数控电火花线切割机床的程序编制课程教案.docx
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数控电火花线切割机床的程序编制课程教案
College
课程名称
数控编程
教学主题
数控电火花线切割机床的程序编制
授课班级
授课时间
授课地点
教学目标:
掌握线切割机床程序编制工艺准备的内容及基本方法。
掌握3B、4B、ISO指令编程
职业技能教学点：
线切割加工工艺的特点、取件位置及切割路线3B、4B、ISO指令编程
教学设计：
教学手段：
讲解、举例、启发式、多媒体教学
教学过程
教学内容与板书
备注
第六章数控电火花线切割机床的程序编制
第一节编程前的工艺准备一、数控电火花线切割机床的简介
1、机床的基本组成数控电火花线切割机床由工作台、走丝机构、供液系统、脉冲电源、和控制系统（控制柜）等五大部分组成。
宜宾职业技术学院教案YibinVocational&TechnicalCollege
教学内容与板书
备注
1）工作台又称切割台，由工作台面、中拖板和下拖板组成。
下图）
图1
2）走丝机构走丝机构主要由贮丝筒、走丝电动机、丝架和导轮组成。
图2自动张紧式线切割走丝机构
3）供液系统供液系统是为机床的切割加工提供足够、合适的工作液。
工作液的种类很多，有煤油、乳化液、去离子水、蒸馏水、洗涤液、酒精等。
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教学内容与板书
备注
图3快走丝线切割机床工作液循环系统
4）脉冲电源
图4
2、工作过程
宜宾职业技术学院教案YibinVocational&TechnicalCo
llege
教学内容与板书
备注
3、主要技术指标
1.工作台尺寸
2.最大加工厚度
3.X、Y轴行程
4.最大切割锥度
5.定位精度
6.最大加工电流
7.最大加工速度
8.电极丝直径范围
9.电极丝运行速度
4、机床坐标系
与其他数控机床一致，数控线切割机床坐标系符合国家标准：
1）刀具（钼丝）相对于静止的工件运动；
2）采用右手笛卡儿直角坐标系。
二、数控线切割中的工艺处理
数控电火花线切割加工，一般是作为工件尤其是模具加工中的最后工序。
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时的各种工艺参数（电参数、切割速度、工件装夹等），同时应安排好零件的工艺路线及线切割加工前的准备加工。
有关模具加工的线切割加工工艺准备和工艺过程，如图所示。
图5
教学内容与板书
备注
1、偏移量的确定
２、取件位置、切割路线及起点的选择
1）取件位置的选择在切割热处理性能较差的材料时，工件应取自坯
件的里侧，减少工件变形。
2）切割路线及起点的选择在加工中，工件内部残余应力的相对平衡
受到破坏后，会引起工件变形，所以在选择切割路线时，须注意以下方面。
（1）应将工件与其夹持部分分割的部分安排在切割路线的末端
（2）切割路线应从坯件预制的穿丝孔开始，由外向内顺序切割
（3）两次切割法切割孔类零件，为减少变形，采用两次切割，
（4）在一块毛坯上要切出两个以上零件时，不应连续一次切割出来，
而应从该毛坯的不同预制穿丝孔开始加工，。
（5）加工的路线，距离端面（侧面）应大于5mm。
3）电极丝初始位置的确定
线切割加工前，应将电极丝调整到切割的起始位置上，可通过对穿
丝孔来实现。
穿丝孔位置的确定，有如下原则：
（1）当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，以简化编程。
（2）切割凹模等零件的内表面时，将穿丝孔设置在工件对称中心上，
对编程计算和电极丝定位都较方便。
但切入行程较长，不适合大型工件，此
时应将穿丝孔设置在靠近加工轨迹边角处或选在已知坐标点上。
教学内容与板书
备注
