数控电火花线切割加工实例

HEATS

加工示例

（一）数控快走丝电火花线切割加工示例

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1．手工编程加工实习

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（1）实习目的：

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①掌握简单零件的线切割加工程序的手工编制技能；

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②熟悉ISO代码编程及3B格式编程；

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③熟悉线切割机床的基本操作。

（2）实习要求

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通过实习，学生能够根据零件的尺寸、精度、工艺等要求，应用ISO代码或3B格式手工编制出线切割加工程序，并且使用线切割机床加工出符合图纸要求的合格零件。

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（3）实习设备

DK7725E型线切割机床。

# h+ Z1 }0 Q% y* Y. ?$ u/ C2 p

（4）常用ISO编程代码

2 i/ N6 b$ b; q" F

　　G92 X- Y-：以相对坐标方式设定加工坐标起点。

    G27 ：设定XY/UV平面联动方式。

1 Q% z- m: Y% E

    G01 X- Y-（U- V-）：直线插补。

7 n# H2 B1 m: j" `- i

        X Y：表示在XY平面中以直线起点为坐标原点的终点坐标。

2 `: f! Y5 E$ n) K" |. q

        U V：表示在UV平面中以直线起点为坐标原点的终点坐标。

' k- C) v/ o! H0 W# k, ?! k2 x

    G02 X- Y- I- J-

    G02 U- V- I- J-：顺圆插补指令。

    G03 X- Y- I- J-：逆圆插补指令。

以上G02、G03中是以圆弧起点为坐标原点，X、Y（U、V）表示终点坐标，I、J表示圆心坐标。

3 f3 e+ z7 s- Y6 l9 ^! h

    M00 ：暂停。

8 P% F+ E5 ?. y3 [

    M02 ：程序结束。

2 b0 x+ S: B+ g

（5）3B程序格式

c& i# M6 f6 Z8 E" P, |. c

　　　　Ｂ Ｘ Ｂ Ｙ Ｂ　Ｊ　Ｇ　Ｚ                                         

7 Y. J1 e# |# o z' W* J8 `

　　　　Ｂ:分隔符号；Ｘ：Ｘ坐标值；Ｙ：Ｙ坐标值；                                              

　　　　Ｊ:计数长度；Ｇ：计数方向；Ｚ：加工指令。

（6）加工实例

" D2 b; P1 b" T& j2 R+ X

% @9 s5 @6 Y; Z, j) H5 N' W

图1  零件一

6 l2 q {& _1 J! S& D) v

①工艺分析：

3 A, L6 Y: G' ~1 z

加工如图1所示零件外形，毛坯尺寸为60×60ｍｍ，对刀位置必须设在毛坯之外，以图中Ｇ点坐标（-20,-10）作为起刀点，Ａ点坐标（-10，-10）作为起割点。为了便于计算，编程时不考虑钼丝半径补偿值。逆时钟方向走刀。

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②ISO程序：

" i: T$ e" z4 r N

程序                          注解

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G92 X-20000 Y-10000            以Ｏ点为原点建立工件坐标系，起刀点坐标为（-20，-10）；

0 I4 M% f* ?" ?, c3 D5 g

G01 X10000 Y0                从Ｇ点走到Ａ点，Ａ点为起割点；

G01 X40000 Y0                从Ａ点到Ｂ点；    

! W9 J4 a) e) M

G03 X0 Y20000 I0 J10000　　　从Ｂ点到Ｃ点；　　

) F/ w1 W" v9 }3 K9 i$ a6 l

G01 X-20000 Y0　　　　　　　 从Ｃ点到Ｄ点；

G01 X0 Y20000                从Ｄ点到Ｅ点；

7 Y3 F5 F1 W4 p2 E# @( g

G03 X-20000 Y0 I-10000 J0　　从Ｅ点到Ｆ点；

G01 X0 Y-40000　　　　　　　 从Ｆ点到Ａ点；

G01 X-10000 Y0　　　　　　　 从Ａ点回到起刀点Ｇ；

- S$ f" d- t& Z7 O, s

M00　　　　　　　　  　　　　程序结束。

③ 3B格式程序：

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程序                            注解

