丝机构、锥度切割装置、 立柱、供液系统、控制系统及脉冲电源等部分组成。 立柱、供液系统、控制系统及脉冲电源等部分组成。 床身是机床主机的基础部件，作为工作台、立柱、 (1) 床身是机床主机的基础部件，作为工作台、立柱、储丝筒等部件的支 承基础。 承基础。 工作台由工作台面、中拖板和下拖板组成。 (2) 工作台由工作台面、中拖板和下拖板组成。工作台面用以安装夹具和 切割工件，中拖板和下拖板是由步进电动机、变速齿轮、 切割工件，中拖板和下拖板是由步进电动机、变速齿轮、滚珠丝杆副和滚动导 向坐标驱动系统，完成工件切割的成形运动。 轨组成的一个x向、y向坐标驱动系统，完成工件切割的成形运动。工作台的移 动精度直接影响工件的加工质量， 动精度直接影响工件的加工质量，因此各拖板均采用滚珠丝杠传动副和滚动导 便于实现精确和微量移动，且运动灵活、平稳。 轨，便于实现精确和微量移动，且运动灵活、平稳。 走丝机构是电火花线切割机床的重要组成部分， (3) 走丝机构是电火花线切割机床的重要组成部分，用于控制电极丝沿z轴 方向进入与离开放电区域，其结构形式多样，根据走丝速度可分为快走丝机构 方向进入与离开放电区域，其结构形式多样， 和慢走丝机构。 和慢走丝机构。1.10第7章 数控电火花线切割机床的操作与加工 7.1 数控电火花线切割机床概述快走丝机构主要由储丝筒、走丝滑座、走丝电动机、张丝装置、 快走丝机构主要由储丝筒、走丝滑座、走丝电动机、张丝装置、丝架 和导轮等部件组成。 和导轮等部件组成。 储丝筒是缠绕并带动电极丝做高速运动的部件，安装在走丝滑座上， 储丝筒是缠绕并带动电极丝做高速运动的部件，安装在走丝滑座上， 电极丝一般采用钼丝，其传动系统如图7.2所示。 7.2所示 电极丝一般采用钼丝，其传动系统如图7.2所示。它采用钢制薄壁空心圆 柱体结构，装配后整体精加工制成，精度高、惯性小， 柱体结构，装配后整体精加工制成，精度高、惯性小，通过弹性联轴器由 走丝电动机直接带动高速旋转，走丝速度等于储丝筒直径上的线速度， 走丝电动机直接带动高速旋转，走丝速度等于储丝筒直径上的线速度，速 度可调，同时通过同步齿形带以— 度可调，同时通过同步齿形带以—定传动比带动丝杆旋转使走丝滑座沿轴 向移动。为使丝筒自动换向实现连续正、反向运动，走丝滑座上置有左、 向移动。为使丝筒自动换向实现连续正、反向运动，走丝滑座上置有左、 右行程限位挡块，当储丝筒轴向运动到接近电极丝供丝端终端时， 右行程限位挡块，当储丝筒轴向运动到接近电极丝供丝端终端时，行程限 位挡块碰到行程开关，立即控制储丝筒反转，使供丝端成为收丝端， 位挡块碰到行程开关，立即控制储丝筒反转，使供丝端成为收丝端，电极 丝则反向移动，如此循环即可实现电极丝的往复运动。 丝则反向移动，如此循环即可实现电极丝的往复运动。1.11第7章 数控电火花线切割机床的操作与加工 7.1 数控电火花线切割机床概述图7.2 快走丝机构的储丝筒传动系统 1—走丝电动机 2—联轴器 3—储丝筒 4—电极丝 5—轴承 10— 6—齿轮 7—同步齿形带 8—丝杠 9—床身螺母 10—走丝滑座1.12第7章 数控电火花线切割机床的操作与加工 7.1 数控电火花线切割机床概述快走丝机构的张丝装置由紧丝重锤、张紧轮和张丝滑块等构成。如图7.3所 快走丝机构的张丝装置由紧丝重锤、张紧轮和张丝滑块等构成。如图7.3所 7.3 紧丝重锤在重力作用下带动张丝滑块和张紧轮沿导轨产生预紧力作用， 示，紧丝重锤在重力作用下带动张丝滑块和张紧轮沿导轨产生预紧力作用，从 而使加工过程中电极丝始终处于拉紧状态，防止电极丝因松弛、 而使加工过程中电极丝始终处于拉紧状态，防止电极丝因松弛、抖动造成加工 不稳定或脱丝。 不稳定或脱丝。图7.3 快走丝机构的张丝装置组成 1—储丝筒 2—定滑轮 3—重锤 4—导轨 5—张丝滑块 10— 6—张紧轮 7—固定销孔 8—副导轮 9—导电块 10—主导轮1.13第7章 数控电火花线切割机床的操作与加工 7.1 数控电火花线切割机床概述慢走丝机构主要包括供丝绕线轴、伺服电动机恒张力控制装置、 慢走丝机构主要包括供丝绕线轴 、 伺服电动机恒张力控制装置 、 电极丝导 向器和电极丝自动卷绕机构。电极丝一般采用成卷的黄铜丝，可达数千米长、 向器和电极丝自动卷绕机构 。 电极丝一般采用成卷的黄铜丝 ， 可达数千米长 、 数十千克重，预装在供丝绕线轴上，为防止电极丝散乱， 数十千克重 ， 预装在供丝绕线轴上 ， 为防止电极丝散乱 ， 轴上装有力矩很小的 预张力电动机。如图7 所示，切割时电极丝的走行路径为： 预张力电动机。如图7.4所示，切割时电极丝的走行路径为：整卷的电极丝由供 丝绕线轴送出，经一系列轮组、恒张力控制装置、上部导向器引至工作台处， 丝绕线轴送出 ， 经一系列轮组 、 恒张力控制装置 、 上部导向器引至工作台处 ， 再经下部导向器和导轮走向自动卷绕机构，被拉丝卷筒和压紧卷筒夹住， 再经下部导向器和导轮走向自动卷绕机构 ， 被拉丝卷筒和压紧卷筒夹住 ， 靠拉 丝卷筒的等速回转使电极丝缓慢移动。在运行过程中，电极丝由丝架支撑， 丝卷筒的等速回转使电极丝缓慢移动 。 在运行过程中 ， 电极丝由丝架支撑 ， 通 过电极丝自动卷绕机构中两个卷筒的夹送作用，确保电极丝以一定的速度运行； 过电极丝自动卷绕机构中两个卷筒的夹送作用 ， 确保电极丝以一定的速度运行 ； 并依靠伺服电动机恒张力控制装置，在一定范围内调整张力， 并依靠伺服电动机恒张力控制装置 ， 在一定范围内调整张力 ， 使电极丝保持一 定的直线度，稳定地运行。电极丝经放电后就成为废弃物，不再使用， 定的直线度 ， 稳定地运行 。 电极丝经放电后就成为废弃物 ， 不再使用 ， 被送到 专门的收集器中或被再卷绕至收丝卷筒上回收。 专门的收集器中或被再卷绕至收丝卷筒上回收。1.14第7章 数控电火花线切割机床的操作与加工 7.1 数控电火花线切割机床概述锥度切割装置用于加工某些带锥度工件的内外表面， (4) 锥度切割装置用于加工某些带锥度工件的内外表面，在线切割机 床上广泛采用，其结构形式也有多种， 床上广泛采用，其结构形式也有多种，比较常见的是数控四轴联动锥度切 割装置。 割装置。它是由位于立柱头部的两个步进电动机直接与两个滑动丝杠相连 向坐标移动， 带动滑板做u向、v向坐标移动，与坐标工作台的x、y轴驱动构成数控四轴 联动，使电极丝倾斜一定的角度， 联动，使电极丝倾斜一定的角度，从而达到工件上各个方向的斜面切割和 上下截面形状异形加工的目的。进行锥度切割时，保持电极丝与上、 上下截面形状异形加工的目的。进行锥度切割时，保持电极丝与上、下部 导轮(或导向器)的两个接触点之间的直线距离一定， 导轮(或导向器)的两个接触点之间的直线距离一定，是获得高精度的重要 前提。为此， 轴设置功能以设置这种导向间距。 前提。为此，有的机床具有z轴设置功能以设置这种导向间距。1.15第7章 数控电火花线切割机床的操作与加工 7.1 数控电火花线切割机床概述图7.4 慢走丝机构的组成 m1—预张力电动机 m2—恒张力控制伺服电动机 m3—电极丝自动卷绕电动机 m1— m2— m3— 10— 1、9、10—压紧卷筒 2—滚筒 3—电极丝 4—供丝绕线轴 15— 恒张力控制轮11 11— 5、6、7、15—导轮 8—恒张力控制轮11—上导向器 12— 13— 14— 16— 17— 12—工件 13—下导向器 14—丝架 16—拉丝卷筒 17—废丝回收箱1.16第7章 数控电火花线切割机床的操作与加工 7.1 数控电火花线切割机床概述立柱是走丝机构、 轴和锥度切割装置的支承基础件， (5) 立柱是走丝机构、z轴和锥度切割装置的支承基础件，它的刚 度直接影响工件的加工精度。在立柱头部装有滑枕、滑板等部件， 度直接影响工件的加工精度。