电火花线切割概述

文档来自网络，是本人收藏整理的，如有遗漏，差错，还请大家指正！
数控线切割实习目的及要求；
1、 掌握线切割的加工原理、特点及应用范围

2、 了解线切割机床的系统组成及各部分功能

3、 掌握线切割机床的编程方法，至少掌握一种方法，熟 练编制一般程序

4、 掌握线切割机床的操作方法

5、 了解线切割机床的自动编程方法

6、 了解线切割机床的日常维护及基本故障排除



电火花线切割概述

电火花线切割机床采用电极丝（钼丝、钨钼丝等）作为工具电极，在脉冲电源的作用下，工具电极和加工工件之间形成火花放电，火花通道瞬间产生大量的热，使得工件表面熔化甚至汽化，电火花线切机床通过X-Y拖板的运动，使得电极丝沿着预定的轨迹运动，从而达到加工工件的目的

本文以BKDC为例


机床规格：
控制轴数：X、Y、U、V四轴联动控制
最小设定单位：0.001mm
最小移动单位：0.001mm
输入方式：串行输入、磁盘输入、键盘输入
代码方式：ISO、3B、DXF代码
指令方式：增量值、绝对值
指令单位：公制、英制
齿隙补偿：X、Y、U、V四轴、0~127μm
线径补偿：0~9.999mm
加工方式：文件方式CMD、ISO、3B、DXF文件可转成ISO文件
自动对边、自动找正对孔中心
自动回垂直
切割方向：正向或反向
图形显示：工件上平面、下平面、丝架上平面、下平面图形比例系数任意选择

加工状态显示：切割图形实时跟踪
三种坐标显示
加工电参数显示
加工长度、加工时间、加工速度显示
工艺参数设置方式：程序设置、屏幕人工设置
机床电气控制方式：全自动顺序控制
短路处理：自动回退
断丝处理：返回切割起始点或断丝点穿丝后继续加工
加工停电处理：全状态记忆、可恢复加工
G功能
M功能
脉冲电源
空载电压峰值：DC100V
脉冲宽度：2、4、6、8、12、24、32、48、64μs十挡
脉冲间隙比：1~10挡
短路峰值电流：4~60A十五挡
波形：矩形脉冲、分组矩形脉冲
分组脉冲宽度：128、256、384、512μs四挡
分组脉冲间隙比：0~3四挡










数控线切割机床编程方法

数控线切割机床有3B/4B语言、自动编程系统两种程序格式

3B/4B语言简介
3B/4B语言是我国数控线切割机床普遍使用的一种语言，3B与4B语言的区别是在圆弧程序中，4B语言增加了圆弧半径R及补偿标志D或DD，它的目的是在切割加工时，使数控装置对电极丝半径及放电间隙自动地进行补偿
而在程序编制及计算方面，3B与4B语言都是相同的

1.格式
3B语言格式：BX BY BJ G Z
4B语言格式：BX BY BJ BR（J） G D（DD） Z

其中： B --为分隔符
它将X、Y、J三项数值分离开来，以免执行指令时发生混淆

X、Y--分别为坐标的绝对值，单位（um）

J--计数长度，单位（um）
R--圆弧半径，单位（um）
G--计数方向，有GX、GY两种计数方向

D（DD）--圆弧补偿标志
Z--加工指令，共有12个，分别为： 直线 L1 L2 L3 L4
顺圆 SR1 SR2 SR3 SR4
逆圆 NR1 NR2 NR3 NR4
在3B/4B语言程序中，每段直线和圆弧都要分别建立自己的坐标系，也就是说每段程序的坐标都是独立的
直线的坐标原点为直线的加工起点；而圆弧的坐标原点是在圆弧的圆心上
各个坐标之间的关系只能是平移的关系，X、Y轴的正方向即为X、Y坐标工作台远离操作者的运动方向

Y
2.3B语言的编程规则
⑴ X、Y值的确定： A(X0
Y0)

① 直线（图1a ）
由于加工直线时，直线的坐标 X
原点在直线的加工起点上，所以语
言规定，直线的X、Y值取其终点坐标的 图1a
绝对值
即 X=∣Xe ∣ 、Y=∣Ye∣；
而当该直线与坐标轴平行时，X、Y值均 Y
可以取为零，即 X=Y=0
这时"0"
可以省略不写但分隔符"B"不能省略
A(10
8)

