基于VB的线切割加工代码自动生成程序的开发

第1章前言1.1 电火花线切割加工程序编制电火花线切割加工程序编制一般可分为手动编程和自动编程。

理想的加工程序不仅应能加工出符合图纸要求的合格零件，同时还应使数控机床的功能得到合理的应用与充分的发挥，以使数控机床安全可靠且高效地工作。

手工编程是指由人工编制零件数控加工程序的各个步骤，即从零件图纸分析，工艺分析，确定加工路线和工艺参数，计算数控机床所需输入的数据，编写零件的数控加工程序单直至程序的检验，均由人工来完成。

对于点位加工或几何形状不太复杂的零件加工，数控编程计算较简单，程序段不多，使用手工编程即可实现。

但对轮廓形状不是由简单的直线、圆弧组成的复杂零件，特别是具有非圆曲线、列表曲线等轮廓的零件等几何元素复杂，程序量很大的零件，计算数值相当烦琐，工作量大，容易出错，且很难校对，使用手工编程比较困难。

因此，为了缩短生产周期，提高数控机床的利用率，有效地解决各种复杂零件的加工问题，仅仅使用手工编程已不能满足要求，此时可以采用自动编程的方法。

自动编程是用计算机来帮助人们解决复杂零件的数控加工编程问题，即数控编程的大部分工作由计算机来完成，这种技术称之为计算机辅助数控加工编程。

计算机自动编程代替程序编制人员完成了烦琐的数值计算工作，并省去了编写程序单的工作量，因而可将编程效率提高几十倍，同时它解决了手工编程无法解决的许多复杂零件加工的编程问题。

1.2 电火花线切割的现状及发展趋势随着科学技术的日新月异和工业生产的迅猛发展，电火花线切割技术作为电加工技术中的一种，特别是在模具加工行业，得到了广泛的应用。

模具行业的迅速发展，对电火花线切割机提出了更高的要求，从而也进一步促进了电火花线切割技术的发展，促使电火花线切割高新技术产品不断涌现产量不断增长。

目前我国生产和使用的绝大多数的电火花线切割机较日本等发达国家生产和使用的电火花线切割机，除了采用的工艺不同外，无论在精度、功能、自动化程度、可靠性、加工稳定性和加工工艺指标方面，还是在外观等方面明显低一个档次。

差距是客观存在的，只有清醒地看到这一点，及时地吸收国外的新技术，消化运用于我们的产品上，同时根据我国及国际市场的实际情况灵活运用新工艺，才能使这一差距逐步缩小。

认清国外电火花线切割机近几年来新技术的应用情况，对国产线切割机水平上一个档次是大有裨益的。

国外电火花线切割机床的发展三大趋势，即高速度化、高精度化、高自动化，经济型机床也是一个发展趋向。

国外电火花线切割机各生产公司为提高本公司产品的高品质不遣余力，对国内同行产生了巨大的促进作用，近几年来，我国电火花线切割机也取得了迅速发展。

就国外电火花线切割机制造厂家而言，目前已进人了一个比较稳定的成长期，线切割的加工速度在目前这种加工方式和条件下再要大幅度提高是较困难的,但可以预见现时的加工精度、速度、光洁度以及操作性能、机床的功能等都不会就此止步。

为了赶上国外电火花线切割机的发展水平，改变我国落后的局面，应该以优先发展数控系统，大力加强系统的工艺基础研究工作，努力开拓新工艺领域，以及重视技术队伍建设，坚信国内外差距必将缩小，经过一代人甚至几代人的努力，我们定能赶超上去，在全球范围内共创电火花加工工业辉煌的明天。