（3）在一块毛坯上要切出两个以上零件或在加工大型工件时，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，切入断丝点。
３、编程尺寸计算
线切割加工时，为了获得所要求的加工尺寸，电极丝和加工图形之
间必须保持一定的距离，编程时首先要求出电极丝中心轨迹与加工图形之
间的垂直距离△R（间隙补偿距离），并将电极丝中心轨迹分割成单一的直
线或圆弧段，求出各线段的交点坐标后，逐步进行编程。
具体步骤如下：
（1）设置加工坐标系
根据工件的装夹情况和切割方向，确定加工坐标系。
为简化计算，应
尽量选取图形的对称轴线为坐标轴。
（2）补偿计算
按选定的电极丝半径r，放电间隙δ和凸、凹模的单面配合间隙Z∕2，
则加工凹模的补偿距离△R1＝r＋δ，加工凸模的补偿距离△R2＝r＋δ－Z∕2，
（3）将电极丝中心轨迹分割成平滑的直线和单一的圆弧线，按型孔或
凸模的平均尺寸计算出各线段交点的坐标值。
a）凹模b）凸模
图6电极丝中心轨迹
４、零件定位方式的确定与夹具选择
５、辅助程序
书
第二节手工编程指令数控电火花线切割机床所用的程序格式有3B、4B、ISO等。
近年来所生产的数控电火花线切割机床使用的是计算机数控系统，采用ISO格式；而早期的机床常采用3B、4B格式。
（一）3B格式程序编制
3B程序格式是我国电火花切割机床的一种常用编程格式，见表，各符号含义如下：
B
X
B
Y
B
J
G
Z
分隔符号
X坐标值
分隔符号
Y坐标值
分隔符号
计数长度
计数方向
加工指令
1）分隔符B。
2）坐标值X、Y为直线终点或圆弧起点坐标的绝对值，单位为m。
（3）计数长度J是指加工轨迹（如直线、圆弧）在规定的坐标轴上（计数方向上）投影的总和，亦以m为单位，一般机床计数长度Ｊ应补足６位，例如计数长度Ｊ为11200um，应写001120。
（4）计数方向G是计数时选择作为投影轴的坐标轴方向。
①加工直线段的计数方向，取直线段终点坐标（Xe,Ye）绝对值比较，选取绝对值
较大的坐标轴为计数方向，当坐标绝对值相等时，计数方向可任选Gx或GY。
即：
|Xe|>|Ye|时，取Gx；|Ye|>|Xe|时，取Gy；
|Xe|=|Ye|时，取Gx或Gy均可。
②加工圆弧时的计数方向，根据圆弧终点坐标（Xe,Ye）绝对值选取，选取坐标绝
对值较小的坐标轴为计数方向，当坐标绝对值相等时，计数方向可任选Ｇx或GY。
即：
|Xe|>|Ye|时，取Gy；
教学
容与
书
【例题】加工图6-28（a）所示斜线OA，终点A的坐标为（8，19），写
出加工程序。
加工程序为：
B8000B19000B019000GyL1
备注
【例题】加工图6-28（b）所示圆弧，加工起点A（-2，9），终点为B（9，-2），试编制其加工程序。
圆弧半径为：
R2000290002m9220m
计数长度为：
JYAC9000m，JY9220m
JYDBR2000m7220m
则：
JYJYACJYCDJYDB（900092207220）m25440m
编制的加工程序为：
B2000B9000B025440GYNR2
3B格式的数控制系统没有间隙补偿功能，确定切割路线时，必须先根据工件轮廓划出电极丝中心线轨迹，再按电极丝中心线轨迹编程，如图6。
图中实线表示内表面（如凹模）和外表面（如凸模）的轮廓，双点划线表示电极丝中心线轨迹。
两者相差一垂直距离间隙补偿值Rr（r为电极丝半径，为放电间隙）。
（二）4B格式程序编制
4B格式是在3B格式的基础上发展起来的，与3B格式数控系统相比，
4B格式数控系统带有间隙自动补偿功能，加工时直接按工件轮廓编程，数
电极丝相对工件轮廓
备注
教学内容与板书与3B格式相比，4B格式增加了R和D或DD两项功能。
1．圆弧半径R2．曲线形式D或DD
（三）ISO代码数控程序编制
ISO代码为国际标准化机构制定的用于数控的一种标准代码，与数控车、数控铣ISO代码一致，采用8单位补编码。
1．程序格式
一个完整的程序由程序名、程序段和程序结束指令组成。
其格式如下：