在立柱头部装有滑枕、滑板等部件，滑 枕通过手轮、 轴坐标移动， 枕通过手轮、齿轮及齿条可使其在滑板上作z轴坐标移动，它带动斜度 切割装置及上导轮部件上下移动，以适应对薄厚不同工件的加工。 切割装置及上导轮部件上下移动，以适应对薄厚不同工件的加工。 供液系统是线切割机床不可缺少的组成部分。 (6) 供液系统是线切割机床不可缺少的组成部分。电火花线切割 加工必须在有一定绝缘性能的液体介质中进行， 加工必须在有一定绝缘性能的液体介质中进行，以利于产生脉冲性的 火花放电。另外，线切割加工切缝窄且火花放电区的温度很高， 火花放电。另外，线切割加工切缝窄且火花放电区的温度很高，因此 排屑和防止电极丝烧断是非常重要的问题。加工时必须充分连续地向 排屑和防止电极丝烧断是非常重要的问题。 放电区域供给清洁的工作液，以保证脉冲放电过程持续稳定地进行。 放电区域供给清洁的工作液，以保证脉冲放电过程持续稳定地进行。1.17第7章 数控电火花线切割机床的操作与加工 7.1 数控电火花线切割机床概述工作液的主要作用是：及时排除其间的电蚀产物；冷却电极丝和工件； 工作液的主要作用是：及时排除其间的电蚀产物；冷却电极丝和工件；对放 电区消电离；冲刷导轮及导电块上的堆积物。 电区消电离；冲刷导轮及导电块上的堆积物。 工作液种类很多，常见的有乳化液、去离子水及煤油等。 工作液种类很多，常见的有乳化液、去离子水及煤油等。快走丝线切割时采 用的工作液一般是油酸钾皂乳化液，液压泵抽出储液箱里的工作液，流经上、 用的工作液一般是油酸钾皂乳化液，液压泵抽出储液箱里的工作液，流经上、下 被压送到加工区域，随后经坐标工作台中的回液管流回储液箱， 供液管 被压送到加工区域，随后经坐标工作台中的回液管流回储液箱，经分级 过滤后继续使用；慢走丝线切割时一般采用去离子水做工作液， 过滤后继续使用；慢走丝线切割时一般采用去离子水做工作液，即将自来水通过 离子交换树脂净化器去除水中的离子后供使用。 离子交换树脂净化器去除水中的离子后供使用。 控制系统是机床完成轨迹控制和加工控制的主要部件， (7) 控制系统是机床完成轨迹控制和加工控制的主要部件，现大多采用计算 机数控系统，其作用是控制电极丝相对工件的运动轨迹以及走丝系统、 机数控系统，其作用是控制电极丝相对工件的运动轨迹以及走丝系统、供液系统 的正常工作，并能按加工要求实现进给速度调整、接触感知、 的正常工作，并能按加工要求实现进给速度调整、接触感知、短路回退及间隙补 偿等控制功能。从进给伺服系统的类型来说， 偿等控制功能。从进给伺服系统的类型来说，快走丝电火花线切割机床大多采用 较简单的步进电动机开环系统， 较简单的步进电动机开环系统，慢走丝电火花线切割机床统则大多是伺服电动机 加码盘的半闭环系统， 加码盘的半闭环系统，仅在一些少量的超精密线切割机床上采用伺服电动机加磁 尺或光栅的全闭环系统。 尺或光栅的全闭环系统。1.18第7章 数控电火花线切割机床的操作与加工 7.1 数控电火花线切割机床概述脉冲电源是线切割机床最为关键的设备之一， (8) 脉冲电源是线切割机床最为关键的设备之一，对线切割加工的表面质 加工速度、加工过程的稳定性和电极丝损耗等都有很大影响。 量、加工速度、加工过程的稳定性和电极丝损耗等都有很大影响。采用脉冲 电源是因为放电加工必须是脉冲性、间歇性的火花放电， 电源是因为放电加工必须是脉冲性、间歇性的火花放电，而不能是持续性的 off内 电弧放电。如图7.5所示， 为脉冲周期， 7.5所示 电弧放电。如图7.5所示，t为脉冲周期，在脉冲间隔时间toff内，放电间隙 中的介质完成消电离，恢复绝缘强度， 中的介质完成消电离，恢复绝缘强度，使下一个脉冲能在两极间击穿介质放 off应为脉冲宽度 on的 倍以上。此外， 电，一般脉冲间隔toff应为脉冲宽度ton的5倍以上。此外，受加工表面粗糙 度和电极丝允许承载电流的限制，线切割加工总是采用正极性加工， 度和电极丝允许承载电流的限制，线切割加工总是采用正极性加工，即工件 接脉冲电源正极，电极丝接脉冲电源负极。 接脉冲电源正极，电极丝接脉冲电源负极。 常用的脉冲电源类型有晶体管脉冲电源、并联电容式脉冲电源、 常用的脉冲电源类型有晶体管脉冲电源、并联电容式脉冲电源、高频交 流式脉冲电源及自适应控制脉冲电源等。 流式脉冲电源及自适应控制脉冲电源等。图7.5 1.19脉冲周期波形第7章 数控电火花线切割机床的操作与加工 7.1 数控电火花线切割机床概述7.1.3 线切割机床的分类与加工对象1. 线切割机床分类 通常按电极丝的运行速度快慢， 通常按电极丝的运行速度快慢，线切割机床可分为快走丝线切割机 床和慢走丝线切割机床。快走丝线切割机床在我国应用广泛， 床和慢走丝线切割机床。快走丝线切割机床在我国应用广泛，具有结构 简单、操作方便、可维护性好，加工费用低、 简单、操作方便、可维护性好，加工费用低、占地面积小及性价比高等 特点；慢走丝线切割机床采用一次性电极丝，可多次切割， 特点；慢走丝线切割机床采用一次性电极丝，可多次切割，有利于提高 加工精度高和表面粗糙度，属于精密加工设备， 加工精度高和表面粗糙度，属于精密加工设备，它是国外生产和使用的 主流机种，已成为线切割机床的发展趋势。 主流机种，已成为线切割机床的发展趋势。表7-1列出了这两种机床的主 要区别。 要区别。1.20第7章 数控电火花线切割机床的操作与加工 7.1 数控电火花线切割机床概述表7-1 快走丝与慢走丝线切割机床对比机床类型 比较项目 走丝速度/(m/s) 走丝速度/(m/s) 电极丝材料 电极丝直径/mm 电极丝直径/mm 电极丝长度/mm 电极丝长度/mm 电极丝运行方式 电极丝张力 电极丝抖动 电极丝损耗 6～12 钼、铜钨合金、钼钨合金 铜钨合金、 0.04～0.25常用值0.12～ 0.04～0.25常用值0.12～0.20 常用值0.12 几百 往复供丝， 往复供丝，反复使用 固定 较大 加工(3～10)× 损耗0.01 0.01㎜ 加工(3～10)×104㎜2损耗0.01㎜ (3 快走丝线切割机床 慢走丝线切割机床 0.2左右 0.2左右 黄铜、 黄铜、镀锌材料 0.003～0.3常用值0.20 0.003～0.3常用值0.20 常用值 数千 单向供丝， 单向供丝，一次性使用 可调 较小 不计1.21第7章 数控电火花线切割机床的操作与加工 7.1 数控电火花线切割机床概述机床类型 比较项目 走丝机构 导丝方式 穿丝方式 切割次数 放电间隙(单边)/mm 放电间隙(单边)/mm 工作液 工作液电阻率/(kω/cm) 工作液电阻率/(kω/cm) 切割速度(mm 切割速度(mm2/min) 加工精度/mm 加工精度/mm 表面粗糙度r 表面粗糙度ra/m 重复定位精度/mm 重复定位精度/mm 较简单 导轮 手工 通常1 通常1次 0.01～ 0.01～0.03 乳化液、 乳化液、水基工作液 0.5～ 0.5～50 20～ 20～160 ±0.01～0.02 0.01～ 3.2～ 3.2～1.25 ±0.01 快走丝线切割机床 慢走丝线切割机床 较复杂 导向器 手工或自动 多次 0.01～ 0.01～0.08 去离子水、 去离子水、煤油 10～ 10～100 20～ 20～240 ±0.005～0.002 0.005～ 1.6～ 1.6～0.8 ±0.002此外， 此外，线切割机床可按电极丝位置分为立式线切割机床和卧式线切割机 按电极丝倾斜状态可分为直壁线切割机床与锥度线切割机床， 床，按电极丝倾斜状态可分为直壁线切割机床与锥度线切割机床，按工作液 供给方式分为冲液式线切割机床和浸液式线切割机床。 1.22 供给方式分为冲液式线切割机床和浸液式线切割机床。第7章 数控电火花线切割机床的操作与加工 7.1 数控电火花线切割机床概述2. 加工对象 数控电火花线切割加工为模具制造、 数控电火花线切割加工为模具制造、精密零件加工以及新产品试制开辟了一条新 的工艺途径，已在生产中获得广泛应用。 