例1（见图2）： B(-12
2)
计算线段 OA的X、Y值： ∵ OA线段的终点坐标值为（10、8） X
∴ X=|10|=10000um Y=∣8∣=8000um
计算线段 OB的 X、Y值： ∵ OB线段的终点坐标值为（-12、2） 图2
∴ X=∣-12∣=12000um Y=∣2∣=2000um
（注：因为X，Y值的单位为um ，而一般工件图中所给的单位都是mm，所以在计算X、Y值时要进行单位转换
下同
）
②．圆弧（图1b ）
在加工圆弧时，由于坐标原点移到了圆弧的圆心上，所以语言规定：圆弧的X、Y值取圆弧加工起点坐标的绝对值
即 X=|XO| 、 Y=|YO|

例2（见图3）：
计算AB段圆弧的X、Y值： ∵ AB圆弧的起点坐标值为（-2、6）
∴ X=∣-2∣=2000um Y=∣6∣=6000um
⑵ J计数长度的确定： A(-2
6)
①直线
在加工直线时，语言规定：取直线终点坐
标绝对值较大的值作为直线的计数长度

J

设（Xe，Ye）为直线的终点坐标值：
当∣Xe∣≥∣Ye∣时， 则 取 J=∣Xe∣
当∣Xe∣≤∣Ye∣时， 取 J=∣Ye∣
②圆弧 B(6
-2)
在加工圆弧时，计数长度与圆弧的计数方向有 图3
关，当计数方向确定后，圆弧的计数长度为各段被 Y
加工圆弧在计数方向上的投影之总和
如图4，确 A C
定AB段圆弧的计数长度J

设AB段的计数方向为GX： B
则 ： JXAB=JXAD+JXDB X
O
⑶ G 计数方向的确定:计数方向有GX，GY两种
D
直线 JXDB
对于直线来说，计数方向是按被加工直线的终点坐 JXAD
标绝对值大小来确定的，它取其终点坐标绝对值大的坐
标方向为它的计数方向

设（Xe，Ye）为直线的终点坐标值：
当∣Xe∣≥∣Ye∣时 取G为GX 图4
当∣Xe∣≤∣Ye∣时 取G为GY
②圆弧
同样，圆弧计数方向的选取也是按被加工圆弧终点坐标的绝对值大小来确定的，但它与直线的计数方向正相反，是取其绝对值小的为圆弧的计数方向

设（Xe，Ye）为圆弧的终点坐标：
当∣Xe，∣≥∣Ye∣时 则： 取G为GY
当∣Xe，∣≤∣Ye∣时 取G为GX
⑷Z加工指令的确定：（图5）
加工指令Z是确定线段在坐标中的位置及其切割方向的
它可以用两个坐标图来表示

①直线 Y
直线的加工指令有四个，分别为L1 ，L2 ，
L3 ，L4
从图5a中可以看出，当直线处于坐标 L2 L2 L1
的第一象限时，就取Z为L1
以此类推，当直线
处于坐标的第二、三、四象限时，就分别取Z为 L3 L1 X
L2、L3、L4；当直线与X坐标 轴重合，并指向X
坐标轴的正方向时，取Z为L1，否则，取Z为L3； L3 L4
当直线与Y坐标轴重合，并指向坐标轴的正方向时， 图5a
取Z为L2，否则，取Z为L4

② 圆弧
圆弧的加工指令有八个，分别为SR1 SR2 SR3
SR4 NR1 NR2 NR3 NR4

其中S表示顺时针方
向切割的圆弧，N表示逆时针方向切割的圆弧
见
图5b，当圆弧处于第一象限，并且切割方向是顺
时针时，取Z为SR1；切割方向是逆时针时，取Z
为NR1
同理，当圆弧处于第二、三、四象限， Y
切割方向为顺时针时，取Z为SR2、SR3、SR4；
切割方向为逆时针时，取Z为NR2、NR3、NR4