运动
坐标方式
坐标系
补偿
M代码
镜像
锥度
坐标
其他
指令
指令
指令
指令
指令
指令
指令
指令
2．ISO代码及编程
我国快速走丝数控电火花切割机床常用
的ISO代码与国际上使用的标准代码基本一致，但也存在不同之处
下面讨论一些与数控车、铣编程指令有所不同的指令。
（1）G50、G51、G52锥度加工指令此方法可加工带锥度工件，例如模具中的凹模漏料孔加工，如图6-30所示。
G51——锥度左偏指令；
G52——锥度右偏指令；
G50——取消锥度指令。
程序段格式：
G51A___
G52A___
G50（单列一段）
在进行锥度加工时，还需输入工件及工作台参数，如图6-30所示。
例题6-4】编制图6-30所示凹模的数控线切割程序。
已知电极丝直
编写的数控加工程序：
（2）G54、G55、G56、G57、G58、G59当工件上有多个型孔需加工，为使尺寸计算简单，可将每个型孔上便于编程的某一点设为其加工坐标系原点，建立其自有的加工坐标系。
程序段格式：
G54（单列一段）其余五个加工坐标系设定指令的格式与G54相同。
（3）手动操作指令G80、G82、G84其具体格式如下：
（4）M是系统的辅助功能指令
四）程序编制步骤
（1）根据相应的装夹情况和切割方向，确定相应的计算坐标系。
为了简化计算，尽量选取图形的对称轴线为坐标轴。
（2）按选定的电极丝半径r、放电间隙δ，计算电极丝中心相对工件轮廓的偏移量D。
（3）采用3B格式编程，将电极丝中心轨迹分割成平滑的直线和单一的圆弧，计算出各段轨迹交点的坐标值；采用4B或ISO格式编程，将需切割的工件轮廓分割成平滑的直线和单一的圆弧，按轮廓平均尺寸计算出各线段交点的坐标值。
（4）根据电极丝中心轨迹（或轮廓）各交点坐标值及各线段的加工顺序，逐段编制程序。
（5）程序检验
书
数控电火花线切割加工实例
编制加工图6.34所示凸凹模（图示尺寸是根据刃口尺寸公差及凸凹模配合间隙计算出的平均尺寸）的数控线切割程序。
电极丝直径为φ0.1mm的钼丝，单面放电间隙为0.01mm。
下面主要就工艺计算和程序编制进行讲述。
1、确定计算坐标系由于图形上、下对称，孔的圆心在图形对称轴上，圆心为坐标原点（如图6.35）。
因为图形对称于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。
图6.34凸凹模
图6.35凸凹模编程示意图
备注
教学内容与板书
2、确定补偿距离
补偿距离为：
ΔR=（0.1/2+0.01）mm=0.06mm
钼丝中心轨迹，如图6.35中双点划线所示。
3、计算交点坐标将电极丝中心点轨迹划分成单一的直线或圆弧段。
求E点的坐标值：
因两圆弧的切点必定在两圆弧的连心线OO1上。
直
线OO1的方程为Y=（2.75/3）X。
故可求得E点的坐标值X、Y为
X=-1.570mmY=-1.493mm
其余各点坐标可直接从图形中求得到,见表6.11。
切割型孔时电极丝中心至圆心O的距离（半径）为R=（1.1-0.06）mm=1.04mm
表6.11——凸凹模轨迹图形各段交点及圆心坐标
交点
X
Y
交点
X
Y
圆心
X
Y
B
-3.74
-2.11
G
-3
0.81
O1
-3
-2.75
C
-3.74
-0.81
H
-3
0.81
O2
-3
-2.75
D
-3
-0.81
I
-3.74
2.11
E
-1.57
-1.4393
K
-6.96
2.11
4、编写程序单
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。
（1）3B格式切割程序单见表6.12所示。
教学
容与
备注
表6.12——凸凹模线切割程序
序
号
B
X
B
Y
B
J
G
Z
说明
00104
1
B
B
B
0
Gx
L3
穿丝切割
00416
2
B
1040
B
B
0
Gy
SR2
00104
3
B
B
B
0
Gx
L1
4
D
拆卸钼丝