的工艺途径，已在生产中获得广泛应用。 1) 模具制造 适用于加工各种形状的冲模，通过调整不同的间隙补偿量， 适用于加工各种形状的冲模，通过调整不同的间隙补偿量，只需一次编程就可以 切割出凸模、凸模固定板、凹模及卸料板等，模具配合间隙、 切割出凸模、凸模固定板、凹模及卸料板等，模具配合间隙、加工精度通常都能达到 要求。此外，还可加工挤压模、粉末冶金模、弯曲模及塑压模等带有锥度的模具。 要求。此外，还可加工挤压模、粉末冶金模、弯曲模及塑压模等带有锥度的模具。 2) 电火花成形工具电极的加工 使用线切割机床制造电火花成形工具电极特别经济、方便。可加工穿孔加工用、 使用线切割机床制造电火花成形工具电极特别经济、方便。可加工穿孔加工用、带锥 度型腔加工用及微细复杂形状的电极，以及铜钨、银钨合金之类的电极材料。 度型腔加工用及微细复杂形状的电极，以及铜钨、银钨合金之类的电极材料。 3) 各种特殊材料和复杂形状零件的加工 电火花线切割可加工各种高硬度、高强度及高脆性的金属或半导体材料，如淬火钢、 电火花线切割可加工各种高硬度、高强度及高脆性的金属或半导体材料，如淬火钢、 工具钢、硬质合金及钛合金等。在零件制造方面，可用于各种型孔、特殊齿轮凸轮、 工具钢、硬质合金及钛合金等。在零件制造方面，可用于各种型孔、特殊齿轮凸轮、 样板、材料试验样件及成形刀具等复杂形状的零件以及微细件、异形件的加工。 样板、材料试验样件及成形刀具等复杂形状的零件以及微细件、异形件的加工。 此外，在试制新产品时，可直接用线切割加工某些零件，不需另行制造模具， 此外，在试制新产品时，可直接用线切割加工某些零件，不需另行制造模具，可 大大缩短试制周期，降低加工成本。 大大缩短试制周期，降低加工成本。1.23第7章 数控电火花线切割机床的操作与加工 7.2 数控电火花线切割加工工艺处理数控电火花线切割加工属于特种加工。为使工件达到图样规定的尺寸、 数控电火花线切割加工属于特种加工。 为使工件达到图样规定的尺寸、 形状、位置精度和表面粗糙度要求，在确定其加工工艺时， 形状、位置精度和表面粗糙度要求， 在确定其加工工艺时，应兼顾数控加 工和电火花加工的特点与要求，认真考虑、 工和电火花加工的特点与要求，认真考虑 、分析各种可能影响加工精度的 工艺因素，从而制定出合理的加工工艺方案。 工艺因素 ，从而制定出合理的加工工艺方案。以下是数控电火花线切割加 工工艺设计的几个主要内容。 工工艺设计的几个主要内容。1.24第7章 数控电火花线切割机床的操作与加工 7.2 数控电火花线切割加工工艺处理7.2.1 模坯准备线切割加工尤其在模具制造中通常是最后一道工序， 线切割加工尤其在模具制造中通常是最后一道工序，因此模坯材料的 选择与加工前的准备工序十分重要。 选择与加工前的准备工序十分重要。 模具工作零件一般采用锻造毛坯，其线切割加工常在淬火与回火后进行。 模具工作零件一般采用锻造毛坯，其线切割加工常在淬火与回火后进行。 由于受材料淬透性的影响，当大面积去除金属和切断加工时， 由于受材料淬透性的影响，当大面积去除金属和切断加工时，会使材料内 部残余应力的相对平衡状态遭到破坏而产生变形，影响加工精度， 部残余应力的相对平衡状态遭到破坏而产生变形，影响加工精度，甚至在 切割过程中造成材料突然开裂。为减少这种影响， 切割过程中造成材料突然开裂。为减少这种影响，在设计时除应选用锻造 性能好、淬透性好及热处理变形小的合金工具钢( cr12、cr12mov、 性能好、淬透性好及热处理变形小的合金工具钢(如cr12、cr12mov、 crwmn)作模具材料外 对模具毛坯锻造及热处理工艺也应正确进行。 作模具材料外， crwmn)作模具材料外，对模具毛坯锻造及热处理工艺也应正确进行。1.25第7章 数控电火花线切割机床的操作与加工 7.2 数控电火花线切割加工工艺处理模坯的准备工序是指凸模或凹模在线切割加工之前的全部加工工序。 模坯的准备工序是指凸模或凹模在线切割加工之前的全部加工工序。凹 模的准备工序包括下料；锻造；退火； 表面；划线；加工型孔、 模的准备工序包括下料；锻造；退火；铣(车)表面；划线；加工型孔、螺孔 销孔、穿丝孔；淬火；磨平面；退磁。 、销孔、穿丝孔；淬火；磨平面；退磁。凸模的准备工序可根据凸模的结构 特点，参照凹模的准备工序，将其中不需要的工序去掉即可。 特点，参照凹模的准备工序，将其中不需要的工序去掉即可。 对凹模类封闭形工件的加工，加工起始点必须选在材料实体之内。 对凹模类封闭形工件的加工，加工起始点必须选在材料实体之内。这就 需要在切割前预制工艺孔(即穿丝孔) 以便穿丝。对凸模类工件的加工， 需要在切割前预制工艺孔(即穿丝孔)，以便穿丝。对凸模类工件的加工，起 始点可以选在材料实体之外，这时就不必预制穿丝孔， 始点可以选在材料实体之外，这时就不必预制穿丝孔，但有时也有必要把起 始点选在实体之内而预制穿丝孔，这是因为坯件材料在切断时， 始点选在实体之内而预制穿丝孔，这是因为坯件材料在切断时，会在很大程 度上破坏材料内部应力的平衡状态，造成工件材料的变形，影响加工精度， 度上破坏材料内部应力的平衡状态，造成工件材料的变形，影响加工精度， 严重时甚至造成夹丝、断丝，使切割无法进行。 严重时甚至造成夹丝、断丝，使切割无法进行。1.26第7章 数控电火花线切割机床的操作与加工 7.2 数控电火花线切割加工工艺处理7.2.2 加工路线的选择对于电火花线切割加工， 对于电火花线切割加工，在选择加工路线时应尽量保持工件或毛坯的结构 刚性，以免因工件强度下降或材料内部应力的释放而引起变形， 刚性，以免因工件强度下降或材料内部应力的释放而引起变形，具体应注意以 下几点： 下几点： 切割凸模类工件应尽量避免从工件端面由外向里进刀， (1) 切割凸模类工件应尽量避免从工件端面由外向里进刀，最好从坯件预 制的穿丝孔开始加工，如图7.6所示。 制的穿丝孔开始加工，如图7.6所示。 7.6所示(a) 可以1.27(b) 较好 加工路线选择ⅰ 图7.6 加工路线选择ⅰ(c) 最好第7章 数控电火花线切割机床的操作与加工 7.2 数控电火花线切割加工工艺处理加工路线应向远离工件夹具的方向进行， (2) 加工路线应向远离工件夹具的方向进行，即将工件与其装夹部位分 离的部分安排在切割路线的末端。如图7.7(a) 7.7(a)， 离的部分安排在切割路线的末端。如图7.7(a)，若以o—a—d—c—b—a—o路 线切割， 点处工件的刚度就降低了， 线切割，则加工至d点处工件的刚度就降低了，容易产生变形而影响加工精度 为加工路线， ，若以o—a—b—c—d—a—o为加工路线，则整个加工过程中工件的刚度保持 较好，工件变形小，加工精度高； (b)由于是从 点引入， 较好，工件变形小，加工精度高；图(b)由于是从b点引入，则无论顺逆切割 工件变形都较大，加工精度也低。 ，工件变形都较大，加工精度也低。(a)1.28(b) 加工路线选择ⅱ 图7.7 加工路线选择ⅱ第7章 数控电火花线切割机床的操作与加工 7.2 数控电火花线切割加工工艺处理在一块毛坯上要切出两个以上工件时， (3) 在一块毛坯上要切出两个以上工件时，为减小变形应从不同的穿丝孔 开始加工，如图7.8所示。 7.8所示 开始加工，如图7.8所示。(a) 从同一个穿丝孔加工 (b) 从不同穿丝孔加工 加工路线选择ⅲ 图7.8 加工路线选择ⅲ 加工轨迹与毛坯边缘距离应大于5mm 见图7.8 5mm， 7.8， (4) 加工轨迹与毛坯边缘距离应大于5mm，见图7.8，以防因工件的结构强 度差而发生变形。 度差而发生变形。 避免沿工件端面切割，这样放电时电极丝单向受电火花冲击力， (5) 避免沿工件端面切割，这样放电时电极丝单向受电火花冲击力，使电 极丝运行不稳定，难以保证尺寸和表面精度。 