1.3 本组课题及个人任务介绍1.3.1 课题背景普遍的手工编程方式为：零件图——确定加工工艺——制定工艺线路——手工编制3B代码。

当然现在大部分的电火花线切割机床也可以识别ISO等代码。

这种编程方式不仅效率低，受工作人员技术水平的限制，劳动强度大，而且容易出错，特别是在遇到复杂轮廓零件的加工时，手工编程更是力不从心，捉襟见肘。

有一些甚至是无法完成。

这些状况的存在，严重制约了我国制造行业的发展，削弱了我国制造业的国际竞争力。

近年来随着计算机技术的不断发展，在研究二次开发方面投入的人力、物力的不断增多，我国也有不少关于高速走丝线切割的自动编程软件投入到实际生产当中。

但与国外同类型的软件有一定的差距，如何提高生产效率，减轻工人的劳动强度，缩小同国外的差距，增强民族制造业的国际竞争力，是我们迫切需要解决的问题。

因此对于数控机床自动编程系统的研究是非常必要的。

AutoCAD是目前国内外使用较为广泛的CAD软件，其丰富的绘图命令，强大的图形编辑功能和友好的用户界面受到广大工程制图人员的欢迎。

但是AutoCAD只是一个通用的绘图平台，不具备CAM功能。

大多数使用者需要在AutoCAD内绘制好图形，再转换到其他的CAM软件内。

过程繁琐，容易丢失数据信息。

鉴于手工编程出现的这些问题有必要开发一个功能强大的系统来解决这样的问题，本课题即以AutoCAD的基本图形处理平台，利用VBA工具开发一套通用的线切割机自动编程系统，编制代码时操作简单迅速，计算精确，直观可靠，效果显著，对数控编程人员的要求下降，减轻了劳动强度，提高了效率。

1.3.2 本组课题以AutoCAD为基本图形处理平台，利用AutoCAD提供的VBA编程工具，开发一套通用的线切割机自动编程系统，实现单轮廓封闭、非封闭工件加工代码（3B）生成；根据3B数控加工代码反求图形；实现加工过程的动态仿真；常用平面非圆曲线的双圆弧拟合。

1.3.3 个人任务实现单轮廓封闭、非封闭3B加工代码的生成。

基本要求：1、根据图形运行程序能得到正确的3B代码。

2、运行界面友好，操作简单，计算准确。

3、程序简便、易读。

需要解决的问题：1、如何获取电极丝起点。

2、如何根据选取的第一个加工图元的基点来确定加工方向。

3、如何根据选取的第一个加工图元来获取整个加工轮廓。

4、如何根据偏移量把整个加工轮廓进行偏移。

5、考虑各种情况下的直线、圆弧，从而生成正确的3B代码。

第2章相关知识介绍2.1 数控电火花线切割加工原理2.1.1 电火花线切割加工放电基本原理线切割的基本工作原理是：利用连续移动的细金属丝（称为电极丝）作电极，对工件进行脉冲火花放电蚀除金属、切割成型。

它的主要用法是：利用脉冲电源加在工件与电极丝之间（一般工件接正极，电极丝接负极），通过控制系统根据预先输入的工作程序输出相应的信息，使工作台作相应的移动，工件与电极丝靠近，当两者接近到适当距离时(一般为0.01～0.04毫米)便产生火花放电，蚀除金属，金属被蚀除后工件与电极丝之间的距离加大，控制系统根据这一距离的大小和预先输入的程序，不断地发出进给信号，使加工过程持续进行，在整个操作过程中工件与电极丝之间用喷嘴喷入冷却液。

它的走丝方式有两种：（1）高速走丝，速度为100mm2/min以上，有的甚至可以达到260mm2/min，采用钼丝作电极丝,可循环反复使用；（2）低速走丝，速度小于100mm2/min，电极丝采用铜丝，只使用一次。

通常第一种用得比较多。

图2.1 电火花线切割加工原理在进行电火花加工必须具备三个条件：必须采用脉冲电源；必须采用自动进给调节装置，以保持工具电极与工件电极间微小的放电间隙；火花放电必须在具有一定绝缘强度的液体介质中进行，电火花加工时，脉冲电源的一极接工具电极，另一极接工件电极，两极均浸入具有一定绝缘度的液体介质（常用煤油或矿物油或去离子水）中。

