第六章 电火花线切割编程、加工工艺及实例
数控电火花线切割加工工艺与编程
数控电火花线切割加工工艺与编程数控电火花线切割加工工艺与编程是一种创新的加工方法，它利用程序控制的电脑技术，将电火花线切割机器中的电气放电机构与移动控制机构的技术结合起来，精密地切割出各种复杂形状的金属材料或非金属材料，得到高精度的加工结果。
数控电火花线切割加工工艺的基本原理是利用放电加热将工件材料熔化或蒸发掉，并通过程序精确定位和控制电极与工件的距离，在放电中加以控制，使放电的控制和定位达到高精度的加工要求。
在数控电火花线切割加工工艺中，编程是非常关键的一环。
编程就是根据图样或三维模型建立数控切割程序的过程，其核心是刀具路径的优化和控制策略的确定。
编程需要遵循一定的规范，需要根据材料属性、机床性能、刀具特性等因素进行不同的处理。
数控电火花线切割加工工艺的编程过程中，需要首先进行几何建模，将模型导入电脑，然后进行CAD图形设计，确定刀具路径和控制策略，再建立CAM加工程序，得到数控切割的参数。
在编程中，需要考虑到材料的切割性能，加工过程中的热效应，断电保护、电极磨损等问题，使切割结果达到高质量和高效率。
在数控电火花线切割加工工艺的实施过程中，还需要注意一些技术要点。
首先是清洁工件表面，以确保电极与工件之间的间隙均匀；其次是对电极进行选择和安装，这需要结合切割材料的特性和要求；另外还需要标定工件坐标系，确保程序的准确性；最后是进行切割参数的优化，这需要进行多次试切，寻找最佳的加工参数。
数控电火花线切割加工工艺与编程具有很高的自动化程度，可以极大地提高加工效率和加工质量。
在精密工件制造、零部件加工、模具制作等领域得到广泛应用。
随着科技的不断进步，数控电火花线切割加工工艺和编程将会不断创新和完善，为现代制造业发展起到更加重要的作用。
数控电火花线切割加工工艺与编程
徐州工业职业技术学院毕业设计（论文）毕业设计复杂零件数控编程与加工Complex parts CNC programming and processing班级机械制造与自动化091 学生姓名王凯学号 930409035指导教师李明山职称讲师论文提交日期徐州工业职业技术学院毕业设计（论文）任务书课题名称复杂零件数控编程与加工课题性质工程设计类班级机械制造与自动化091学生姓名王凯学号930409035指导教师李明山导师职称讲师一．选题意义及背景：电火花线切割加工，有时又称线切割。
其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。
它主要用于加工各种形状复杂和精密细小的工件，例如冲裁模的凸模、凹模、凸凹模、固定板、卸料板等，成形刀具、样板、电火花成型加工用的金属电极，各种微细孔槽、窄缝、任意曲线等，具有加工余量小、加工精度高、生产周期短、制造成本低等突出优点，已在生产中获得广泛的应用，目前国内外的电火花线切割机床已占电加工机床总数的60％以上。
我们选用的机床型号DK-G系列普通锥度数控快走丝线切割机床，编程系统为HF。
二．毕业设计（论文）主要内容：1、零件图绘制；（配合件）2、零件工艺分析；3、加工程序编写；4、零件加工及检测；三．计划进度：第一周：对毕业设计做准备工作，并弄清尺寸完成CAD图第二周：对零件进行加工工艺分析第三周：编写零件加工程序第四周：零件加工及检测第五周：整理资料第六周：答辩四．毕业设计（论文）结束应提交的材料：1、A4零件图二张，A3装配图一张2、工艺卡片二份3、程序单三份4、毕业设计书一份5、零件实物三个指导教师教研室主任年月日年月日论文真实性承诺及指导教师声明学生论文真实性承诺本人郑重声明：所提交的作品是本人在指导教师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果，内容真实可靠，不存在抄袭、造假等学术不端行为。