3.3B语言加工程序
上述五个参数确定以后，就可以编程了，下面举例说明
A(-17
5)
例题1 ， 编制OA线段的3B加工程序（见图6）

⑴ 确定X、Y值
∵ OA终点坐标（Xe，Ye）为（-17，5） O X
∴ X=∣-17∣=17000um， Y=∣5∣=5000 um
⑵ 确定J值
∵ ∣Xe∣>∣Ye∣ ∴ J==|Xe|=17000um
⑶ 确定G 图6
∵ ∣Xe∣>∣Ye∣ ∴取G为GX
⑷ 确定Z A(-2
9) C
∵ AO直线位于坐标的第二象限
∴ 取Z为L2
∴AO线段的3B加工程序为： D
B17000 B5000 B17000 GX L2
例题2， 编制AB段圆弧的3B加工程序，见图7： 图7
⑴确定X、Y值
∵AB圆弧段的起点坐标值为 （-2，9）
∴ X=∣-2∣=2000um Y=∣9∣=9000um
⑵ 确定G
∵AB圆弧段的终点坐标为B（9，-2）， ∣Xe∣＞∣Ye∣ ∴ 取G为GY
⑶ 确定J值
∵ JYAB=JYAC+JYCD+JYDB （J是取各段圆弧在Y轴上的投影之和）
而： JYCD =半径=√20002+90002=9220um
JYAC =半径-9000=9220-9000=220um
JYDB =|-2|=2000 um
∴ JYAB =220+9220+2000=11440um
⑷　确定Z
∵ 起割圆弧段在第二象限，切割方向为顺时针 ∴ 取Z 为SR2
∴AB段圆弧的3B加工程序为： B2000 B9000 B11440 GY SR2
此外， 在编制3B/4B语言加工程序时，还要根据坯料的情况，选择一个合理的装夹位置，同时确定一个合理的起割点和切割线路
一般编程时引导线都要考虑与第一条程序垂直

Y
例题3，编制φ10mm圆的3B语言加工程序（见图8）
Y
000 B B B5000 GX L1
001 B5000 B B20000 GY SR2
002 B B B5000 GX L3
003 D
5

O
例题4，制一个对边为15mm的正八方形的3B语言加工 X
程序（见图9）

000 B B B5000 GY L2 图8
001 B B B15000 GX L3
002 B10606 B10606 B10606 GX L2 Y
003 B B B15000 GY L2
004 B10606 B10606 B10606 GY L1
005 B B B15000 GX L1
006 B10606 B10606 B10606 GX L4
007 B B B15000 GY L4
008 B10606 B10606 B10606 GY L3 O
009 B B B5000 GY L4
010 D 5
图9
二．YH绘图式线切割自动编程系统简介
YH绘图式线切割自动编程系统是采用先进的计算机绘图技术，融绘图、编程为一体的数控线切割高级编程系统

1．特点：
⑴它独创性地采用了全绘图式编程，只要按图纸标注尺寸输入，即可自动编程

⑵　只用鼠标器就可完成全部编程，真正实现了所见即所得，使得令人厌烦的编程劳动变得轻松愉快

⑶　赏心悦目的图形显示，全中文提示，弹出式菜单和按钮操作

⑷　高级的图形编辑和几何求解，灵活方便的二切、三切圆生成

⑸　完善的处理功能，还有自动尖角平滑、非圆拟合、齿轮生成、大圆弧处理、跳步模自动生成、各型框可作不同的补偿处理、加工面积自动计算

2．功能键简介
有关系统的操作，十分简单
只要搞清各按键的功能，根据屏幕所给的菜单和中文提示便可完成
附图一为YH系统的主屏幕

屏幕左侧是系统的20个图标
它们是系统的全部绘图功能和一部分最常用的编辑功能，分别为（自上而下）：点、线、圆、切圆（线）、椭圆、抛物线、双曲线、摆线、螺线、列表曲线、函数方程、齿轮、过渡圆、辅助圆、辅助线，共16种绘图控制图标；剪除、询问、清理、重画四个编辑控制图标

屏幕左下方是键盘命令框
以便于用键盘输入编程命令

屏幕上边一排为主菜单
共有四个菜单按钮，分别为：文件、编辑、编程和杂项
在每个按钮下，均可弹出一个子功能菜单
各菜单的功能见附图二

屏幕的下方为提示行，用来显示输入图号、比例系数、粒度和光标位置

YH系统操作命令的选择、状态、窗口切换全部用鼠标器实现
系统的基本操作方法略







ISO 代码的及编辑
ISO（international organization for standardzation）标准，是国际标准化组织

确认和颁布的国际标准，是国际上通用的数控机床语言
为了适应国内外市场的要求，BKDC系统采用了ISO代码进行编辑，因而本系统提供了丰富的控制功能
同时为了保持连续性，系统也提供了国内流行的3B语言
ISO代码的定义
线切割机床在进行加工以前，必须按照加工图纸编制加工程序，所编制的程序必须符合下列规则：
1、ISO代码有G功能码、E、M功能码三种