极丝运行不稳定，难以保证尺寸和表面精度。1.29第7章 数控电火花线切割机床的操作与加工 7.2 数控电火花线切割加工工艺处理7.2.3 穿丝孔位置的确定穿丝孔是电极丝相对工件运动的起点，同时也是程序执行的起点， 穿丝孔是电极丝相对工件运动的起点，同时也是程序执行的起点，故也 称程序原点。 称程序原点。 穿丝孔应选在容易找正，并在加工过程中便于检查的位置。 (1) 穿丝孔应选在容易找正，并在加工过程中便于检查的位置。 切割凹模等零件的内表面时，一般穿丝孔位置也是加工基准， (2) 切割凹模等零件的内表面时，一般穿丝孔位置也是加工基准，其位 置还必须考虑运算和编程的方便，通常设置在工件对称中心较为方便， 置还必须考虑运算和编程的方便，通常设置在工件对称中心较为方便，但切 入行程较长，不适合大型工件采用。此时，为缩短切入行程， 入行程较长，不适合大型工件采用。此时，为缩短切入行程，穿丝孔应设置 在靠近加工轨迹的已知坐标点上，如图7.9 7.9上 点所示。 在靠近加工轨迹的已知坐标点上，如图7.9上b点所示。 在加工大型工件时，还应沿加工轨迹设置多个穿丝孔， (3) 在加工大型工件时，还应沿加工轨迹设置多个穿丝孔，以便发生断 丝时能就近重新穿丝，再切入断丝点。 丝时能就近重新穿丝，再切入断丝点。 (4) 在切割凸模需要设置穿丝孔时，其位置可选在加工轨迹的拐角附近 在切割凸模需要设置穿丝孔时， 以简化编程。 以简化编程。1.30第7章 数控电火花线切割机床的操作与加工 7.2 数控电火花线切割加工工艺处理图7.9 穿丝孔位置设置1.31第7章 数控电火花线切割机床的操作与加工 7.2 数控电火花线切割加工工艺处理7.2.4 切入点位置的确定由于线切割加工经常是封闭轮廓切割，所以切入点一般也是切出点。 由于线切割加工经常是封闭轮廓切割，所以切入点一般也是切出点。受加工过 程中存在各种工艺因素的影响，电极丝返回到起点时必然存在重复位置误差， 程中存在各种工艺因素的影响，电极丝返回到起点时必然存在重复位置误差，造成 加工痕迹，使精度和外观质量下降。为了避免或减少加工痕迹， 加工痕迹，使精度和外观质量下降。为了避免或减少加工痕迹，切入点应按下述原 则选定： 则选定： 被切割工件各表面的粗糙度要求不同时， (1) 被切割工件各表面的粗糙度要求不同时，应在粗糙度要求较低的面上选择 起点。 起点。 工件各面的粗糙度要求相同时，则尽量在截面图形的相交点上选择起点。 (2) 工件各面的粗糙度要求相同时，则尽量在截面图形的相交点上选择起点。 当图形上有若干个相交点时，尽量选择相交角较小的交点作为起点。 当图形上有若干个相交点时，尽量选择相交角较小的交点作为起点。当各交角相同 起点的优先选择顺序是：直线与直线的交点、直线与圆弧的交点、 时，起点的优先选择顺序是：直线与直线的交点、直线与圆弧的交点、圆弧与圆弧 的交点。 的交点。 对于工件各切割面既无技术要求的差异又没有形面的交点的工件， (3) 对于工件各切割面既无技术要求的差异又没有形面的交点的工件，切入点 尽量选择在便于钳工修复的位置上。例如，外轮廓的平面、半径大的弧面， 尽量选择在便于钳工修复的位置上。例如，外轮廓的平面、半径大的弧面，要避免 选择在凹入部分的平面或圆弧上。 选择在凹入部分的平面或圆弧上。 另外，工件切入处应干净，尤其对热处理工件， 另外，工件切入处应干净，尤其对热处理工件，切入处要去除积盐及氧化皮以保证 导电。 导电。1.32第7章 数控电火花线切割机床的操作与加工 7.2 数控电火花线切割加工工艺处理7.2.5 工件的装夹与找正1. 工件的装夹 电火花线切割是一种贯穿加工方法，因此， 电火花线切割是一种贯穿加工方法，因此，装夹工件时必须保证工件的 切割部位悬空于机床工作台行程的允许范围之内。 切割部位悬空于机床工作台行程的允许范围之内。一般以磨削加工过的面定 位为好，装夹位置应便于找正，同时还应考虑切割时电极丝的运动空间， 位为好，装夹位置应便于找正，同时还应考虑切割时电极丝的运动空间，避 免加工中发生干涉。与切削类机床相比，对工件的夹紧力不需太大， 免加工中发生干涉。与切削类机床相比，对工件的夹紧力不需太大，但要求 均匀。选用夹具时应尽可能选择通用或标准件，且应便于装夹， 均匀。选用夹具时应尽可能选择通用或标准件，且应便于装夹，便于协调工 件和机床的尺寸关系。如图7.10是几种常见的装夹方式。 7.10是几种常见的装夹方式 件和机床的尺寸关系。如图7.10是几种常见的装夹方式。1.33第7章 数控电火花线切割机床的操作与加工 7.2 数控电火花线切割加工工艺处理(a) 悬臂支撑方式装夹(b) 两端支撑方式装夹(c) 桥式支撑方式装夹 (d) 板式支撑方式装夹 图7.10 工件装夹方式1.34第7章 数控电火花线切割机床的操作与加工 7.2 数控电火花线切割加工工艺处理1) 悬臂支撑方式装夹 采用悬臂支撑方式装夹工件，装夹方便、通用性强， 采用悬臂支撑方式装夹工件，装夹方便、通用性强，但由于工件一端悬 易出现切割表面与工件上下平面间的垂直度误差。 伸，易出现切割表面与工件上下平面间的垂直度误差。一般仅在加工要求不 高或悬臂较短的情况下使用。 高或悬臂较短的情况下使用。 2) 两端支撑方式装夹 采用两端支撑方式装夹工件，装夹方便、稳定，定位精度高， 采用两端支撑方式装夹工件，装夹方便、稳定，定位精度高，但工件长 度要大于台面距离，不适于装夹小型工件。 度要大于台面距离，不适于装夹小型工件。 3) 桥式支撑方式装夹 这种方式是在工作台面上放置两条平行垫铁后再装夹工件，装夹方便、 这种方式是在工作台面上放置两条平行垫铁后再装夹工件，装夹方便、 灵活，通用性强，对大、 小型工件都适用。 灵活，通用性强，对大、中、小型工件都适用。 4) 板式支撑方式装夹 这种方式是根据常规工件的形状和尺寸大小，制作带有通孔与装夹螺孔 这种方式是根据常规工件的形状和尺寸大小， 的支撑板来装夹工件，装夹精度高，但通用性较差。 的支撑板来装夹工件，装夹精度高，但通用性较差。 此外，对于圆柱形工件，还可使用v形铁、分度头等辅助夹具； 此外，对于圆柱形工件，还可使用v形铁、分度头等辅助夹具；对于批量加工 工件，选用线切割专用夹具可大大缩短装夹与找正时间，提高生产效率。 工件，选用线切割专用夹具可大大缩短装夹与找正时间，提高生产效率。 1.35第7章 数控电火花线切割机床的操作与加工 7.2 数控电火花线切割加工工艺处理2. 工件找正 采用以上方式装夹工件，还必须配合找正法进行调整， 采用以上方式装夹工件，还必须配合找正法进行调整，才能使工件的 定位基准面分别与机床的工作台面和工作台的进给方向x 保持平行， 定位基准面分别与机床的工作台面和工作台的进给方向x、y保持平行，以 保证所切割的表面与基准面之间的相对位置精度。常用的找正方法有： 保证所切割的表面与基准面之间的相对位置精度。常用的找正方法有： 1) 用百分表找正 用磁力表架将百分表固定在丝架或其他位置上， 用磁力表架将百分表固定在丝架或其他位置上，百分表的测量头与工 件基面接触，往复移动工作台，按百分表指示值调整工件的位置， 件基面接触，往复移动工作台，按百分表指示值调整工件的位置，直至百 分表指针的偏摆范围达到所要求的数值。找正应在相互垂直的x 分表指针的偏摆范围达到所要求的数值。找正应在相互垂直的x、y、z三 个方向上进行。 个方向上进行。 2) 划线法找正 当工件切割轨迹与定位基准之间的相互位置精度要求不高时， 当工件切割轨迹与定位基准之间的相互位置精度要求不高时，可采用 划线法找正。利用固定在丝架上的划针对准工件上划出的基准线， 划线法找正。利用固定在丝架上的划针对准工件上划出的基准线，往复移 动工作台，目测划针与基准间的偏离情况，将工件调整到正确位置。 动工作台，目测划针与基准间的偏离情况，将工件调整到正确位置。