除文中已经注明引用的内容外，本论文不含其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。
线切割编程及加工课件
线切割加工过程：
对零件工艺分析后可用软件自动编程或手工编程，程序输
入数控装置后通过功放自动控制步进电机，带动机床工作台和
工件相对电极丝沿X、Y方向移动，完成平面形状的加工。数
控装置自动控制工件和电极丝之间的相对运动轨迹的同时，检
测到的放电间隙大小和放电状态信息经变频后反馈给数装置来
控制进给速度，使进给速度与工件材料的蚀除速度相平衡，维
直线 坐标原点为线段起点，X、Y分别取线段在对应方 向上的增量，即该线段在相对坐标系中的终点坐标的绝对 值。X、Y允许取比值，若X或Y为零时，X、Y值均可不写，
但分隔符号保留。例如 B2000B0B2000GxL1 可写为BBB2000GxL1。
圆弧 坐标原点为圆心，X、Y取圆弧起点坐标的绝对值， 但不允许 取比值。
27
3．计数方向G Gx —取X方向进给总长度计数 GY——取Y方向进给总长度计数
直线： 用线段的终点坐标的绝对值进行比较，哪个方向 数值大，就取该方向作为计数方向。即：
|Y|> |X|时，取GY； |Y|< |X|时，取Gx； |Y|=|X|时，取Gx或GY，有些机床对此专门规定。
28
3．计数方向G Gx —取X方向进给总长度计数 GY——取Y方向进给总长度计数
(1)偏差判别 判别加工点对规定图形的偏离位置，以决 定工作台的走向。
(2)工作台进给 根据判断的结果，控制工作台在X或Y方 向进给一步，以使加工点向规定图形靠拢。
(3)偏差计算 在加工过程中，工作台每进给一步，都由 机床的数控装置根据数控程序计算出新的加工点与规定图形之 间的偏差，作为下一步判断的依据。
14
2、坐标工作台
坐标工作台安置在床面上，包括上层工作台面、中层中拖 板、下层底座，还有减速齿轮和丝杠螺母等构件。两个步进 电动机经过齿轮减速， 带动丝杠螺母，从而 驱动工作台在XY平面 上移动。控制器每发出 一个进给脉冲信号，工 作台就移动lμm，则称 该机床的脉冲当量为 1μm/脉冲。
电火花线切割机工作原理及加工工艺制定
电火花线切割机工作原理及加工工艺制定第一节概述电火花加工又称电蚀加工或放电加工，它采用金属丝导线作为工具电极切割工件，利用工件与工具电极之间的间隙脉冲放电所产生的局部瞬时高温，对金属材料进行蚀除的一种加工方法。
一、电火花线切割机工作原理电火花线切割机床的工作原理如图6-1所示。
卷绕在丝筒上的电极丝（一般快走丝线切割机用钼丝，慢走丝线切割机用黄铜丝）与高频脉冲电源的负极相接，连续地沿其自身轴线行进，并在张紧状态下由上、下导丝轮支承着通过加工区。
安装在坐标工作台上的工件接脉冲电源的正极。
工作液由喷嘴以一定的压力喷向加工区。
当脉冲电压击穿电极丝和工件之间的极间间隙时，两者之间随即产生火花放电而蚀除工件。
图百」数控电火花线切割机床工作原理圏1-X作液 2亠泵 3-酸唏 4导向轮5—工杵6—丝简『一脉冲电游呂一电扱丝9—坐标工作台10-数控装置11 一步进跑动机二、电火花加工的极性效应在电火花加工过程中，两极都会受到电腐蚀，但由于所接电源的极性不同，两极的蚀除量不同，这种现象称为极性效应。
习惯上通常把工件接正极时的电火花加工称为正极性加工, 把工件接负极时的电火花加工称为负极性加工。
从提高生产率和减少工具电极损耗的角度来看，极性效应愈显著愈好，采用短脉冲精加工时，应选用正极性加工；采用长脉冲粗加工时，应选用负极性加工。
在实际生产中，极性的选择主要依靠机床参数表或通过试验确定。