% h! D( {& L' ^& f J3 ?. H$ o

B10000 B0 B10000 GX L1          从Ｇ点走到Ａ点，Ａ点为起割点；

B40000 B0 B40000 GX L1          从Ａ点到Ｂ点；

B0 B10000 B20000 GX NR4         从Ｂ点到Ｃ点；

& _0 t) R# ^6 {

B20000 B0 B20000 GX L3          从Ｃ点到Ｄ点；

: d" D; E }; J0 C

B0 B20000 B20000 GY L2          从Ｄ点到Ｅ点；

B10000 B0 B20000 GY NR4         从Ｅ点到Ｆ点；

B0 B40000 B40000 GY L4          从Ｆ点到Ａ点；

B10000 B0 B10000 GX L3          从Ａ点回到起刀点Ｇ

D                               程序结束。

④加工：

. o2 Q( I# J, j+ q" ~4 [9 k

按第三节中所述的机床操作步骤进行。

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2．自动编程加工实习

1 L$ N. G$ I$ y- u2 g$ [; Q

（1）实习目的及要求：

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①熟悉CNC-10A编程系统的绘画功能及图形编辑功能；

②熟悉CNC-10A编程系统的自动编程功能；

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③掌握CNC-10A控制系统的各种功能。

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（2）实习设备：DK7725E型线切割机床及CNC-10A控制、编程系统。

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图2  零件二

（3）加工实例：

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①工艺分析：加工如图2所示五角星外形，毛坯尺寸为60×60ｍｍ，对刀位置必须设在毛坯之外，以图中Ｅ点坐标（-10,-10）作为对刀点，Ｏ点为起割点，逆时钟方向走刀。

 

图3  “OC”直线参数窗

②绘画：首先绘出直线“ＯＣ”：在图形绘制界面上，鼠标左键轻点直线图标，该图标呈深色，然后将光标移至绘图窗内。此时，屏幕下方提示行内的“光标”位置显示光标当前坐标值。将光标移至坐标原点(注：有些误差无妨，稍后可以修改)，按下左键不放，移动光标，即可在屏幕上绘出一条直线，在弹出的参数窗中可对直线参数作进一步修正，如图3。确认无误后按“Yes”退出，完成“ＯＣ”直线的输入。

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2 e3 ~8 M, L( P

图4  “CA”直线参数窗

绘制“ＣＡ”直线：光标依次点取屏幕上“编辑”→“旋转” →“线段复制旋转”。屏幕右上角将显示“中心”（提示选取旋转中心），左下角出现工具包，光标从工具包中移出至绘画窗，则马上变成“田” 形，将光标移至“Ｃ”点上（呈‘×’形）轻点左键， 选定旋转中心，此时屏幕右上角又出现提示“转体”，将“田”型光标移到“ＯＣ”线段上（光标呈‘手指’形），轻点左键，在弹出的参数设置窗中进行参数设置，如图4，确认无误后按“Ｙes”键退出，将光标放回工具包，完成“ＣＡ”直线输入。 

绘制“ＤＡ”直线：其方法与“ＣＡ”直线绘制基本相同，旋转中心点为“Ａ”点，旋转体为“ＣＡ”直线，参数设置如图5。

绘制“ＤＢ”直线：方法同上。

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绘制“ＯＢ”直线：光标点取直线图标，将光标移至Ｂ点，光标呈“×”形，拖动光标至Ｏ点（呈‘×’形），在弹出的直线参数窗中对参数进行修正，如图6，按“Ｙes”键完成直线“ＯＢ”的输入。

 

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图5 “DA”直线参数窗         图6 “OB”直线参数窗          图7  编程参数窗

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图形编辑：光标点取修剪图标，图标呈深色，将剪刀形光标依次移至线段“ＩＨ”、“ＨＧ”、“ＧＦ”、“ＦＪ”、“ＦＩ”上，线段呈红色，轻点左键，删除上述五条线段，然后将光标放回工具包。

- l U0 T1 K3 \/ r1 n- \

倒Ｒ５圆角：光标点取圆角图标，将“∠Ｒ”形光标分别点取Ｉ、Ｈ、Ｇ、Ｆ、Ｊ点（光标呈‘×’形），朝倒圆角处拖出光标，在弹出的参数窗中将Ｒ值设为５，按回车键退出。

图形清理：由于屏幕显示的误差，图形上可能会有遗留的痕迹而略有模糊。此时，可用光标选择重画图标（图标变深色），并移入绘画窗，系统重新清理、绘制屏幕。

通过以上操作，即完成了完整图形的输入。然后进行图形存盘。

" w; W A3 r+ B

 

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图8  路径选择放大窗

7 @$ \) u& ~; D" E

③自动编程：鼠标左键轻点“编程” →“切割编程”，在屏幕左下角出现一丝架形光标，将光标移至屏幕上的对刀点，按下左键不放，拖动光标至起割点(注：有些误差无妨，稍后可以修改)，在弹出的参数窗中可对起割点、孔位（对刀点）、补偿量等参数进行设置。其中补偿量与钼丝半径大小、走丝方向、切割方式（割孔还是割外形）以及放电间隙有关，要根据具体情况合理选择，如图7。参数设置好后，按“Yes”确认。