1.36第7章 数控电火花线切割机床的操作与加工 7.2 数控电火花线切割加工工艺处理7.2.6 电极丝的选择与对刀1.371. 电极丝的选择 电极丝是线切割加工过程中必不可少的重要工具， 电极丝是线切割加工过程中必不可少的重要工具，合理选择电极丝是 保证加工稳定进行的重要环节。 保证加工稳定进行的重要环节。 电极丝材料应具有良好的导电性、 电极丝材料应具有良好的导电性、较大的抗拉强度和良好的耐电腐蚀 性能，且电极丝的质量应该均匀，直线性好，无弯折和打结现象。 性能，且电极丝的质量应该均匀，直线性好，无弯折和打结现象。快走丝 线切割机床上用的电极丝主要是钼丝和钨钼合金丝， 线切割机床上用的电极丝主要是钼丝和钨钼合金丝，尤以钼丝的抗拉强度 较高，韧性好，不易断丝，因而应用广泛。 较高，韧性好，不易断丝，因而应用广泛。钨钼合金丝的加工效果比钼丝 但抗拉强度较差，价格较贵，仅在特殊情况下使用； 好，但抗拉强度较差，价格较贵，仅在特殊情况下使用；慢走丝线切割机 床常使用黄铜丝，其加工表面粗糙度和平直度较好，蚀屑附着少， 床常使用黄铜丝，其加工表面粗糙度和平直度较好，蚀屑附着少，但抗拉 强度差，损耗大。 强度差，损耗大。 电极丝直径小，有利于加工出窄缝和内尖角的工件，但线径太细， 电极丝直径小，有利于加工出窄缝和内尖角的工件，但线径太细，能 够加工的工件厚度也将受限。因此，电极丝直径的大小应根据切缝宽窄、 够加工的工件厚度也将受限。因此，电极丝直径的大小应根据切缝宽窄、 工件厚度及凹角尺寸大小等要求进行选择。通常，若加工带尖角、 工件厚度及凹角尺寸大小等要求进行选择。通常，若加工带尖角、窄缝的 小型模具宜选用较细的电极丝； 小型模具宜选用较细的电极丝；若加工大厚度工件或大电流切割时应选较 粗的电极丝。 粗的电极丝。第7章 数控电火花线切割机床的操作与加工 7.2 数控电火花线切割加工工艺处理2. 对刀 线切割加工对刀即将电极丝调整到切割的起始坐标位置上， 线切割加工对刀即将电极丝调整到切割的起始坐标位置上，其调整方法有以 下几种： 下几种： 1) 目测法 对于加工要求较低的工件，在确定电极丝与工件基准间的相对位置时， 对于加工要求较低的工件，在确定电极丝与工件基准间的相对位置时，可以 直接利用目测或借助2 倍的放大镜来进行观察。如图7.11所示， 7.11所示 直接利用目测或借助2～8倍的放大镜来进行观察。如图7.11所示，当确认电极丝 与工件基准面接触或使电极丝中心与基准线重合后，记下电极丝中心的坐标值， 与工件基准面接触或使电极丝中心与基准线重合后，记下电极丝中心的坐标值， 再以此为依据推算出电极丝中心与加工起点之间的相对距离， 再以此为依据推算出电极丝中心与加工起点之间的相对距离，将电极丝移动到加 工起点上。 工起点上。1.38(a) 目测基准面 (b) 目测基准线 图7.11 目测法对刀第7章 数控电火花线切割机床的操作与加工 7.2 数控电火花线切割加工工艺处理2) 火花法 这种方法是利用电极丝与工件在一定间隙下发生火花放电来确定电极 丝的坐标位置的。如图7.12所示，调整时，启动高频电源， 7.12所示 丝的坐标位置的。如图7.12所示，调整时，启动高频电源，移动工作台使 工件的基准面逐渐靠近电极丝，在出现火花的瞬时， 工件的基准面逐渐靠近电极丝，在出现火花的瞬时，记下电极丝中心的相 应坐标值， 应坐标值，再根据电极丝半径值和放电间隙推算电极丝中心与加工起点之 间的相对距离，最后将电极丝移到加工起点。此法简单易行， 间的相对距离，最后将电极丝移到加工起点。此法简单易行，但往往因电 极丝靠近基准面时产生的放电间隙， 极丝靠近基准面时产生的放电间隙，与正常切割条件下的放电间隙不完全 相同而产生误差。 相同而产生误差。1.39图7.12 火花法对刀第7章 数控电火花线切割机床的操作与加工 7.2 数控电火花线切割加工工艺处理3) 接触感知法 这种方法是利用电极丝与工件基准面由绝缘到短路的瞬间， 这种方法是利用电极丝与工件基准面由绝缘到短路的瞬间，两者间电阻值突 然变化的特点来确定电极丝接触到了工件，并在接触点自动停下来， 然变化的特点来确定电极丝接触到了工件，并在接触点自动停下来，显示该点的 坐标，即为电极丝中心的坐标值。 坐标，即为电极丝中心的坐标值。目前装有计算机数控系统的线切割机床都具有 接触感知功能，用于电极丝定位最为方便。如图7.13所示，首先启动x( y)方向 7.13所示 x(或 接触感知功能，用于电极丝定位最为方便。如图7.13所示，首先启动x(或y)方向 接触感知．使电极丝朝工件基准面运动并感知到基准面，记下该点坐标， 接触感知．使电极丝朝工件基准面运动并感知到基准面，记下该点坐标，据此算 出加工起点的x( y)坐标 再用同样的方法得到加工起点的y( x)坐标 x(或 坐标， y(或 坐标， 出加工起点的x(或y)坐标，再用同样的方法得到加工起点的y(或x)坐标，最后将 电极丝移动到加工起点(x0 y0)。 (x0， 电极丝移动到加工起点(x0，y0)。1.40图7.13 接触感知法对刀第7章 数控电火花线切割机床的操作与加工 7.2 数控电火花线切割加工工艺处理此外，利用接触感知原理还可实现自动找孔中心， 此外，利用接触感知原理还可实现自动找孔中心，即让电极丝去接触感知孔 的四个方向，自动计算出孔的中心坐标，并移动到工件孔的中心。 的四个方向，自动计算出孔的中心坐标，并移动到工件孔的中心。工件内孔可为 圆孔或对称孔。如图7.14所示，启用此功能后，机床自动横向(x 7.14所示 (x轴 圆孔或对称孔。如图7.14所示，启用此功能后，机床自动横向(x轴)移动工作台 使电极丝与孔壁一侧接触，则此时当前点x坐标为x1，接着反方向移动工作台使 使电极丝与孔壁一侧接触，则此时当前点x坐标为x1， x1 电极丝与孔壁另一侧接触，此时当前点x坐标为x2 然后系统自动计算x x2， 电极丝与孔壁另一侧接触，此时当前点x坐标为x2，然后系统自动计算x方向中点 坐标，并使电极丝到达x方向中点位置x0；接着在y轴方向进行上述过程，最终使 坐标，并使电极丝到达x方向中点位置x0；接着在y轴方向进行上述过程， x0 电极丝定位在孔中心坐标(x0[x0=(x1+x2)/2] y0[y0=(y1+y2)/2])处 (x0[x0=(x1+x2)/2]， 电极丝定位在孔中心坐标(x0[x0=(x1+x2)/2]，y0[y0=(y1+y2)/2])处。1.41图7.14 自动找孔中心过程第7章 数控电火花线切割机床的操作与加工 7.2 数控电火花线切割加工工艺处理在使用接触感知法或自动找孔中心对刀时，为减小误差， 在使用接触感知法或自动找孔中心对刀时，为减小误差，特别要注 意以下几点： 意以下几点： 使用前要校直电极丝， (1) 使用前要校直电极丝，保证电极丝与工件基准面或内孔母线平 行； 保证工件基准面或内孔壁无毛刺、脏物， (2) 保证工件基准面或内孔壁无毛刺、脏物，接触面最好经过精加 工处理； 工处理； 保证电极丝上无脏物，导轮、导电块要清洗干净； (3) 保证电极丝上无脏物，导轮、导电块要清洗干净； 保证电极丝要有足够张力，不能太松，并检查导轮有无松动、 (4) 保证电极丝要有足够张力，不能太松，并检查导轮有无松动、 窜动等； 窜动等； 为提高定位精度，可重复进行几次后取平均值。 (5) 为提高定位精度，可重复进行几次后取平均值。1.42第7章 数控电火花线切割机床的操作与加工 7.2 数控电火花线切割加工工艺处理7.2.7 脉冲参数的选择脉冲参数主要包括脉冲宽度、脉冲间隙、峰值电流等电参数。 脉冲参数主要包括脉冲宽度、脉冲间隙、峰值电流等电参数。 在电火花线切割加工中， 在电火花线切割加工中，提高脉冲频率或增加单个脉冲的能量都能 提高生产率，但工件加工表面的粗糙度和电极丝损耗也随之增大。 