第七章 数控电火花线切割机床编程与操作PPT课件
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数控电火花线切割编程教学课件
1.电火花线切割机床的结构
1）机床本体
高速走丝机构
低速走丝机构
工作液系统
1-过滤器 2-回液管 3-工作台 7-进液管
4-下丝臂进液管 5-上丝臂进液管 6-流量控制阀 8-工作液压泵 9-工作液箱
2）脉冲电源
• 脉冲电源是电火花线切割加工设备的重 要组成部分，包括脉冲信号发生器、推 动放大器、功率放大器、直流供电电源 等部分，是衡量电火花线切割加工工艺 指标的重要设备之一，它直接影响到电 火花线切割加工质量和加工速度。 • 在电火花线切割加工中常常会涉及到一 些与脉冲电源相关的名词，如表6-1所示。
1.电极丝选择
• 1） 电极丝的种源自文库和性能 • 根据电极丝的不同材料和切割速度不同， 比较常用的电极丝有钨丝、钼丝、钨钼 合金丝和黄铜丝等。钨丝、钼丝抗拉强 度高，适于快速走丝加工，一般用于各 种窄缝的精加工。
2）电极丝的安装与位置调整
• （1）电极丝的安装 • 安装的电极丝要松紧适度，张力适中。 • （2）电极丝的位置调整
2.电火花线切割机床加工原理
1-绝缘底板
2-工件
3-脉冲电源
4-滚丝筒
5-电极丝
• 电火花腐蚀主要在绝缘液体中的两电极，即工 具电极和工件电极靠近时，两电极之间的介质 被击穿，电流迅速上升，形成放电通道。在电 场作用下，通道内的负电子奔向阳极，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 内形成瞬时高温热源，通道中心温度达到 10000度以上，从而使金属材料局部熔化和气 化，产生金属粉末。
第七讲 电火花线切割控制系统和编程技术
二、线切割数控编程
1.直线的3B代码编程：
（1） x，y值的确定 ①以直线的起点为原点，建立正常的直角坐标系，x， y表示直线终点的坐标绝对值，单位为μm。 ②在直线3B代码中，x，y值主要是确定该直线的斜 率，所以可将直线终点坐标的绝对值除以它们的最 大公约数作为x，y的值，以简化数值。
③若直线与X或Y轴重合，为区别一般直线，x，y均 可写作0也可以不写。
（7）、信息显示：
二、线切割数控编程
数控线切割编程方法
3B代码
ISO代码
多用于快走丝线切割(重点掌握) 多用于慢走丝线切割
二、线切割数控编程
3B格式编制程序
X B Y B J G Z 分隔 X坐 分隔 Y坐 分隔 计数 计数 加工 符号 标值 符号 标值 符号 长度 方向 指令 注: B为分隔符，作用是将X、Y、J数码区分开来； X、Y为直线的终点或圆弧的起点（绝对）坐标； J为计数长度； G为计数方向； Z为加工指令（直线或圆弧）. B
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
(a)
J4
数控电火花线切割编程及操作
丝电极和加工的要求的不同而不同。按照加工要求,使 这些条件设定在稳定加工、不产生短路、不断丝的情 况下,以获得较高的切割速度。 （1）电参数的选择 快速走丝线切割加工电参数的选 择见下表。
应用
快速切割或加工大 厚度工件 Ra＞2.5m
半精加工Ra＝ 1.25～2.5m 精加工Ra＜2.5m
脉冲宽度ti 电流峰值Ie 脉冲间隔t0 空载电压
pBiblioteka Baiduge 27
<数控加工编程与操作>
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。 （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。
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<数控加工编程与操作>
1.3 线切割机床的分类与加工对象 1、分类 按电极丝的运行速度快慢：快走丝线切割机床
慢走丝切割机床 按电极丝位置：分为立式线切割机床
卧式线切割机床 按电极丝倾斜状态：直壁线切割机床
应用
快速切割或加工大 厚度工件 Ra＞2.5m
半精加工Ra＝ 1.25～2.5m 精加工Ra＜2.5m
脉冲宽度ti 电流峰值Ie 脉冲间隔t0 空载电压
pBiblioteka Baiduge 27
<数控加工编程与操作>