工具电极由自动进给调节装置控制，以保证工具与工件在正常加工时维持一很小的放电间隙（0.01～0.05mm）。

当脉冲电压加到两极之间，便将当时条件下极间最近点的液体介质击穿，形成放电通道。

由于通道的截面积很小，放电时间极短，致使能量高度集中（10～107W／mm），放电区域产生的瞬时高温足以使材料熔化甚至蒸发，以致形成一个小凹坑。

第一次脉冲放电结束之后，经过很短的间隔时间，第二个脉冲又在另一极间最近点击穿放电。

如此周而复始高频率地循环下去，工具电极不断地向工件进给，它的形状最终就复制在工件上，形成所需要的加工表面。

与此同时，总能量的一小部分也释放到工具电极上，从而造成工具损耗。

2.1.2 间隙补偿量的确定方法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隙补偿。

钼丝半径加上单面放电间隙，即间隙补偿值l= R丝(钼丝半径) + δ电(单面放电间隙)，间隙补偿值通常指的是单边补偿值，它可以大于等于零，也可以小于零。

一般中走丝和高走丝线切割机床采用的是直径为d=0.18mm的钼丝。

那么钼丝半径R丝= 0.09mm。

钼丝半径值一般是可以确定的，加工时，随着加工时间越长，钼丝会随之变细，这时只要用千分尺测量一下，记下钼丝直径的大小即可。

在工件尺寸精度要求较高时，精确地测量钼丝直径大小是非常重要的。

间隙补偿值的确定主要取决于单面放电间隙的大小，放电间隙与工件材料、结构、走丝速度、钼丝张紧情况、导轮的运行状态等因素有关。

通常取δ电=0.01mm，这只是一个经验值。

图2.2 电极丝直径与放电间隙的关系凸模加工（左）凹模加工（右）图2.3 电极丝中心运动轨迹与给定加工轮廓的关系一般数控装置都具有刀具补偿功能，不需要计算刀具中心运动轨迹，只需要按零件轮廓编程即可。

但用3B或4B格式进行手工编程时，需要考虑电极丝直径及放电间隙，补偿量l=±(d/2 + δ电)加工凸模时取“+”值，加工凹模时取“-”。

2.2 AutoCAD及其二次开发简介2.2.1 关于AutoCADCAD(Computer Aided Design)的含义是指计算机辅助设计，是计算机技术的一个重要的应用领域。

AutoCAD则是美国Autodesk企业开发的一个交互式绘图软件，是用于二维及三维设计、绘图的系统工具，用户可以使用它来创建、浏览、管理、打印、输出、共享及准确复用富含信息的设计图形。

AutoCAD是目前世界上应用最广的CAD软件，市场占有率位居世界第一。

AutoCAD软件具有如下特点：1、具有完善的图形绘制功能。

2、具有强大的图形编辑功能。

3、可以采用多种方式进行二次开发或用户定制。

4、可以进行多种图形格式转换，具有较强的数据交换能力。

5、支持多种硬件设备。

6、支持多种操作平台。

7、具有通用性、易用性，适用于各类用户。

此外，从AutoCAD2000开始，该系统又添增了许多强大的功能，如AutoCAD设计中心（ADC)、多文档设计环境（MDE)、Internet驱动、新的对象捕捉功能、增强的标注功能以及局部打开和局部加载的功能，从而使AutoCAD系统更加完善。

虽然AutoCAD本身的功能集已经足以协助用户完成各种设计工作，单用户还可以通过Autodesk以及数千家软件开发的五千多种应用软件把AutoCAD改造成为满足各专业领域的专用设计工具。

这些领域中包括建筑、机械、测绘、电子以及航空航天等。

Autodesk企业成立于1982年1月，在近二十年的发展历程中，该企业不断丰富和完善AutoCAD系统，并连续推出各个版本，使AutoCAD由一个功能非常有限的绘图软件发展到了现在功能强大、性能稳定、市场占有率位居世界第一的CAD系统，在城市规划、建筑、测绘、机械、电子、造船、汽车等许多行业得到广泛的应用。