三、电火花线切割机的主要加工对象1．加工模具电火花线切割机广泛用于加工硬质合金、淬火钢模具零件，调整不同间隙补偿量，只需一次编程就可以切割凸模、凸模固定板、凹模卸料板；挤压模、粉末冶金模、弯曲模、塑料模等带锥度的模具。
以及形状复杂、带有尖角的窄缝形小型凹模，可采用整体结构淬火后线切割加工，既能保证模具精度，又可简化模具设计和制造。
2．加工点火化成形加工用的电极带锥度型腔加工的电极，一般穿孔加工的电极，对于用银钨、铜钨合金材料等，用线切割加工特别经济。
电火花线切割编程加工工艺及实例
切割路径规划
避免频繁换向
在切割过程中，应尽量减少电极丝换向的次数，以降低对电极丝的损耗和避免 影响切割精度。
考虑热影响
在规划切割路径时，应考虑到加工过程中产生的热量对工件的影响，合理安排 切割顺序和冷却时间。
切割速度与进给速度
切割速度选择
根据工件材料、厚度及切割质量要求选择合适的切割速度，切割速度过快可能导 致断丝或降低加工质量，过慢则影响加工效率。
电火花线切割编程加 工工艺及实例
目录
CONTENTS
• 电火花线切割加工概述 • 电火花线切割编程技术 • 电火花线切割加工工艺 • 电火花线切割加工实例 • 电火花线切割加工质量与控制
01 电火花线切割加工概述
定义与特点
定义
高精度加工
材料适应性强
加工复杂形状
环保节能
电火花线切割加工（ Wire Electrical Discharge Machining ，简称WEDM）是一种 利用连续移动的细金属 丝作为电极，对工件进 行脉冲放电切割的加工 方法。
加工特点
钛合金硬度大、熔点高，对切割工艺和设备要求较高。
加工工艺
选择合适的电极丝和脉冲电源，优化切割参数和冷却方式，确保钛合金零件的加工质量和 安全性。同时需注意合理选用电极丝材料和规格，以及调整工作液的成分和压力，以确保 加工过程的稳定性和切割质量的可靠性。
05 电火花线切割加工质量与 控制
加工精度与误差分析
加工精度
电火花线切割能够实现高精度的加工，其精度主要取决于机床的精度、电极丝的直径、切割速度和进给速度等因 素。
误差分析
误差来源主要包括机床误差、电极丝误差、工件装夹误差、编程误差等，通过对误差来源的分析，可以采取相应 的措施减小误差，提高加工精度。
第六章电火花线切割编程、加工工艺及实例
O
穿
E
丝
孔
14
A
B
R6
D
C
25
图6-9 加工零件图
第六章 电火花线切割编程、加工工艺及实例
例6.3 用3B代码编制加工图6-9所示的凸模线切割加 工程序，已知电极丝直径为0.18 mm，单边放电间隙为 0.01 mm，图中O为穿丝孔拟采用的加工路线O－E－D －C－B－A－E－O。
解 经过分析，得到具体程序，如表6-5所示。
1
EO
B
3900 B
0
B 3900 G X L
3
第六章 电火花线切割编程、加工工艺及实例
6.1.2 线切割ISO代码程序编制 1. ISO代码简介 同前面介绍过的电火花加工用的ISO代码一样，线切
割代码主要有G指令(即准备功能指令)、M指令和T指令 (即辅助功能指令)，具体见表6-6。
第六章 电火花线切割编程、加工工艺及实例
第六章 电火花线切割编程、加工工艺及实例
3) J的确定 圆弧编程中J的取值方法为：由计数方向G确定投影 方向，若G=Gx，则将圆弧向X轴投影；若G=Gy，则将 圆弧向Y轴投影。J值为各个象限圆弧投影长度绝对值的 和。如在图6-5(a)、(b)中，J1、J2、J3大小分别如图中所 示，J=|J1|+|J2|+|J3|。 4) Z的确定 加工指令Z按照第一步进入的象限可分为R1、R2、 R3、R4；按切割的走向可分为顺圆S和逆圆N，于是共 有8种指令：SR1、SR2、SR3、SR4、NR1、NR2、NR3、 NR4，具体可参考图6-6。