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。 （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。
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<数控加工编程与操作>
1.3 线切割机床的分类与加工对象 1、分类 按电极丝的运行速度快慢：快走丝线切割机床
慢走丝切割机床 按电极丝位置：分为立式线切割机床
卧式线切割机床 按电极丝倾斜状态：直壁线切割机床
第7章数控电火花线切割加工及编程
如图7.2所示，电极丝穿过工件上预先钻好的小孔(穿丝 孔)，经导轮由走丝机构带动进行轴向走丝运动。工件通过 绝缘板安装在工作台上，由数控装置按加工程序指令控制沿 X、Y两个坐标轴方向移动而合成所需的直线、圆弧等平面 轨迹。在移动的同时，电极和工件间不断地产生放电腐蚀现 象，工作液通过喷嘴注入，将电蚀产物带走，最后在金属工 件上留下细丝切割形成的细缝轨迹线，从而达到了使一部分 金属与另一部分金属分离的加工要求。
e. 当在一块毛坯上要切出两个以上零件时，不应该连续 一次切割出来，而应从不同穿丝孔开始加工，如图7.8所示。
§7.1 数控线切割加工机床的结构组成及其工作原理
2．电极丝的选择和穿丝孔位置的确定 1) 电极丝的选择 电极丝应具有良好的导电性和抗电蚀性，抗拉强度高、
(5) 依靠计算机对电极丝轨迹的控制和偏移轨迹的计算， 可方便地调整凹凸模具的配合间隙；依靠锥度切割功能， 有可能实现凹凸模一次加工成型。
(6) 对于粗、中、精加工，只需调整电参数即可。 (7) 加工对象主要是平面形状，可实现锥面加工。 (8) 当零件无法从周边切入时，工件上需钻穿丝孔。
§7.1 数控线切割加工机床的结构组成及其工作原理
§7.1 数控线切割加工机床的结构组成及其工作原理
工件装夹的一般要求如下：工件的基准表面应清洁无 毛刺，经热处理的工件在穿丝孔内及扩孔的台阶处要清除 热处理残物及氧化皮；夹具应具有必要的精度，将其稳固 地固定在工作台上，拧紧螺丝时用力要均匀；工件装夹的 位置应有利于工件找正，并应与机床行程相适应，工作台 移动时工件不得与丝架相碰；对工件的夹紧力要均匀，不 得使工件变形或翘起；大批零件加工时，最好采用夹具， 以提高生产效率；细小、精密、薄壁的工件应固定在不易 变形的辅助夹具上。
e. 当在一块毛坯上要切出两个以上零件时，不应该连续 一次切割出来，而应从不同穿丝孔开始加工，如图7.8所示。
§7.1 数控线切割加工机床的结构组成及其工作原理
2．电极丝的选择和穿丝孔位置的确定 1) 电极丝的选择 电极丝应具有良好的导电性和抗电蚀性，抗拉强度高、
(5) 依靠计算机对电极丝轨迹的控制和偏移轨迹的计算， 可方便地调整凹凸模具的配合间隙；依靠锥度切割功能， 有可能实现凹凸模一次加工成型。
(6) 对于粗、中、精加工，只需调整电参数即可。 (7) 加工对象主要是平面形状，可实现锥面加工。 (8) 当零件无法从周边切入时，工件上需钻穿丝孔。
§7.1 数控线切割加工机床的结构组成及其工作原理
§7.1 数控线切割加工机床的结构组成及其工作原理
工件装夹的一般要求如下：工件的基准表面应清洁无 毛刺，经热处理的工件在穿丝孔内及扩孔的台阶处要清除 热处理残物及氧化皮；夹具应具有必要的精度，将其稳固 地固定在工作台上，拧紧螺丝时用力要均匀；工件装夹的 位置应有利于工件找正，并应与机床行程相适应，工作台 移动时工件不得与丝架相碰；对工件的夹紧力要均匀，不 得使工件变形或翘起；大批零件加工时，最好采用夹具， 以提高生产效率；细小、精密、薄壁的工件应固定在不易 变形的辅助夹具上。
第7章数控电火花线切割的编程课件
择不当，也会严重影响工件的
f
e
加工精度。如图，加工程序引
夹
入点为A，起点为a，则切割路
持 部
线走向有：
分 a
①A→a→b→c→d→e→f→a→A；（好）
b
c
d
②A→a→f→e→d→c→b→a→A。（差）
A
B
图7-12 走向及起点对加工精度的影响
4、辅助程序的规划 （1）引入程序 （2）切出程序 （3）超切程序和回退程序
（4）计数与计数方向
选取X拖板方向进给总长度进行计数的称为计X，用GX表 示；选取Y拖板方向进给总长度来进行计数的称为计Y，用GY 表示。为了保证加工精度，必须正确选择计数方向，如图，
当被加工的斜线在阴影区域内，计数方向取GY，否则取GX；
