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特种加工技术
1．轨迹控制原理
常见的工程图形都可分解为直线和圆弧或及其 组合。用数控技术来控制直线和圆弧轨迹的方法， 有逐点比较法、数字积分法、矢量判别法和最小 偏差法等等。每种插补方法各有其特点。高速走 丝数控线切割大多采用简单易行的逐点比较法。 目前的线切割数控系统，X、Y两个方向不能同时 进给，只能按直线的斜度或圆弧的曲率来交替地 一步一个微米地分步“插补”进给。采用逐点比较 法时，X或Y每进给一步，每次插补过程都要进行 以下四个节拍：
为了便于机器接受“命令”，必须按照一定的格 式来编制线切割机床的数控程序。目前机床我国 生产的高速走丝一般采用3B格式，而低速走丝机 床通常用国际上通用的ISO(国际标准化组织)或 EIA(美国电子工业协会)格式。
特种加工技术
三、自动编程
1．自动编程原理 数控线切割编程，是根据图样提供的数据，经
过分析和计算，编写出线切割机床能接受的程序单。 数控编程可分为人工编程和自动编程两类。人工编 程采用各种数学方法，使用一般的计算工具(包括电 子计算器)，人工地对编程所需的数据进行处理和运 算。通常是根据图纸把图形分割成直线段和圆弧段， 并且把每段的起点、终点，中心线的交点、切点的 坐标一一定出，按这些直线的起点、终点，圆弧的 中心、半径、起点、终点坐标进行编程。当零件的 形状复杂或具有非圆曲线时，人工编程的工作量大、 并容易出错。在人工编程技术领域内，已出现了多 种方法：三角法、解析法、增量法、表格法、六边 形法、求点算式法、轨迹法、几何法、典型化法等。
第三节 电火花线切割控制系统 和编程技术
线切割控制系统 线切割数控编程要点 自动编程
特种加工技术
一、线切割控制系统
控制系统是进行电火花线切割加工的重要环节。 控制系统的稳定性、可靠性、控制精度及自动化 程度都直接影响到加工工艺指标和工人的劳动强 度。
控制系统的主要作用是在电火花线切割加工 过程中，1)按加工要求自动控制电极丝相对工件 的运动轨迹 2)自动控制伺服进给速度，来实现对 工件的形状和尺寸加工。即当控制系统使电极丝 相对于工件按一定轨迹运动时，同时还应该实现 进给速度的自动控制，以维持正常的稳定切割加 工。前者轨迹控制靠数控编程和数控系统，后者 是根据放电间隙大小与放电状态自动控制的，使 进给速度与工件材料的蚀除速度相平衡。
特种加工技术
第一拍：偏差判别。判别加工坐标点对规定几 何轨迹的偏离位置，然后决定拖板的走向。一般用F 代表偏差值，F=0，表示加工点恰好在线(轨迹)上。 F>O，加工点在线的上方或左方，F<O，加工点在线 的下方或右方，以此来决定第二拍进给的轴向和方 向。
第二拍：进给。根据F值控制某坐标工作台沿+x 向或-x向；或+y向或-y向进给一步，向规定的轨迹 靠拢，缩小偏差。
(6)自动找中心 使孔中的电极丝自动找正后停 止在孔中心处。
(7)信息显示 可动态显示程序号、计数长度等 轨迹参数，较完善的采用CRT屏幕显示，还可以显示 电规准参数和切割轨迹图形等。
此外，线切割加工控制系统还具有故障安全和 自诊断等功能。
特种加工技术
二、线切割数控编程要点
线切割机床的控制系统是按照人的“命令”去控 制机床加工的。因此必须事先把要切割的图形， 用机器能接受的“语言”编排好“命令”，并告诉控制 系统。这项工作叫做数控切割编程，简称编程。
(4)图形的缩放、旋转和平移 利用图形的任意缩放功 能可以加工出任意比例的相似图形；利用任意角度的旋转功 能可使齿轮、电机定转子等类零件的编程大大简化；而平移 功能则极大地简化了跳步模特具种加的工技编术 程。
(5)适应控制 在工件厚度变化的场合，改变规 准之后，能自动改变预置进给速度或电参数(包括加 工电流、脉冲宽度、间隔)，不用人工调节就能自动 进行高效率，高精度的加工。
第三拍：偏差计算。按照偏差计算公式，计算 进给一步后新的坐标点对规定轨迹的偏差F值，作为 下一步判别走向的依据。
第四拍：终点判断。根据计数长度判断是否Fra Baidu bibliotek 达程序规定的加工终点。若到达终点，则停止插补， 否则再回到第一拍。如此不断地重复上述循环过程， 就能加工出所要求的轨迹和轮廓形状。
特种加工技术
在用单板，单片机或系统计算机构成的线切割 数控系统中，进给的快慢，是根据放电间隙的大 小，采样后由压—频转换变频电路得来的进给脉 冲信号，用它向CPU申请中断。CPU每接收一次中 断申请，就进行上述四个节拍运行一个循环，决 定X或Y方向进给一步，然后通过并行I|O接口芯片， 驱动步进电机带动工作台进给1μm.