2、 每一程序只允许含一个代码

3、程序行开始可标记行号，系统不仅对行号进行检查，仅作为用户自己的标记
4、 程序的起始行（G92）必须位于其他所有行（不包括注释行）之前，但并不是必须的
5、 注释以"%"开始至行尾结束
6、 每一个程序必须含结束行（M02），结束行以下的内容系统将被忽略


G功能代码
系统共八类十七种G功能码
移动类代码同前一行代码相同时可省略
除暂停类代码以外，其余各类代码全程有效，直至为同类代码取代为止


１、移动类

G01 直线插补
格式：G01 Xx Yy Uu Vv
以加工速度从起点运行至终点，X、Y、U、V四轴联动作线形插补


G02 顺时针圆弧插补
格式：G02 Xx Yy Ii Jj
以加工速度从起点运行至终点，X、Y为终点坐标，I、J为圆心相对于起点的坐标，而不论是绝对还是相对编程方式

例　直线AB
绝对编程方式
G01 X4500 Y3500（终点坐标值）
增量编程方式
G01 X-1000 Y3000（终点－起点）


例圆弧AB
绝对编程方式
G03 X4500 Y3500 I-5000 J0(圆心坐标值－起点坐标值)
增量编程方式
G03 X-1000 Y3000 I-5000 J0（同上）
２、暂停类
G04 F f f从０－９９９９９秒
３、斜度类
G27 常态加工（无锥度加工）
格式 G27
G28 恒锥度加工
格式 G28 Aa a从-45000-45000 即±45°
在加工轨迹的几何段上，电极丝只在加工轨迹法线方向倾斜，且斜角为a，在几何段相交点处，电极丝将沿一个圆锥面运动，以保证恒定锥度和光滑的转到下一几何段，沿加工轨迹方向看，钼丝向右倾斜时，a大于0，钼丝向左倾斜时，a小于0

G29 尖角锥度加工
格式 G29 Aa
在加工轨迹的几何段上，G29 使电极丝倾角在加工轨迹方向连续变化，在加工轨迹法线方向保证恒值a，这样在几何段相交处电极丝倾角等于下一几何段起点之倾角

４、偏移类
G40 取消偏移
格式 G40
G41 左偏移
格式 G41 Dd d 范围0-9999μm
G41使偏移轨迹沿加工轨迹方向左偏移d
G42 右偏移
格式 G42 Dd
G42使偏移轨迹沿加工轨迹方向右偏移d
偏移方式类
G45 相交过度偏移方式
G46自动圆弧过度补偿方式
在一种偏移方式下无法实现时，系统将转换到另一种方式
缺省为G45
５、编程方式类
G90 绝对编程方式
格式：G90

X、 Y为工件坐标系中的坐标值，U、V为相对于X、Y的坐标

G91 增量编程方式
X、Y 为坐标增量值即轴的移动量，U、V为相对于X、Y的坐标

缺省为G90
６、起点类
G92 定义工件坐标
格式 G92 Xx Yy Uu Vv
定义当前点为工件坐标系中（X，Y，U，V）点，缺省为（0，0，0，0）

M 功能码

系统支持四种M功能码
M00 停止加工
关脉冲电源，出现提示"PRESS ENTER TO CONTINUE CUT "，用户按ENTER键后系统恢复加工

M02 加工结束
关闭运丝电机、工作液泵和加工电源，加工结束

M20
开运丝电机、工作液泵和加工电源

M21
关闭运丝电机、工作液泵和加工电源



例子
如图 对边为28mm的正八边形，左偏移，偏移量100μm，偏移方式为圆弧补偿方式，切入段长4mm

G92 X0 Y0 （建立工件指标系）
G91 （增量编程方式）
G46 （自动圆弧过渡补偿方式）
G41 D100 （左偏移　１００um）
G01 X4000
Y5799
X8201 Y8201
X11598
Y-11598
X-8201 Y-8201
X-11598
X-8201 Y8201
Y5799
X0
G40 （取消偏移）
X-4000 （回到刀具起始点）
M02 （结束）

例２加工直径１０mm圆
编程如下
g92
g91
g01 x5000 y0
g02 x0 y0 i5000 j0
g01 x-5000 y0
m02

在加工过程中一些特殊情况的处理
短路
当加工过程中出现短路时，出现提示"SHORT BACK ，PRESS ESC TO EXIT"同时系统自动原轨迹回退，短路消除后加工继续
短路回退过程中，用户按ESC键后，系统将停止回退，但当系统恢复加工后，下一次短路时仍具有自动回退功能
系统自动回退最大为7000步，回退到尽头，系统出现提示"SHORT PAUSE"，可能出现工件变形等异常情况