提高生产率，但工件加工表面的粗糙度和电极丝损耗也随之增大。 因此，应综合考虑各参数对加工的影响，合理地选择脉冲参数， 因此，应综合考虑各参数对加工的影响，合理地选择脉冲参数，在 保证工件加工精度的前提下，提高生产率，降低加工成本。 保证工件加工精度的前提下，提高生产率，降低加工成本。 1) 脉冲宽度 脉冲宽度是指脉冲电流的持续时间，与放电能量成正比， 脉冲宽度是指脉冲电流的持续时间，与放电能量成正比，在其 他加工条件相同的情况下，脉冲宽度越宽切割速度就越高， 他加工条件相同的情况下，脉冲宽度越宽切割速度就越高，此时加 工较稳定，但放电间隙大，表面粗糙度大。相反脉冲宽度越小，加 工较稳定，但放电间隙大，表面粗糙度大。相反脉冲宽度越小， 工出的工件表面质量就越好，但切割效率就会下降。 工出的工件表面质量就越好，但切割效率就会下降。1.43第7章 数控电火花线切割机床的操作与加工 7.2 数控电火花线切割加工工艺处理2) 脉冲间隔 脉冲间隔是指脉冲电流的停歇时间，与放电能量成反比，其他条件不变， 脉冲间隔是指脉冲电流的停歇时间，与放电能量成反比，其他条件不变， 脉冲间隔越大，相当于降低了脉冲频率增加的单位时间内的放电次数， 脉冲间隔越大，相当于降低了脉冲频率增加的单位时间内的放电次数，使切割 速度下降，但有利于排除电蚀物，提高加工的稳定性。 速度下降，但有利于排除电蚀物，提高加工的稳定性。当脉冲间隔减小到一定 程度之后，电蚀物不能及时排除，放电间隙的绝缘强度来不及恢复， 程度之后，电蚀物不能及时排除，放电间隙的绝缘强度来不及恢复，破坏了加 工的稳定性，使切割效率下降。 工的稳定性，使切割效率下降。 3) 峰值电流 峰值电流是指放电电流的最大值。 峰值电流是指放电电流的最大值。峰值电流对切割速度的影响也就是单个 脉冲能量对加工速度的影响， 脉冲能量对加工速度的影响，它和脉冲宽度对切割速度和表面粗糙度的影响相 但程度更大些，放电电流过大，电极丝的损耗也随之增大易造成断丝。 似，但程度更大些，放电电流过大，电极丝的损耗也随之增大易造成断丝。 以上只是这些参数的基本选择方法，此外它与工件材料、工件厚度、 以上只是这些参数的基本选择方法，此外它与工件材料、工件厚度、进给 速度、走丝速度及加工环境等都有着密切的关系， 速度、走丝速度及加工环境等都有着密切的关系，需在实际加工过程中多加探 索才能达到比较满意的效果。 索才能达到比较满意的效果。1.44第7章 数控电火花线切割机床的操作与加工 7.2 数控电火花线切割加工工艺处理7.2.8 补偿量的确定由于线切割加工是一种非接触性加工，受电极丝与火花放电间隙的影响， 由于线切割加工是一种非接触性加工，受电极丝与火花放电间隙的影响， 如图7.15(a)所示，实际切割后工件的尺寸与工件所要求的尺寸不一致。 7.15(a)所示 如图7.15(a)所示，实际切割后工件的尺寸与工件所要求的尺寸不一致。为此编 程时就要对原工件尺寸进行偏置，利用数控系统的线径补偿功能， 程时就要对原工件尺寸进行偏置，利用数控系统的线径补偿功能，使电极丝实 际运行的轨迹与原工件轮廓偏移一定距离，如图7.15(b)所示， 7.15(b)所示 际运行的轨迹与原工件轮廓偏移一定距离，如图7.15(b)所示，这个距离即称为 单边补偿量f(或偏置量) 偏移的方向视电极丝的运动方向而定， f(或偏置量 单边补偿量f(或偏置量)。偏移的方向视电极丝的运动方向而定，分左偏与右偏 两种，编程时分别用g代码g41和g42表示。补偿量的计算公式为： 两种，编程时分别用g代码g41和g42表示。补偿量的计算公式为： g41 表示 f = d +δ 式中： ——电极丝直径 电极丝直径； 式中：d ——电极丝直径； ——单边放电间隙 通常δ 0.01～0.02mm。 单边放电间隙， δ——单边放电间隙，通常δ取0.01～0.02mm。1 21.45第7章 数控电火花线切割机床的操作与加工 7.2 数控电火花线切割加工工艺处理(a) 无补偿切割 (b) 带补偿切割 图7.15 电极丝运动轨迹与工件尺寸的关系 若当加工工件要求留有加工余量时，则补偿量的计算公式为： 若当加工工件要求留有加工余量时，则补偿量的计算公式为： f =1 d +δ+t 2式中： ——工件的后续加工余量 工件的后续加工余量。 式中：t ——工件的后续加工余量。 另外，在进行要求有配合间隙的冲裁模加工时，通过调整不同的补偿量， 另外，在进行要求有配合间隙的冲裁模加工时，通过调整不同的补偿量，可一 1.46 次编程实现凸模、凹模、凸模固定板及卸料板等模具组件的加工，节省编程时间。 次编程实现凸模、凹模、凸模固定板及卸料板等模具组件的加工，节省编程时间。第7章 数控电火花线切割机床的操作与加工 7.2 数控电火花线切割加工工艺处理7.2.9 工作液的选配电火花线切割加工中，工作液的选配是十分重要的问题。它对切割速度、 电火花线切割加工中，工作液的选配是十分重要的问题。它对切割速度、 表面粗糙度、加工稳定性、电极丝损耗等都有较大影响， 表面粗糙度、加工稳定性、电极丝损耗等都有较大影响，加工时必须注意正确 选配与调整。 选配与调整。 常用的工作液主要有乳化液和去离子水。对于快速走丝线切割加工， 常用的工作液主要有乳化液和去离子水。对于快速走丝线切割加工，目前 最常用的是乳化液。乳化液是由乳化油和工作介质配制而成的， 最常用的是乳化液。乳化液是由乳化油和工作介质配制而成的，工作介质可用 自来水，也可用蒸馏水、高纯水和磁化水，一般配比浓度(即体积分数) 5%～ 自来水，也可用蒸馏水、高纯水和磁化水，一般配比浓度(即体积分数)为5%～ 15%，加工中应按工件材料、 15%，加工中应按工件材料、工件厚度及工件表面质量要求等的不同进行调整 慢速走丝线切割加工，目前普遍使用去离子水。为了提高切割速度， ；慢速走丝线切割加工，目前普遍使用去离子水。为了提高切割速度，在加工 时还要加进有利于提高切割速度的导电液，以增加工作液的电阻率。例如， 时还要加进有利于提高切割速度的导电液，以增加工作液的电阻率。例如，加 工淬火钢应使电阻率在2 104ω·cm左右 左右， 工淬火钢应使电阻率在2×104ω·cm左右，加工硬质合金使电阻率控制在 30×104ω·cm左右 左右。 30×104ω·cm左右。1.47第7章 数控电火花线切割机床的操作与加工 数控电火花线切割编程指令c 7.3 数控电火花线切割编程指令c与其他数控机床一样， 与其他数控机床一样，数控电火花线切割机床也是按预先编制 好的数控程序来控制加工轨迹的。它所使用的指令代码格式有iso iso、 好的数控程序来控制加工轨迹的。它所使用的指令代码格式有iso、 3b或4b等 3b或4b等。目前的数控电火花线切割机床大都应用计算机控制数控系 统，采用iso格式，早期生产的机床常采用3b或4b格式。 采用iso格式，早期生产的机床常采用3b或4b格式。 iso格式 3b 格式1.48第7章 数控电火花线切割机床的操作与加工 数控电火花线切割编程指令c 7.3 数控电火花线切割编程指令c7.3.1 iso代码格式 iso代码格式数控电火花线切割机床所使用的iso代码编程格式与数控铣削类机床类 数控电火花线切割机床所使用的iso代码编程格式与数控铣削类机床类 iso 具体可按机床说明书定义使用， hckx320a型机床的 型机床的g 似，具体可按机床说明书定义使用，表7-2是hckx320a型机床的g、m功能定 下面重点介绍一下线径补偿与锥度加工编程指令。 义，下面重点介绍一下线径补偿与锥度加工编程指令。 