(2)短路回退 经常记忆电极丝经过的路线。发生短路 时，改变加工条件并沿原来的轨迹快速后退，消除短路，防 止断丝。
(3)间隙补偿 线切割加工数控系统所控制的是电极丝 中心移动的轨迹。因此，加工有配合间隙冲模的凸模时，电 极丝中心轨迹应向原图形之外偏移进行“间隙补偿”，以补偿 放电间隙和电极丝的半径，加工凹模时，电极丝中心轨迹应 向图形之内“间隙补偿”。
数字程序控制(NC控制)电火花线切割的控制原 理是把图样上工件的形状和尺寸编制成程序指令， 一般通过键盘或磁盘，输给计算机，计算机根据输 入指令控制驱动电动机，由驱动电机带动精密丝杆， 使工件相对于电极丝作轨迹运动。图3-13所示为数 字程序控制过程框图。
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数字程序控制方式是根据图样形状尺寸，编程后 用计算机控制加工。只要计算机的运算控制精度较 高，就可以加工出高精度的零件，而且生产准备时 间短，机床占地面积少。目前高速走丝电火花线切 割机床的数控系统大多采用较简单的步进电动机开 环系统，而低速走丝线切割机床的数控系统则大多 是伺服电动机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了伺服电动机加磁尺或 光栅的全闭环数控系统。
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电火花线切割机床控制系统的具体功能包括： (1)轨迹控制 即精确控制电极丝相对于工件的 运动轨迹，以获得所需的形状和尺寸。
2)加工控制 主要包括对伺服进给速度、电源 装置、走丝机构、工作液系统以及其它的机床操作 控制。此外，失效、安全控制及自诊断功能也是一 个重要的方面。
电火花线切割机床的轨迹控制系统现在已普遍 采用数字程序控制，并已发展到微型计算机直接控 制阶段。
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2．加工控制功能
线切割加工控制和自动化操作方面的功能很多，对节省 准备工作量、提高加工质量有好处，主要有下列几种。
(1)进给控制 能根据加工间隙的平均电压或放电状态 的变化，通过取样、变频电路，不定期地向计算机发出中断 申请，自动调整伺服进给速度，保持某一平均放电间隙，使 加工稳定，提高切割速度和加工精度。
1．轨迹控制原理
常见的工程图形都可分解为直线和圆弧或及其 组合。用数控技术来控制直线和圆弧轨迹的方法， 有逐点比较法、数字积分法、矢量判别法和最小 偏差法等等。每种插补方法各有其特点。高速走 丝数控线切割大多采用简单易行的逐点比较法。 目前的线切割数控系统，X、Y两个方向不能同时 进给，只能按直线的斜度或圆弧的曲率来交替地 一步一个微米地分步“插补”进给。采用逐点比较 法时，X或Y每进给一步，每次插补过程都要进行 以下四个节拍：
为了便于机器接受“命令”，必须按照一定的格 式来编制线切割机床的数控程序。目前机床我国 生产的高速走丝一般采用3B格式，而低速走丝机 床通常用国际上通用的ISO(国际标准化组织)或 EIA(美国电子工业协会)格式。
特种加工技术
三、自动编程
1．自动编程原理 数控线切割编程，是根据图样提供的数据，经
过分析和计算，编写出线切割机床能接受的程序单。 数控编程可分为人工编程和自动编程两类。人工编 程采用各种数学方法，使用一般的计算工具(包括电 子计算器)，人工地对编程所需的数据进行处理和运 算。通常是根据图纸把图形分割成直线段和圆弧段， 并且把每段的起点、终点，中心线的交点、切点的 坐标一一定出，按这些直线的起点、终点，圆弧的 中心、半径、起点、终点坐标进行编程。当零件的 形状复杂或具有非圆曲线时，人工编程的工作量大、 并容易出错。在人工编程技术领域内，已出现了多 种方法：三角法、解析法、增量法、表格法、六边 形法、求点算式法、轨迹法、几何法、典型化法等。
第三节 电火花线切割控制系统 和编程技术
线切割控制系统 线切割数控编程要点 自动编程
特种加工技术
一、线切割控制系统
控制系统是进行电火花线切割加工的重要环节。 控制系统的稳定性、可靠性、控制精度及自动化 程度都直接影响到加工工艺指标和工人的劳动强 度。
控制系统的主要作用是在电火花线切割加工 过程中，1)按加工要求自动控制电极丝相对工件 的运动轨迹 2)自动控制伺服进给速度，来实现对 工件的形状和尺寸加工。即当控制系统使电极丝 相对于工件按一定轨迹运动时，同时还应该实现 进给速度的自动控制，以维持正常的稳定切割加 工。前者轨迹控制靠数控编程和数控系统，后者 是根据放电间隙大小与放电状态自动控制的，使 进给速度与工件材料的蚀除速度相平衡。
