电火花线切割概述

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 Z4B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Y2.3B语言的编程规则⑴X、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(108)例1（见图2）：B(-122)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∣=6000um⑵J计数长度的确定：A(-26)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+JXDBXO⑶G 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GY②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GX⑷Z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 L2L1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 XL2、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L4②圆弧圆弧的加工指令有八个，分别为SR1 SR2 SR3SR4 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、NR43.3B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(-175)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 um⑵确定J值∵∣Xe∣>∣Ye∣∴J==|Xe|=17000um⑶确定G图6∵∣Xe∣>∣Ye∣∴取G为GX⑷确定ZA(-29) 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：DB17000 B5000 B17000 GX L2例题2，编制AB段圆弧的3B加工程序，见图7：图7⑴确定X、Y值∵AB圆弧段的起点坐标值为（-2，9）∴X=∣-2∣=2000um Y=∣9∣=9000um⑵确定G∵AB圆弧段的终点坐标为B（9，-2），∣Xe∣＞∣Ye∣∴取G为GY⑶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=9220umJYAC =半径-9000=9220-9000=220umJYDB =|-2|=2000 um∴JYAB =220+9220+2000=11440um⑷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）Y000 B B B5000 GX L1001 B5000 B B20000 GY SR2002 B B B5000 GX L3003 D5 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8001 B B B15000 GX L3002 B10606 B10606 B10606 GX L2Y003 B B B15000 GY L2004 B10606 B10606 B10606 GY L1005 B B B15000 GX L1006 B10606 B10606 B10606 GX L4007 B B B15000 GY L4008 B10606 B10606 B10606 GY L3O009 B B B5000 GY L4010 D5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G27G28 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0G29 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G40G41 左偏移格式G41 Dd d 范围0-9999μmG41使偏移轨迹沿加工轨迹方向左偏移dG42 右偏移格式G42 DdG42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G45５、编程方式类G90 绝对编程方式格式：G90X、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G90６、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4mmG92 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 X4000Y5799X8201 Y8201X11598Y-11598X-8201 Y-8201X-11598X-8201 Y8201Y5799X0G40（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g92g91g01 x5000 y0g02 x0 y0 i5000 j0g01 x-5000 y0m02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）102030405060708090100-120120以上最大电流1234567891011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1.62.02.32.52.83.23.54.04.55.02468121624324864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3610203040508090以上间隔比12345678810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8μSP_ratio应为1当Pul_on 大于8μS时系统自动设定为8μSP_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。

电火花线切割加工概述电火花线切割机（Wire cut Electrical Discharge Machining简称WEDM），属电加工范畴，是由前苏联拉扎林科夫妇研究开关触点受火花放电腐蚀损坏的现象和原因时，发现电火花的瞬时高温可以使局部的金属熔化、氧化而被腐蚀掉，从而开创和发明了电火花加工方法。

线切割机也于1960年发明于前苏联，我国是第一个用于工业生产的国家1、电火花线切割加工原理在电火花线切割加工中，利于移动的细金属导线（铜丝或钼丝）作一个电极，工件作另一个电极，并按照预定的轨迹运动，通过不断的火花放电对工件进行放电蚀除，以切割出成型的各种二维、三维表面。

及也就是自由正离子和电子在场中积累，很快形成一个被电离的导电通道。

在这个阶段，两板间形成电流。

导致粒子间发生无数次碰撞，形成一个等离子区，并很快升高到8000到12000度的高温，在两导体表面瞬间熔化一些材料，同时，由于电极和电介液的汽化，形成一个气泡，并且它的压力规则上升直到非常高。

然后电流中断，温度突然降低，引起气泡内向爆炸，产生的动力把溶化的物质抛出弹坑，然后被腐蚀的材料在电介液中重新凝结成小的球体，并被电介液排走。

然后通过NC控制的监测和管控，伺服机构执行，使这种放电现象均匀一致，从而达到加工物被加工，使之成为合乎要求之尺寸大小及形状精度的产品。

图1电火花线切割加工示意图1-贮丝筒2-电极丝3-丝架4-导轮5-脉冲电源6-工作台7-工作液箱2、电火花线切割加工的特点电火花线切割加工的过程的工艺和机理与电火花穿孔成型加工既有共同性，又有特殊性。

★电火花线切割加工与电火花穿孔成型加工的共同点两者在加工原理、工作机理、工艺、适应材料等方面相同，具体表现为：（1）线切割加工的电压、电流波形与电火花加工的基本相似。

单个脉冲也有多种形式的放电形态，如开路、短路、正常火花放电等。

（2）线切割加工的加工机理、生产率、表面粗糙度等工艺规律，材料的可加工性等也都与电火花加工的基本相似，可以加工硬质合金等一切导电材料。

论文2012年 10 月 28 日目录摘要 (3)引言 (3)正文 (4)一．电火花线切割概述 (4)二．电火花线切割加工原理 (5)三．电火花线切割加工特点 (6)四．电极丝的参数选用 (7)五．电火花线切割加工的应用范围 (7)六．线切割中常见问题与处理措施 (8)七．电火花线切割机床组成和分类 (8)八．电火花线切割加工技术的现状 (9)结论 (10)参考文献 (11)电火花线切割技术摘要：随着机械制造业水平的不断提高和产品加工精度的需要，先进的机械制造技术的应用也就顺理成章。

线切割是通过带负电荷的工具电极和带正电荷的工件之间产生一次火花放电，产生瞬时的高温，使局部的金属熔化、气化而被蚀除掉，获得“以柔克刚”的效果。

关键词数控电火花线切割加工原理特点应用发展现状引言机械制造技术是研究产品设计、生产、加工制造、销售使用、维修服务乃至回收再生的整个过程的工程学科,是以提高质量、效益、竞争力为目标,包含物质流、信息流和能量流的完整的系统工程。

随着社会的发展,人们对产品的要求也发生了很大变化,要求品种要多样、更新要快捷、质量要高档、使用要方便、价格要合理、外形要美观、自动化程度要高、售后服务要好、要满足人们越来越高的要求,就必须采用先进的机械制造技术。

先进制造技术的特点有：（1）它是面向21世纪的技术。

（2）是面向工业应用的技术。

（3）是驾驭生产过程的系统工程。

（4）是面向全球竞争的技术。

（5）是市场竞争三要素的统一。

然而电火花线切割技术是先进制造技术之一，在机械生产中应用范围广，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。

现介绍数控电火花线切割机床加工及电极丝的选择,重点论述线切割的加工原理，特点和应用范围和发展现势。