表7-2代 g00 g01 g02 g03 g05 g06 g07 g08 g09 码hckx320a型机床g hckx320a型机床g、m代码功能定义 型机床功 能 代 g55 g56 g57 g58 g59 g80 g82 g84 g90 g91 码 功 能 工件坐标系2 工件坐标系2选择 工件坐标系3 工件坐标系3选择 工件坐标系4 工件坐标系4选择 工件坐标系5选择 工件坐标系5 工件坐标系6 工件坐标系6选择 接触感知 半程移动 微弱放电找正 绝对坐标 相对坐标移动) 快速定位 (移动) 直线插补 顺时针圆弧插补 (cw) 逆时针圆弧插补 (ccw)x轴镜像 y轴镜像 x、y轴交换轴镜像、 x轴镜像、y轴镜像 轴镜像， x轴镜像，x、y轴交换1.49g10y轴镜像，x、y轴交换 轴镜像，第7章 数控电火花线切割机床的操作与加工 数控电火花线切割编程指令c 7.3 数控电火花线切割编程指令c代 g11 g12 g40 g41 g42 g50 g51 g52 g54 码 功 能 代 g92 m00 m02 m05 m96 m97 m98 m99 码 功 建立工件坐标系 程序暂停 程序结束 接触感知解除 主程序调用文件程序 主程序调用文件结束 子程序调用 子程序调用结束 能 轴镜像， x、y 轴镜像，x、y 轴交换 取消镜像 取消线径补偿 线径左补偿 d补偿量 线径右补偿 d补偿量 撤销锥度 锥度左偏 a角度值 锥度右偏 a角度值 工件坐标系1 工件坐标系1选择1.50线径补偿指令(g41 g42、 (g41、 1. 线径补偿指令(g41、g42、g40) 指令格式： 指令格式： 左补偿， 后为补偿量f g41 d___ 左补偿，d后为补偿量f的值 右补偿， 后为补偿量f g42 d___ 右补偿，d后为补偿量f的值 g40 撤销补偿第7章 数控电火花线切割机床的操作与加工 数控电火花线切割编程指令c 7.3 数控电火花线切割编程指令c由上一节补偿量的确定可知，电火花线切割加工时， 由上一节补偿量的确定可知，电火花线切割加工时，为消除电极丝半 径和放电间隙对加工尺寸的影响，需在编程时进行对工件尺寸进行补偿， 径和放电间隙对加工尺寸的影响，需在编程时进行对工件尺寸进行补偿， 偏移方向应视电极丝的运动方向而定。如图7 16所示 对于凸模类工件， 所示， 偏移方向应视电极丝的运动方向而定。如图7.16所示，对于凸模类工件， 顺时针加工时使用g41，逆时针加工时使用g42；凹模类工件正好相反，顺 顺时针加工时使用g41，逆时针加工时使用g42；凹模类工件正好相反， 时针加工时使用g42，逆时针加工时使用g41。 时针加工时使用g42，逆时针加工时使用g41。(a) 加工凸模类工件 (b) 加工凹模类工件 图7.16 线径补偿指令1.51第7章 数控电火花线切割机床的操作与加工 数控电火花线切割编程指令c 7.3 数控电火花线切割编程指令c锥度加工指令(g51 g52、 (g51、 2. 锥度加工指令(g51、g52、g50) 指令格式： 指令格式： /锥度左偏 锥度左偏， g51 a___ /锥度左偏，a后锥度值 /锥度右偏 锥度右偏， g52 a___ /锥度右偏，a后锥度值 /撤销锥度 g50 /撤销锥度 当加工带有锥度的工件时， 当加工带有锥度的工件时，需使用锥度加工指令使电极丝偏摆一定角 若加工工件上大下小称为正锥，加工工件上小下大则称为负锥。 度。若加工工件上大下小称为正锥，加工工件上小下大则称为负锥。电极 丝的偏摆方向也应视电极丝的运动方向而定。如图7.17所示， 7.17所示 丝的偏摆方向也应视电极丝的运动方向而定。如图7.17所示，对于正锥加 顺时针加工时使用g51 逆时针加工时使用g52 负锥加工正好相反， g51， g52； 工，顺时针加工时使用g51，逆时针加工时使用g52；负锥加工正好相反， 顺时针加工时使用g52 逆时针加工时使用g51 g52， g51。 顺时针加工时使用g52，逆时针加工时使用g51。1.52第7章 数控电火花线切割机床的操作与加工 数控电火花线切割编程指令c 7.3 数控电火花线切割编程指令c(a) 正锥加工 图7.17 锥度加工指令(b) 负锥加工锥度加工编程时应以工件下底面尺寸为编程尺寸， 锥度加工编程时应以工件下底面尺寸为编程尺寸，工件上表面尺寸由所加工 锥度的大小自动决定。另外，在程序开头还必须输入下列参数，如图7.18所示。 7.18所示 锥度的大小自动决定。另外，在程序开头还必须输入下列参数，如图7.18所示。 (1) s——上导轮中心到工作台面的距离(通过机床z轴标尺观测得出)； s——上导轮中心到工作台面的距离(通过机床z轴标尺观测得出) ——上导轮中心到工作台面的距离 w——工作台面到下导轮中心的距离(机床固定值) ——工作台面到下导轮中心的距离 (2) w——工作台面到下导轮中心的距离(机床固定值)； h——工件厚度(通过实测得出) ——工件厚度 (3) h——工件厚度(通过实测得出)。1.53第7章 数控电火花线切割机床的操作与加工 数控电火花线切割编程指令c 7.3 数控电火花线切割编程指令c图7.18 锥度加工编程参数 注意：在进行线径补偿和锥度加工编程时， 退刀线程序段必须采用g01 注意：在进行线径补偿和锥度加工编程时，进、退刀线程序段必须采用g01 直线插补指令，并且进刀线与退刀线方向不能和第一条路径重合或夹角过小。 直线插补指令，并且进刀线与退刀线方向不能和第一条路径重合或夹角过小。1.54第7章 数控电火花线切割机床的操作与加工 数控电火花线切割编程指令c 7.3 数控电火花线切割编程指令c3.编程举例 3.编程举例 如图7.19所示，加工一底面为16mm16mm见方的四棱台(上小下大) 锥度a 7.19所示 16mm16mm见方的四棱台 如图7.19所示，加工一底面为16mm16mm见方的四棱台(上小下大)，锥度a = 工件厚度h 50mm， 90mm， 60mm， 0.18mm， 4°，工件厚度h = 50mm，s = 90mm，w = 60mm，电极丝直径 φ = 0.18mm， 0.01mm，试编写其加工程序。 放电间隙 δ = 0.01mm，试编写其加工程序。图7.191.55iso格式编程实例 iso格式编程实例第7章 数控电火花线切割机床的操作与加工 数控电火花线切割编程指令c 7.3 数控电火花线切割编程指令c以图中o点为加工起点，oa为进刀线，按顺时针方向加工。工件上小下大， 以图中o点为加工起点，oa为进刀线，按顺时针方向加工。工件上小下大，故 为进刀线 锥度指令使用g52 补偿指令使用g41 补偿量f g52， g41， 0.18/2+0.01=0.1mm。 锥度指令使用g52，补偿指令使用g41，补偿量f = 0.18/2+0.01=0.1mm。 程序清单： 程序清单： g92 x0 y0 建立工件坐标系 w=60000 h=50000 工件厚度 s=90000 右偏摆，角度4 g52 a4 右偏摆，角度4° g41 d100 左补偿 ，f=0.18/2+0.01=0.1 g01 x5000 y0 进刀线 g01 x g01 x2 yg01 x21000 y-8000 yg01 x5000 y-00 y0 g50 撤销锥度 g40 撤销补偿 g01 x0 y0 退刀线 1.56 m02 程序结束第7章 数控电火花线切割机床的操作与加工 数控电火花线切割编程指令c 7.3 数控电火花线切割编程指令c3b、4b代码格式 7.3.2 3b、4b代码格式3b、4b格式结构比较简单，是我国早期电火花线切割机床常使用的编程格式， 3b、4b格式结构比较简单，是我国早期电火花线切割机床常使用的编程格式， 格式结构比较简单 目前仍在沿用，其中4b格式带有间隙补偿和锥度加工功能。下面对3b 4b格式带有间隙补偿和锥度加工功能 3b代码格式作一 目前仍在沿用，其中4b格式带有间隙补偿和锥度加工功能。下面对3b代码格式作一 些简单介绍。 些简单介绍。 1. 