当圆弧的加工终点落在阴影部分，计数方向取GX，否则取GY。
Y
Y
JX2
Y
B
JY3
OA
X JX1
JY2
B
JY1
O
X
A
(a)
Jx=Jx1+Jx2
(b)
JY=JY1+JY2+JY3
一、3B指令格式编程
1、程序编制的基本规则 （6）加工指令
直线加工指令: Z的取值有4种，分别用 L1、L2、L3、L4表示，如下图所示。
Y
线切割PPT课件
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线切割机床分类
根据电极丝走丝方式的不同，数控线
切割机床分为：快走丝线切割机床和慢走
丝线切割机床。两者的特点对比如下：
线切割机床类型
快走丝
慢走丝
电极丝运行速度
300—700m/min
0.5～15m/min
电极丝运动形式
双向往复运动
单向运动
常用电极丝材料 钼丝（Φ0.1～Φ0.2mm） 铜、钨、钼及各种合金 （Φ0.1～Φ0.35mm）
图4 电火花线切割加工的精密零件
2021/6/21
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线切割加工件
棱锥体形件
多孔窄缝加工
2021/6/21
冷冲凸模的加工
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线切割作品
2021/6/21
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线切割机床简介
一台普通的线 切割机床的结构组 成如右图所示。它 总体上由主机，脉 冲电源，数控系统 三部分组成。此外， 机床的主机部分还 附加了工作液循环 系统。
如今的线切割机床都带有自动编程功 能，即操作者只需将要切割的图形在机器 绘制出来并存盘，系统会自动分析并生成 加工程序，避免的烦琐的手工编程。
2021/6/21
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HF线切割编程系统操作界面
2021/6/21
21
加工操作演示
线切割试件的图纸如下。
图10 凸模加工图纸
2021/6/21
数控电火花线切割机床的操作与加工
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)作为工 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。 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，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。
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
(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，比较常见的是数控四轴联动锥度切 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 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Biblioteka Baidu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、下部 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，有的机床具有Z轴设置功能以设置这种导向间距。
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，熟悉数控电火花线切割加工的工艺流程与编程方 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。
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)作为工 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。 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，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。