特种加工技术
第一拍：偏差判别。判别加工坐标点对规定几 何轨迹的偏离位置，然后决定拖板的走向。一般用F 代表偏差值，F=0，表示加工点恰好在线(轨迹)上。 F>O，加工点在线的上方或左方，F<O，加工点在线 的下方或右方，以此来决定第二拍进给的轴向和方 向。
第二拍：进给。根据F值控制某坐标工作台沿+x 向或-x向；或+y向或-y向进给一步，向规定的轨迹 靠拢，缩小偏差。
(6)自动找中心 使孔中的电极丝自动找正后停 止在孔中心处。
(7)信息显示 可动态显示程序号、计数长度等 轨迹参数，较完善的采用CRT屏幕显示，还可以显示 电规准参数和切割轨迹图形等。
此外，线切割加工控制系统还具有故障安全和 自诊断等功能。
特种加工技术
二、线切割数控编程要点
线切割机床的控制系统是按照人的“命令”去控 制机床加工的。因此必须事先把要切割的图形， 用机器能接受的“语言”编排好“命令”，并告诉控制 系统。这项工作叫做数控切割编程，简称编程。
(4)图形的缩放、旋转和平移 利用图形的任意缩放功 能可以加工出任意比例的相似图形；利用任意角度的旋转功 能可使齿轮、电机定转子等类零件的编程大大简化；而平移 功能则极大地简化了跳步模特具种加的工技编术 程。
(5)适应控制 在工件厚度变化的场合，改变规 准之后，能自动改变预置进给速度或电参数(包括加 工电流、脉冲宽度、间隔)，不用人工调节就能自动 进行高效率，高精度的加工。
第三拍：偏差计算。按照偏差计算公式，计算 进给一步后新的坐标点对规定轨迹的偏差F值，作为 下一步判别走向的依据。
第四拍：终点判断。根据计数长度判断是否Fra Baidu bibliotek 达程序规定的加工终点。若到达终点，则停止插补， 否则再回到第一拍。如此不断地重复上述循环过程， 就能加工出所要求的轨迹和轮廓形状。
特种加工技术
在用单板，单片机或系统计算机构成的线切割 数控系统中，进给的快慢，是根据放电间隙的大 小，采样后由压—频转换变频电路得来的进给脉 冲信号，用它向CPU申请中断。CPU每接收一次中 断申请，就进行上述四个节拍运行一个循环，决 定X或Y方向进给一步，然后通过并行I|O接口芯片， 驱动步进电机带动工作台进给1μm.
(2)短路回退 经常记忆电极丝经过的路线。发生短路 时，改变加工条件并沿原来的轨迹快速后退，消除短路，防 止断丝。
(3)间隙补偿 线切割加工数控系统所控制的是电极丝 中心移动的轨迹。因此，加工有配合间隙冲模的凸模时，电 极丝中心轨迹应向原图形之外偏移进行“间隙补偿”，以补偿 放电间隙和电极丝的半径，加工凹模时，电极丝中心轨迹应 向图形之内“间隙补偿”。
数字程序控制(NC控制)电火花线切割的控制原 理是把图样上工件的形状和尺寸编制成程序指令， 一般通过键盘或磁盘，输给计算机，计算机根据输 入指令控制驱动电动机，由驱动电机带动精密丝杆， 使工件相对于电极丝作轨迹运动。图3-13所示为数 字程序控制过程框图。
特种加工技术
数字程序控制方式是根据图样形状尺寸，编程后 用计算机控制加工。只要计算机的运算控制精度较 高，就可以加工出高精度的零件，而且生产准备时 间短，机床占地面积少。目前高速走丝电火花线切 割机床的数控系统大多采用较简单的步进电动机开 环系统，而低速走丝线切割机床的数控系统则大多 是伺服电动机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了伺服电动机加磁尺或 光栅的全闭环数控系统。
特种加工技术
电火花线切割机床控制系统的具体功能包括： (1)轨迹控制 即精确控制电极丝相对于工件的 运动轨迹，以获得所需的形状和尺寸。
2)加工控制 主要包括对伺服进给速度、电源 装置、走丝机构、工作液系统以及其它的机床操作 控制。此外，失效、安全控制及自诊断功能也是一 个重要的方面。
电火花线切割机床的轨迹控制系统现在已普遍 采用数字程序控制，并已发展到微型计算机直接控 制阶段。
特种加工技术
2．加工控制功能
线切割加工控制和自动化操作方面的功能很多，对节省 准备工作量、提高加工质量有好处，主要有下列几种。
(1)进给控制 能根据加工间隙的平均电压或放电状态 的变化，通过取样、变频电路，不定期地向计算机发出中断 申请，自动调整伺服进给速度，保持某一平均放电间隙，使 加工稳定，提高切割速度和加工精度。