. J% d9 x1 n) H4 O6 k0 P

随后屏幕上将出现一路径选择放大窗，如图8。“路径选择窗”中的三角形红色指示牌处是起割点，上下或左右线段表示工件图形上起割点处的上下或左右各一线段，分别在窗边用序号代表(C表示圆弧，L表示直线，数字表示该线段作出时的序号)。窗中“+”表示放大钮，“－”表示缩小钮，根据需要用光标每点一下就放大或缩小一次。选择路径时，可直接用光标在序号上轻点左键，序号变黑底白字，光标轻点“认可”即完成路径选择。当无法辨别所列的序号表示哪一线段时，可用光标直接指向窗中图形的对应线段上，光标呈手指形，同时出现该线段的序号，轻点左键，它所对应线段的序号自动变黑色。路径选定后光标轻点“认可”，“路径选择窗”即消失，同时火花沿着所选择的路径方向    

进行模拟切割，到“OK”结束。如工件图形上有交叉路径，火花自动停在交叉处，屏幕上再次弹出“路径选择窗”。同前所述，再选择正确的路径直至“OK”。系统自动把没切割到的线段删除，呈一完整的闭合图形。

火花图符走遍全路径后，屏幕右上角出现“加工开关设定窗”，如图9，其中有5项选择：加工方向、锥度设定、旋转跳步、平移跳步和特殊补偿。

 

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图9  加工开关设定窗

加工方向：有左右向两个三角形，分别代表逆／顺时针方向，红底黄色三角为系统自动判断方向。（特别注意：系统自动判断方向一定要和火花模拟的走向一致，否则得到的程序代码上所加的补偿量正负相反）若系统自动判断方向与火花模拟切割的方向相反，可用鼠标键重新设定，将光标移到

5 |- I* G+ a$ O% E

正确的方向位，点一下左键，使之成为红底黄色三角。

因本例无锥度、跳步和特殊补偿，故不需设置。用光标轻点加工参数设定窗右上角的小方块“口”按钮，退出                                                                                        

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参数窗。屏幕右上角显示红色“丝孔”提示，提示用户可对屏幕中的其他图形再次进行穿孔、切割编程。系统将以跳步模的形式对两个以上的图形进行编程。因本例无此要求，可将丝架形光标直接放回屏幕左下角的工具包(用光标轻点工具包图符)，完成线切割自动编程。

9 g/ F, y' p9 z6 E- A

退出切割编程阶段，系统即把生成的输出图形信息通过软件编译成ISO数控代码(必要时也可编译成3B程序)，并在屏幕上用亮白色绘出对应线段。若编码无误，两种绘图的线段应重合(或错开补偿量)。随后屏幕上出现输出菜单。

# n6 b4 R7 v: V& B3 h1 X

菜单中有代码打印、代码显示、代码转换、代码存盘、三维造型和退出。

& q, U1 U' Y% T

在此，选择送控制台，将自动生成的程序送到控制台进行加工。至此，一个完整的工件编程过程结束，即可进行实际加工。

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④加工：按第三节中所述的机床操作步骤进行操作。

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（二）数控慢走丝电火花线切割加工示例

1．零件及加工要求

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图10  冲裁模凸模　　 　　　　　　　　          图11  加工路径

图10所示为一精密冲裁模的凸模，其厚度为30mm，材料采用SKD-11，零件的公差要求为：基本尺寸有一位小数的，公差为土0．10mm；基本尺寸有两位小数的，公差为土0．02mm；基本尺寸有三位小数的，公差为土0．002mm。

- V! o, o5 k, Y# `1 P/ _! B

2．准备工作

由于该零件精度较高，主要部分采用慢走丝电火花线切割机床加工，零件在线切割之前就进行了精加工，三个相互垂直的面的加工精度控制得较好，且线切割余量少。加工路径见图11中的实线部分，图中双点划线为毛坯形状。

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3．操作步骤及内容

要达到工件精度要求，必须采用少量、多次切割。加工余量逐次减少，加工精度逐渐提高。从开机到加工结束的具体操作步骤大致如下。

1 p9 J, ^: D, N# @. a

（1）合上总电源开关。

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（2）按下控制面板上的按钮，启动数控系统及机床。

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（3）安装并找正工件。 

（4）按机床操作说明书的要求，通过在不同操作模块间的切换，完成生成工件切割的程序，调整电极丝垂直度，将电极丝移至穿丝点等基本操作。

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（5）选择合适的加工参数，并在加工过程中将各项参数调到最佳适配状态，使加工稳定，达到质量要求。

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（6）切割结束后，取下工件。

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以上各项步骤视机床不同有的可以省略。

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