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
(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，比较常见的是数控四轴联动锥度切 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 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Biblioteka Baidu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、下部 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，有的机床具有Z轴设置功能以设置这种导向间距。
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，熟悉数控电火花线切割加工的工艺流程与编程方 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。
数控电火花线切割机床的操作与加工课件
4. 执行切割程序：将程序输入数控电火花线切割机床 ，并监控切割过程，确保加工质量。
THANKS
感谢观看
05
06
4. 误差控制：通过实时监控与调整，减少 误差，提高切割精度。
加工实例三：多角度零件的切割
总结词：运用旋转、翻转等技巧，实现多角度零件的高 效切割。
1. 分析多角度零件特点：了解多角度零件的结构特点及 切割要求。
详细描述
2. 选择合适切割路线：运用旋转、翻转等技巧，规划 最佳切割路径。
3. 调整切割参数：根据零件材料和切割要求，优化电参 数、速度、进给等切割参数。
加工表面粗糙
可以调整脉冲宽度和脉冲间隔， 改善加工质量。
加工速度慢
可以调整脉冲宽度和切割速度，提 高加工效率。
电极损耗大
可以调整脉冲宽度和脉冲间隔，同 时考虑使用更优质的电极材料。
05
安全操作与维护
安全操作规程
操作前检查
在操作数控电火花线切割机床前，应 先检查设备是否正常，包括电源、电 极丝、冷却系统等部件。
02
电极丝作为工具电极，通常采用 钼丝或铜丝，通过张力控制系统 保持其在非接触式加工中的恒定 张力。
数控电火花线切割机床的应用范围
广泛应用于航空、航天、汽车、模具 等领域的精密零件加工。
对于复杂形状、高精度要求的零件切 割具有显著优势。
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二、电火花加工原理
在特定的距离内，正负电极之间的介质被放电击穿，瞬 间产生高温，使放电点的工件被熔化甚至气化，这个过程具 有雪崩似的爆炸性质，因而把融化了的物质抛离工件表面形 成了蚀除，这样不断的蚀除完成了对工件的加工。线切割用 的电源是直流脉冲电源，而且是矩形波。因为每一个电蚀过 程是在0.001毫秒内瞬间发生的。矩形波是这个过程的最好 选择。
(3)G01—直线插补指令 编程格式：G01 X_Y_； X、Y：为切割起点在工件坐标系中的坐标值。
(4) G02、G03—圆弧插补指令 G02为顺时针圆弧插补指令，G03为逆时针圆弧插补指令， 如图所示。 编程格式：G02 (或G03)X_Y_I_J_； G92 X10000 Y10000 ；G02 X30000 Y30000 I20000 J0 ； G03 X45000 Y15000 I15000 J0 ； X、Y：为圆弧终点的坐标，I、J：是由圆弧的起点向圆 心作一个矢量，这个矢量在X、Y轴上的投影分别为I和J，带 正负号。
三、电火花线切割加工的特点
（1）加工范围宽，只要被加工工件是导体或半导体材 料，无论其硬度如何，均可进行加工。
（2）由于线切割加工线电极损耗极小，所以加工精度 高。
（3）除了电极丝直径决定的内侧角部的最小半径(电极 丝半径+放电间隙)的限制外，任何复杂形状的零件，只要能 编制加工程序就可以进行加工。该方法特别适于合小批量和 试制品的加工。
凸模的间隙补偿量：t凸=r丝+δ电 凹模的间隙补偿量：t凹= r丝+δ电-δ配 （2）加工落料模具时： 凸模的间隙补偿量：t凸= r丝+δ电-δ配 凹模的间隙补偿量：t凹=r丝+δ电