01300
5
B
B
B
0
Gy
L4
空走
00374
6
B
B
B
0
Gx
L3
空走
7
D
重新装上钼丝
01219
切入并加工BC
8
B
B
B
0
Gy
L2
段
00074
9
B
B
B
0
Gx
L1
194
00062
10
B
B
0
B
9
Gy
SR1
11
B
1570
B
143
9
B
00564
1
Gy
NR3
12
B
1430
B
131
1
B
00143
0
Gx
SR4
13
B
B
B
00074
0
Gx
L3
14
B
B
B
00130
0
Gy
L2
15
B
B
B
00322
0
Gx
L3
16
B
B
B
00422
0
Gy
L4
17
B
B
B
00322
0
Gx
L1
18
B
B
B
00800
0
Gy
L4
退出
19
D
加工结束
（2）ISO格式切割程序单如下：
H000=+00000000H001=+00000110；
H005=+00000000；T84T86G54G90G92X+0Y+0U+0V+0
C007；
G01X+100Y+0；G04X0.0+H005；
G41H000；
C007；
G41H000；
G01X+1100Y+0；G04X0.0+H005；
教学
内容与板
书
备注
G41H001；
G03X-1100Y+0I-1100J+0；G04X0.0+H005；
X+1100Y+0I+1100J+0
；G04X0.0+H005；
G40H000G01X+100Y+0；
M00；
//取废料
C007；
G01X+0Y+0；G04X0.0+H005；
T85T87；
M00；
//拆丝
M05G00X-3000；
//空走
M05G00Y-2750；
M00；
//穿丝
H000=+00000000H001=+00000110；
H005=+00000000
；T84T86
G54
G90
G92X-2500Y-2000U+0V+0
C007；
G01X-2801Y-2012；
G04X0.0+H005；
G41H000；
C007；
G41H000；
G01X-3800Y-2050；
G04X0.0+H005；
G41H001；
X-3800Y-750；G04X0.0+H005；
X-3000Y-750；G04X0.0+H005；
G02X-1526Y-1399I+0J-2000；G04X0.0+H005；G03X-1526Y+1399I+1526J+1399；G04X0.0+H005；G02X-3000Y+750I-1474J+1351；G04X0.0+H005；G01X-3800Y+750；G04X0.0+H005；
X-3800Y+2050；G04X0.0+H005；
教学内容与板书
备注
X-6900Y+2050；G04X0.0+H005；
X-6900Y-2050；G04X0.0+H005；
X-3800Y-2050；G04X0.0+H005；
G40H000G01X-2801Y-2012；
M00；
C007；
G01X-2500Y-2000；G04X0.0+H005；
T85T87M02；//程序结束
（:
:
TheCutinglength=37.062133MM）；//切割总长
电火花线切割机床根据电极丝的运动方式不同分为快速走丝电火花线
切割机床和慢速走丝电火花线切割机床。
快速走丝电火花线切割机床相对
慢速走丝电火花线切割机床而言，其结构简单，价格低廉，生产效率高，
且精度能满足一般要求，目前在我国得到广泛应用。
在采用电火花成形加工和电火花线切割加工时，要注意其工艺规律，选择恰
当的电规准，以达到所要求的尺寸精度和表面质量，尽可能提高加工效率。
数控线切割中的工艺处理
课3B指令编程
后
小4B指令编程
结
作业布置
P6-2、P6-5、P6-7、P6-8
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