第六章 电火花线切割编程、加工工艺及实例
SR2
Y SR1
SR3
X SR4
(a)
电火花线切割编程加工工艺分析及编程实例
目录
• 电火花线切割加工概述 • 电火花线切割编程基础 • 电火花线切割加工工艺分析 • 电火花线切割编程实例 • 电火花线切割加工常见问题与解决方案 • 电火花线切割技术发展趋势与展望
01
电火花线切割加工概述
定义与特点
定义
电火花线切割加工是一种利用电 火花放电原理对金属材料进行切 割的加工技术。
2. 在加工前对工件材 料进行硬度检测，避 免选择过高硬度的材 料进行线切割加工。
3. 调整切割参数，如 电流、电压、速度等 ，以适应不同材料的 加工需求。
加工精度问题
详细描述：要解决加工精度问题 ，可以采取以下措施
1. 确保机床的几何精度和运动精 度良好，定期进行机床维护和校 准。
2. 在编程时仔细核对工件图纸， 确保加工路径和参数设置正确。
1. 选择合适的电极丝和加 工参数，以适应不同材料 的加工需求。
3. 控制工件材料表面的清 洁度，去除油污、锈迹等 杂质，以提高加工表面的 质量。
2. 在加工过程中保持稳定 的电极丝张趋势与展 望
高精度、高效率加工技术
加工精度
随着电火花线切割技术的不断发展， 加工精度不断提高，能够满足高精度 、高标准加工要求。
特点
高精度、高效率、低损耗、加工 表面质量好、可加工复杂形状工 件等。
加工原理
01
02
03
电火花放电
在电极丝和工件之间施加 高电压，通过电火花放电 将工件材料蚀除。
工作液循环
工作液在电极丝和工件之 间不断循环，带走电火花 产生的热量和蚀除的材料 。
切割过程
电极丝按照预定轨迹进行 移动，实现对工件的切割 。
工件固定与定位
线切割编程
3) J的确定 圆弧编程中J的取值方法为：由计数方向G确定投影 方向，若G=Gx，则将圆弧向X轴投影；若G=Gy，则将 圆弧向Y轴投影。J值为各个象限圆弧投影长度绝对值的 和。如在图6-5(a)、(b)中，J1、J2、J3大小分别如图中所 示，J=|J1|+|J2|+|J3|。 4) Z的确定 加工指令Z按照第一步进入的象限可分为R1、R2、 R3、R4；按切割的走向可分为顺圆S和逆圆N，于是共 有8种指令：SR1、SR2、SR3、SR4、NR1、NR2、NR3、 NR4，具体可参考图6-6。
线切割程序与其它数控机床的程序相比，有如下特点： (1) 线切割程序普遍较短，很容易读懂。 (2) 国内线切割程序常用格式有3B(个别扩充为4B或5B)
格式和ISO格式。其中慢走丝机床普遍采用ISO格式，快走 丝机床大部分采用3B格式，其发展趋势是采用ISO格式(如 北京阿奇公司生产的快走丝线切割机床)。
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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。
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Y
L2
L1
Y L2
X
L3
L4
(a)
L3
L1
X
L4
(b)
图6-4 Z的确定
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综上所述，图6-2(b)、(c)、(d)中线段的3B代码如 表6-2所示。
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▪ 以圆弧E′F′的圆心为坐标原点，建立直角坐标系,
则E点的坐标为ΥE′=0.1mm
▪ XE′=
▪
根据(对20 称0.1原)2 理0.1可2 得19.9F00′的坐标为(-19.900，0.1)。