二、数控线切割机床编程
（一）3B格式程序编制 3B格式程序中的含义如表所示。 B：分割符，表示一段程序段的开始，并用其将X、Y和J 隔离，以免X、Y、J的数值混淆。 X、Y：直线或圆弧的相对坐标值； G：计数方向，有GX和GY两种； J：记数长度，终点相对于起点坐标值； Z：加工指令，用来确定被加工图形的形状、起点或终 点所在象限和加工方向等信息，共12个。
（二）ISO代码格式程序编制
1. 常用G代码 (1) G92、G54~G59—建立工件坐标系指令 编程格式：G92 X_Y_； X、Y：为切割起点在工件坐标系中的坐标值。
(2) G00—快速定位指令 在线切割机床不放电的情况下，使指定的某轴以快速移 动到指定位置。 编程格式 ： G00 X_Y_；
第二节 数控线切割程序编制
一、线切割加工的基本工艺知识
（一）工件的装夹
1. 对工件装夹的一般要求
（1）工件的装夹基准面要光洁无毛刺。 （2）夹紧力要均匀，不得使工件变形或翘起。 （3）装夹位置要有利于工件的找正，且要保证在机床 加工行程范围内。 （4）所用的夹具精度要高，以确保加工精度。 （5）细小、精密及薄壁工件应先固定在辅助夹具上再 装夹到工作台上。 （6）批量加工零件时，最好设计专用夹具以提高生产 率。
2. 常用的工件装夹方式
（1）悬臂支撑方式 （2）两端支撑方式 （3）桥式支撑方式 （4）板式支撑方式 （5）复式支撑方式
3. 工件的调整Biblioteka Baidu
（1）用百分表找正 （2）划线法找正
（二）电极丝的选择
（三）工作液的选择与配制
（四）切割路线的确定
确定切割路线，即确定线切割加工的起始点和走向。一 般情况下，应将切割起点安排在靠近夹持端，然后转向远离 夹具的方向进行加工，最后转向零件夹具的方向。如图（b） 所示图切割路线正确，如图（a）图和图（c）图切割路线都 不好。
第七章 数控电火花线切割机床编程与操
作
第一节 数控线切割机床简介
一、概述
电火花线切割加工（Wire cut Electrical Discharge Machining，简称WEDM）是一种特种加工。
它是用移动的金属丝作为电极对工件进行脉冲放电蚀除 金属，以达到零件设计要求的尺寸和表面质量的加工方法。
（六）进给速度 工作台进给速度太快，容易产生短路和断丝。进给速度 太慢，会产生二次放电，影响加工表面质量。因此加工时， 必须使工作台的进给速度和工件被放电的速度相当。
（七）间隙补偿量t的确定
间隙补偿量t的确定如图所示。 1．间隙补偿量t的符号 可分为凸、凹两种。 2．间隙补偿量t的算法： （1）加工冲孔模具时：
（4）能方便调节加工工件之间的间隙，如依靠线径自 动偏移补偿功能，使冲模加工的凸凹模间隙得以保证。
（5）采用四轴联动可加工上、下面异型体、扭曲曲面 体、变锥度体等工件。
（6）线切割是微力加工。所以可以加工很薄的工件。
四、电火花加工条件
（1）必须具备足够的直流脉冲方波电流。 （2）工件必须具有导电性能。 （3）必须在一定的绝缘介质中进行放电工作。 （4）电火花加工必须依据加工的需要来正确选择工具 电极和工件电极的极性。
3. 微机控制装置 微机控制装置的主要功用是轨迹控制。其控制精度为 ±0.001mm,机床切割加工精度为±0.01mm。 4. 工作液循环系统 工作液循环系统由工作液泵、工作液箱和循环导管组成。 工作液起绝缘、排屑、冷却的作用。
（二）机床的分类 1. 快走丝线切割机床（WEDM-HS） 2. 慢走丝线切割机床（WEDM-LS）
（五）加工参数的选择
(1)脉冲波形：有矩形波和分组脉冲。 (2)脉冲宽度：设置一个脉冲放电时间的长短。一般精 加工时，脉冲宽度可在20μs内选择，半精加工时，可在 20μs～60μs内选择。 (3)脉冲间隔：设置一个脉冲周期内的停歇时间。 (4)功率管数：设置投入放电加工回路的功率管数。 (5)间歇电压：该参数用来控制伺服。 (6)电压：即加工电压值，有常压和低压两种，见表。
（一）电火花线切割机床的组成 1. 机床本体 机床本体由床身、走（运）丝机构、工作台和丝架等组 成。
2. 脉冲电源 脉冲电源又称高频电源，其作用是把普通的50HZ交流电 转换成高频率的单向脉冲电压，加工中供给火花放电的能量。 电极丝接脉冲电源负极，工件接正极。
图DK7725快走丝线切割机床 1.储丝筒 2.走丝溜板 3.丝架 4.上工作台 5.下工作台 6.床身 7.脉冲电源及微机控制柜