编程格式 3b指令编程采用 指令编程采用“ 指令3b”格式： 3b”格式 z，其中： 3b指令编程采用“5指令3b”格式：b x b y b j g z，其中： ——分隔符 用来将x 分隔符， b——分隔符，用来将x、y、j数值区分开来 ——x x、y——x、y坐标的绝对值 ——加工轨迹的计数长度 j——加工轨迹的计数长度 ——加工轨迹的计数方向 g——加工轨迹的计数方向 ——加工指令 z——加工指令1.57第7章 数控电火花线切割机床的操作与加工 数控电火花线切割编程指令c 7.3 数控电火花线切割编程指令c1) 坐标值与坐标原点 坐标值x 为直线段终点或圆弧起点坐标的绝对值，单位为。3b指令对每 坐标值x、y为直线段终点或圆弧起点坐标的绝对值，单位为。3b指令对每 一直线段或圆弧建立一个基本的相对坐标，加工直线段时， 一直线段或圆弧建立一个基本的相对坐标，加工直线段时，坐标原点设在该线 段的起点， 为该线段的终点坐标值或其斜率， 段的起点，x、y为该线段的终点坐标值或其斜率，对于与坐标轴平行的直线段 取零，且可省略不写；加工圆弧时，以圆弧的圆心为坐标原点， ，x、y取零，且可省略不写；加工圆弧时，以圆弧的圆心为坐标原点，x、y为 该圆弧的起点坐标值。 该圆弧的起点坐标值。 2) 计数长度 计数长度是指加工轨迹(直线或圆弧) 计数长度是指加工轨迹(直线或圆弧)在计数方向坐标轴上投影的绝对值总 亦以为单位，一般计数长度j应为6 不够的前面补零。 和，亦以为单位，一般计数长度j应为6位，不够的前面补零。 3) 计数方向 计数方向是计数时选择作为投影轴的坐标轴方向。记作gx gy。 gx或 计数方向是计数时选择作为投影轴的坐标轴方向。记作gx或gy。无论是直 线还是圆弧加工，计数方向均按终点位置确定。 线还是圆弧加工，计数方向均按终点位置确定。1.58第7章 数控电火花线切割机床的操作与加工 数控电火花线切割编程指令c 7.3 数控电火花线切割编程指令c(1) 直线加工 如图7.20(a)，加工直线段的终点靠近哪个轴，计数方向就 如图7.20(a)，加工直线段的终点靠近哪个轴， 7.20(a) 取该轴。若终点正好处在与坐标轴成45 45° 计数方向取x 轴均可。 取该轴。若终点正好处在与坐标轴成45°时，计数方向取x、y轴均可。即： gx； gy； gx或gy。 |x|&|y| 时，取gx；|y|&|x| 时，取gy；|x|=|y| 时，取gx或gy。 如图7.20(b) 加工圆弧的终点靠近哪个轴， 7.20(b)， (2) 圆弧加工 如图7.20(b)，加工圆弧的终点靠近哪个轴，计数方向就取 另一轴。若终点正好处在与坐标轴成45 45° 计数方向取x 轴均可。 另一轴。若终点正好处在与坐标轴成45°时，计数方向取x、y轴均可。即： gy； gx； gx或gy。 |x|&|y| 时，取gy；|y|&|x| 时，取gx；|x|=|y| 时，取gx或gy。1.59(a) 直线加工 (b) 圆弧加工 图7.20 计数方向的区域分布第7章 数控电火花线切割机床的操作与加工 数控电火花线切割编程指令c 7.3 数控电火花线切割编程指令c4) 加工指令 加工指令ｚ用来确定轨迹形状、起点或终点所在象限及加工方向等信息，共 加工指令ｚ用来确定轨迹形状、起点或终点所在象限及加工方向等信息， 12种加工指令 种加工指令。 有12种加工指令。 直线加工指令共有四种，由直线段终点位置确定。如图7.21(a)所示， 7.21(a)所示 (1) 直线加工指令共有四种，由直线段终点位置确定。如图7.21(a)所示， 当直线段的终点位于第ⅰ象限或坐标轴+x上时，记作l1 +x上时 l1； 当直线段的终点位于第ⅰ象限或坐标轴+x上时，记作l1；当直线段的终点位于第 象限或坐标轴+y上时，记作l2 当直线段的终点位于第ⅲ象限或坐标轴－ +y上时 l2； ⅱ象限或坐标轴+y上时，记作l2；当直线段的终点位于第ⅲ象限或坐标轴－x上 记作l3 当直线段的终点位于第ⅳ象限或坐标轴－ 上时，记作l4 l3； l4。 时，记作l3；当直线段的终点位于第ⅳ象限或坐标轴－y上时，记作l4。 圆弧加工指令共有八种，由圆弧起点位置与加工方向确定。 (2) 圆弧加工指令共有八种，由圆弧起点位置与加工方向确定。如图 7.21(b)所示 所示， 7.21(b)所示， 顺时针圆弧加工，当圆弧起点位于第ⅰ象限或坐标轴+y +y时 记作sr1 sr1， 顺时针圆弧加工，当圆弧起点位于第ⅰ象限或坐标轴+y时，记作sr1，其他 依次类推，分别记作sr2 sr3、sr4；逆时针圆弧加工，当圆弧起点位于第ⅰ sr2、 依次类推，分别记作sr2、sr3、sr4；逆时针圆弧加工，当圆弧起点位于第ⅰ象 限或坐标轴+x +x时 记作nr1 其他依次类推，分别记作nr2 nr3、nr4。 nr1， nr2、 限或坐标轴+x时，记作nr1，其他依次类推，分别记作nr2、nr3、nr4。1.60第7章 数控电火花线切割机床的操作与加工 数控电火花线切割编程指令c 7.3 数控电火花线切割编程指令c(a) 直线加工 (b) 圆弧加工 图7.21 加工指令的区域分布1.61第7章 数控电火花线切割机床的操作与加工 数控电火花线切割编程指令c 7.3 数控电火花线切割编程指令c2. 编程举例 如图7.22(a)所示，加工直线段ab 终点b坐标x 7.22(a)所示 ab， 3mm， 5mm， (1) 如图7.22(a)所示，加工直线段ab，终点b坐标x = －3mm，y = 5mm， 试写出其3b编程指令。 3b编程指令 试写出其3b编程指令。 以起点a为坐标原点，因终点b坐标|5000| |5000|＞ 3000|，计数方向取gy gy， 以起点a为坐标原点，因终点b坐标|5000|＞|－3000|，计数方向取gy，计 数长度j则为b点的纵坐标， 5000，又因终点b位于第ⅱ象限， 数长度j则为b点的纵坐标，即j = 5000，又因终点b位于第ⅱ象限，故该直线段 的编程指令为： 的编程指令为： b5000gyl2(a)1.62(b) 图7.22 3b格式编程实例 3b格式编程实例第7章 数控电火花线切割机床的操作与加工 数控电火花线切割编程指令c 7.3 数控电火花线切割编程指令c(2) 如图7.22(b)所示，加工半径5mm的圆弧pq，起点p坐标为(－5，0)，终点q 如图7.22(b)所示，加工半径5mm的圆弧pq，起点p坐标为( 0)，终点q 7.22(b)所示 5mm的圆弧pq 坐标为(3 4)，试写出其3b编程指令。 (3， 3b编程指令 坐标为(3，4)，试写出其3b编程指令。 以圆心o为坐标原点，因终点q坐标|4000| |3000|，计数方向取gx |4000|＞ gx， 以圆心o为坐标原点，因终点q坐标|4000|＞|3000|，计数方向取gx，计数长度 则为圆弧pq pq在 轴上投影的绝对值总和， =00=13000，又因起点p j则为圆弧pq在x轴上投影的绝对值总和，即j =00=13000，又因起点p 位于－ 轴上，故该圆弧的编程指令为： 位于－x轴上，故该圆弧的编程指令为： b000gxnr3 以上介绍了数控电火花线切割加工的部分编程指令，如遇一些计算烦琐、 以上介绍了数控电火花线切割加工的部分编程指令，如遇一些计算烦琐、手工 编程困难或手工无法编出的程序时，则往往采用自动编程。编程人员只需用cad cad功 编程困难或手工无法编出的程序时，则往往采用自动编程。编程人员只需用cad功 能绘出工件的几何图形，然后利用cam功能设置工件坐标系零点、穿丝点、 cam功能设置工件坐标系零点 能绘出工件的几何图形，然后利用cam功能设置工件坐标系零点、穿丝点、加工路 电极丝直径、补偿量等工艺参数， 线、电极丝直径、补偿量等工艺参数，计算机就可自动完成电极丝运动轨迹数据的 计算，并生成nc代码(iso 3b格式 nc代码(iso或 格式) 使得一些计算烦琐、 计算}