▪ 根据上述计算可知圆弧E′F′的终点坐标的Y的绝对 值小，所以计数方向为Y。
▪ 圆弧E′F′在第一、二、三、四象限分别向Y轴投影 得到长度的绝对值分别为0.1 mm、19.9 mm、19.9 mm、0.1 mm，故J=40000。
1
EO
B
3900 B
0
B 3900 G X L
3
▪ 6.1.2 线切割ISO代码程序编制
▪ 1. ISO代码简介
▪ 同前面介绍过的电火花加工用的ISO代 码一样，线切割代码主要有G指令(即准备 功能指令)、M指令和T指令(即辅助功能指 令)，具体见表6-6。
表6-6 常用的线切割加工指令
代码
功
能
图6-6 Z的确定
▪
例6.1
3B程序。Y
▪
A(30 , 40)
请写出图6-7所示轨迹的
Y
J2
J1
A(30 , 40)
J1 J4
J2
J3
X B(40 , － 30)
(a)
X
B(40 , － 30)
J3
J4
(b)
图6-7 编程图形
▪ 解 对图6-7(a)，起点为A，终点为B， ▪ J=J1+J2+J3+J4=10000+50000+50000+2
L
4
H′B′ B 40100 B
0
B 40100 G X
L
1
B′A′ B
0
B 2900 B
2900
GY
L
4
▪ 例6.3 用3B代码编制加工图6-9所示 的凸模线切割加工程序，已知电极丝直 径为0.18 mm，单边放电间隙为0.01 mm， 图中O为穿丝孔拟采用的加工路线O－E －D－C－B－A－E－O。
▪ 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。
(a)
Y
J2
J1
A(30 , 40)
X
B
由 于 y＞ x G＝ Gx
J3(－ 40 , － 30)
(b)
Y
Gx
Gy
Gy X
Gx
(c)
J3
图6-5 圆弧轨迹
▪ 2) G的确定
▪ G用来确定加工时的计数方向，分Gx和Gy。圆 弧编程的计数方向的选取方法是：以某圆心为原点 建立直角坐标系，取终点坐标绝对值小的轴为计数 方向。具体确定方法为：若圆弧终点坐标为(xe， ye)，令x=|xe|，y=|ye|，若y<x，则G=Gy (如图65(a)所示)；若y>x，则G=Gx (如图6-5(b)所示)；若 y=x，则Gx、Gy均可。
表6-3
圆弧 E′F′ E′
起点所在象限 X 轴上
第一象限
圆弧首先进入象限 第四象限 第一象限
圆弧经历象限 第二、三象限 第一、二、三、四象限
▪ (2) 计算并编制圆弧E′F′的3B代码。在图6-8(b)中，
最难编制的是圆弧E′F′，其具体计算过程如下：
▪
由上可见，计数方向的确定以45°线为界，取与终点处
走向较平行的轴作为计数方向，具体可参见图6-3(c)。
B(xe , ye)
Y y＜ x
取 G＝ Gx
A
J＝ x
X
(a)
Y
A J＝ y
X
y＞ x 取 G＝ Gy
Y
Gx
Gy
Gy
Gx
Gx X
Gy
B(xe , ye)
(b)
(c)
图6-3 G的确定
▪
3) J的确定
表6-5 切割轨迹3B程序
OE
B
3900 B
0
B 3900 G X L
1
ED
B 10100 B
0
B 14100 G Y NR
3
DC
B 16950 B
0
B 16950 G X L
1
CB
B
0
B 6100 B 12200 G X NR
4
BA
B 16950 B
0
B 16950 G X L
3
AE
B
8050 B 6100 B 14100 G Y NR
Y
L2
L1
Y L2
X
L3
L4
(a)
L3
L1
X
L4
(b)
图6-4 Z的确定
▪ 综上所述，图6-2(b)、(c)、(d)中线段 的3B代码如表6-2所示。