断丝
加工过程中断丝发生时，系统自动关运丝电机、工作液泵和加工电源，同时出现提示"WIRE BREAK ，RETURN Y/N "，用户选择"Y"，系统将回退至切割其始点，用户选择"N"，上丝按钮处于开放状态，在断丝点穿丝后，依系统提示操作后继续加工





一个典型的操作实例
假定系统已经安装完毕，用户要加工一个10*10的方形零件，下面是从开机至加工结束的具体操作步骤：
合上总电源开关
按下面板上白色带灯按钮，灯亮，计算机启动，系统自检后进入屏幕

按下面板上绿色按钮，机床电器部分能正常工作

按任意键进入主菜单

按F2键，键入EDIT 菜单

按下F1键，生成一个新的ISO文件，此时系统提示用户输入文件名，输入后，按RETURN键，系统进入编辑状态

输入程序
按下F1键存盘并退出编辑状态，系统中已存在xx.ISO 文件

按F8键后退回主菜单，按F5键进入MANUAL 菜单，按F1进入 PRE_WIRE菜单，通过上丝按钮完成上丝

和张丝工作

退回主菜单，按下F7进入RUN菜单，此时系统提示用户选择文件，选中文件

按F1，选择DRAW命令，通过WINDOW命令在屏幕上画出大小适中的图形

返回RUN菜单，选择F2（DRY_RUN）
按F1（CONTINUE）检查切割图形

返回RUN菜单，选择F3（E_PAR）
选取合适的 加工参数

返回RUN菜单，选择F7（CUT），系统自动开启运丝电机、工作液泵，请调节工作液阀门，使工作液刚好包住钼丝流下，同时观察加工电压表和电流表，按F6或F7调节进给速度，使加工稳定

切割结束后，系统提示"CUT END ，SLECT MENU PLEASE"

按电源关按钮，显示器屏幕变黑

关上总电源开关


















加工工艺及加工工艺数据库
在线切割加工过程中，加工参数的选择对加工工件的质量起着至关重要的作用，本系统提供的脉冲电源功能强大，同时提供了一个加工工艺数据库


加工参数选择的基本原则
线切割加工参数包括脉冲宽度、脉冲间隙与脉冲宽度比、分组脉冲宽度、分组脉冲间隙与分组脉冲宽度比峰值电流，本系统把进给速度和丝速也包括在加工参数里面


运丝速度
运丝速度 分为二挡即高速1、低速0
高速有利于排屑，低速有利于减小丝的震动，保持丝的稳定
在工作厚度大于10mm时，一般应采用高速运丝


最大电流
最大电流分为1-15 工十五挡，最大峰值电流为挡数乘以4
从加工速度和加工稳定性来说，最大电流越大，单脉冲量越大，放电间隙越大，加工稳定性和加工速度越好

从加工工件的粗糙度和电极丝的损耗来看，最大电流越小越好

为了保证加工继续，对于相应厚度的工作，如表规定了最少应选择的最大电流，
工作厚（mm） 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100-120 120以上 最大电流 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11



脉冲宽度
脉冲宽度分为2、4、6、8、12、16、24、32、48、64μS 十挡，脉冲宽度与加工粗糙度与加工粗糙度有很大关系
如表：
粗糙度 1.6 2.0 2.3 2.5 2.8 3.2 3.5 4.0 4.5 5.0 脉冲 2 4 6 8 12 16 24 32 48 64
脉冲间隙与脉冲宽度比
脉冲间隔比越大，排屑越充分，工件越厚，间隔比越大，如表：
工件厚度 3 6 10 20 30 40 50 60 80 90以上 间隔比 1 2 3 4 5 6 7 8 8 10
分组脉冲宽度
分为0、128、256、384、512μS五档，0表示为普通脉冲


分组脉冲间隙
分为0-3 四挡
选择分组脉冲时，Pul_on 应小于8μS
P_ratio应为1
当Pul_on 大于8μS时
系统自动设定为8μS
P_ratio总设为1

加工进给速度
分为0-10 档，速度从慢到快
进给速度过低会降低切割效率，过高会引起短路频繁甚至烧丝
当进给速度适当时，屏幕显示步进频率S大致恒定（不包

括运丝电机换向时间），控制机面板上电压表针稳定
一般来说，当系统的加工电流达到加工电源短路电流的75%-80%时，加工进给比较恰当