表6-2 3B代码
直线
B
X
B
Y
B
J
G
Z
CA
B
1
B
1
B
100000
Gy
L3
AC
B
1
B
1
B
100000
Gy
L1
BA
B
0
B
0
B
100000
Gx
L3
▪ 2. 圆弧的3B代码编程
上
丝
垂 直度 校 核
工 件准 备 打 穿丝 孔 工 件装 夹
电 极丝 定 位
编程
工 艺分 析 选 择工 艺 基 准 确 定切 割 路 线 编 写加 工 程 序
加工
图6-1 线切割加工的步骤
检验 加工时间 加工精度 表 面粗 糙 度
▪ 目前生产的线切割加工机床都有计算机自动编
程功能，即可以将线切割加工的轨迹图形自动生 成机床能够识别的程序。
图6-8 线切割切割图形
▪ 解 (1) 分析。现用线切割加工凸模状 的零件图，实际加工中由于钼丝半径和
放电间隙的影响，钼丝中心运行的轨迹 形状如图6-8(b)中虚线所示，即加工轨迹 与零件图相差一个补偿量，补偿量的大 小为在加工中需要注意的是E′F′圆弧的编 程 ， 圆 弧 EF( 如 图 6-8(a) 所 示 ) 与 圆 弧 E′F′(如图6-8(b)所示)有较多不同点，它 们的特点比较如表6-3所示。
G52 锥度右倾斜(沿电极丝行进方向，向右倾斜) G54 选择工作坐标系 1 G55 选择工作坐标系 2 G56 选择工作坐标系 3 G80 移动轴直到接触感知 G81 移动到机床的极限 G82 回到当前位置与零点的一半处
▪ 6.1.1 线切割3B代码程序格式
▪ 线切割加工轨迹图形是由直线和圆弧 组成的，它们的3B程序指令格式如表6-1 所示。 表6-1 3B程序指令格式
B
X
B
Y
B
J
G
Z
分隔符 X 坐标值 分隔符 Y 坐标值 分隔符 计数长度 计数方向 加工指令
注：B为分隔符，它的作用是将X、Y、J数码区分开 来；X、Y为增量(相对)坐标值；J为加工线段的计数长度； G为加工线段计数方向；Z为加工指令。
▪ 例6.2 用3B代码编制加工图6-8(a)所示
的线切割加工程序。已知线切割加工用的 电极丝直径为0.18 mm，单边放电间隙为 0.01 mm，图中A点为穿丝孔，加工方向 沿A—B—C—D—E—F—G—H—A进行。
GF H
B
A 80
ED R20
C
(a) 零 件 图
3
40
G
F
E
D
H
B
A
C
(b) 钼 丝 轨 迹 图
L
2
B′C′ B 40100 B
0
B 40100 G X
L
1
C′D′ B
0
B 40200 B 40200 G Y
L
2
D′E′ B
0
B
0
B 20200 G X
L
3
E′F′ B 19900 B 100 B
40000 G Y
SR
1
F′G′ B 20200 B
0
B 20200 G X
L
3
G′H′ B
0
B 40200 B 40200 G Y
▪
J为计数长度，以μm为单位。以前编程应写满六位数，
不足六位前面补零，现在的机床基本上可以不用补零。
▪ J的取值方法为：由计数方向G确定投影方向，若G=Gx， 则将直线向X轴投影得到长度的绝对值即为J的值；若G=Gy， 则将直线向Y轴投影得到长度的绝对值即为J的值。
▪
4) Z的确定
▪ 加工指令Z按照直线走向和终点的坐标不同可分为L1、 L2、L3、L4，其中与+X轴重合的直线算作L1，与-X轴重合 的直线算作L3，与+Y轴重合的直线算作L2，与-Y轴重合的 直线算作L4，具体可参考图6-4。
G00 快速移动，定位指令
G01 直线插补
G02 顺时针圆弧插补指令
G03 逆时针圆弧插补指令
G04 暂停指令
G17 XOY 平面选择
G18 XOZ 平面选择
G19 YOZ 平面选择
代码
功
能
G84
自动取电极垂直
G90
绝对坐标指令