null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 6.1 电火花线切割编程
6.2 线切割加工准备工作
6.3 线切割加工工艺
习题
6.1 电火花线切割编程6.1 电火花线切割编程 前面讲过线切割加工的具体特点及其线切割加工的工艺规律，在具体加工中一般按图6-1所示步骤进行。
null图6-1 线切割加工的步骤null 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。
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)。 null 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
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6-1所示。 表6-1 3B程序指令格式 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。 null 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。
null 如图6-2(a)所示的轨迹形状，请读者试着写出其x，y值，具体答案可参考表6-2。(注：在本章图形所标注的尺寸中若无说明，单位都为mm。)
图6-2 直线轨迹null 2) G的确定
G用来确定加工时的计数方向，分Gx和Gy。直线编程的计数方向的选取方法是：以要加工的直线的起点为原点，建立直角坐标系，取该直线终点坐标绝对值大的坐标轴为计数方向。具体确定方法为：若终点坐标为(xe，ye)，令x=|xe|，y=|ye|，若y
x，则G=Gy (如图6-3(b)所示)；若y=x，则在一、三象限取G=Gy，在二、四象限取G=Gx。
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)。 null图6-3 G的确定 null 3) J的确定
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。 null图6-4 Z的确定null 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null 2. 圆弧的3B代码编程
1) x，y值的确定
以圆弧的圆心为原点，建立正常的直角坐标系，x，y表示圆弧起点坐标的绝对值，单位为μm。如在图6-5(a)中，x=30000，y=40000；在图6-5(b)中，x=40000,y=30000。 null图6-5 圆弧轨迹null 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yx，则G=Gx (如图6-5(b)所示)；若y=x，则Gx、Gy均可。
由上可见，圆弧计数方向由圆弧终点的坐标绝对值大小决定，其确定方法与直线刚好相反，即取与圆弧终点处走向较平行的轴作为计数方向，具体可参见图6-5(c)。 null 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。 null图6-6 Z的确定null 例6.1 请写出图6-7所示轨迹的3B程序。
图6-7 编程图形null 解 对图6-7(a)，起点为A，终点为B，
J=J1+J2+J3+J4=10000+50000+50000+20000=130000
故其3B程序为：
B30000 B40000 B130000 GY NR1
对图6-7(b)，起点为B，终点为A，
J=J1+J2+J3+J4=40000+50000+50000+30000=170000
故其3B程序为：
40000 B30000 B170000 GX SR4
null 例6.2 用3B代码编制加工图6-8(a)所示的线切割加
工程
路基工程安全技术交底工程项目施工成本控制工程量增项单年度零星工程技术标正投影法基本原理
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。
图6-8 线切割切割图形 null 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。
null表6-3 圆弧EF和E′F′特点比较表null (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：
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： = 0.1mm = 。
根据对称原理可得F′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。 null 圆弧E′F′首先在第一象限顺时针切割，故加工指令为SR1。
由上可知，圆弧E′F′的3B代码为
(3) 经过上述分析计算，可得轨迹形状的3B程序，如表6-4所示。
null表6-4 切割轨迹3B程序null 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。
图6-9 加工零件图null 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。
表6-5 切割轨迹3B程序null 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。 null表6-6 常用的线切割加工指令null表6-6 常用的线切割加工指令null 对于以上代码，部分与数控铣床、车床的代码相同，下面通过实例来学习线切割加工中常用的ISO代码。null 例6.4 如图6-10(a)所示，ABCD为矩形工件，矩形件中有一直径为30 mm的圆孔，现由于某种需要欲将该孔扩大到35 mm。已知AB、BC边为设计、加工基准，电极丝直径为0.18 mm，请写出相应操作过程及加工程序。
图6-10 零件加工示意图null 解 上面任务主要分两部分完成，首先将电极丝定位于圆孔的中心，然后写出加工程序。
电极丝定位于圆孔的中心有以下两种方法：
方法一：首先电极丝碰AB边，X值清零，再碰BC边，Y值清零，然后解开电极丝到坐标值(40.09，28.09)。具体过程如下：
(1) 清理孔内部毛刺，将待加工零件装夹在线切割机床工作台上，利用千分表找正，尽可能使零件的设计基准AB、AC基面分别与机床工作台的进给方向X、Y轴保持平行。null (2) 用手控盒或操作面板等方法将电极丝移到AB边的左边，大致保证电极丝与圆孔中心的Y坐标相近(尽量消除工件ABCD装夹不佳带来的影响，理想情况下工件的AB边应与工作台的Y轴完全平行，而实际很难做到)。
(3) 用MDI方式执行指令：
G80 X+；
G92 X0；
M05 G00 X-2.；
(4) 用手控盒或操作面板等方法将电极丝移到BC边的下边，大致保证电极丝与圆孔中心的X坐标相近。null (5) 用MDI方式执行指令：
G80 Y+；
G92 Y0；
T90； /仅适用慢走丝，目的是自动剪丝；对快走丝机床，则需手动解开电极丝
G00 X40.09 Y28.09；
(6) 为保证定位准确，往往需要确认。具体方法是：在找到的圆孔中心位置用MDI或别的方法执行指令G55 G92 X0 Y0；然后再在G54坐标系(G54 坐标系为机床默认的工作坐标系)中按前面(1)～(4)所示的步骤重新找圆孔中心位置，并观察该位置在G55坐标系下的坐标值。null 若G55坐标系的坐标值与(0，0)相近或刚好是(0，0)，则说明找正较准确，否则需要重新找正，直到最后两次中心孔在G55坐标系中的坐标相近或相同时为止。
方法二：将电极丝在孔内穿好，然后按操作面板上的找中心按钮即可自动找到圆孔的中心。具体过程为：
(1) 清理孔内部毛刺，将待加工零件装夹在线切割机床工作台上。
(2) 将电极丝穿入圆孔中。
(3) 按下自动找中心按钮找中心，记下该位置坐标值。
(4) 再次按下自动找中心按钮找中心，对比当前的坐标和上一步骤得到的坐标值；若数字重合或相差很小，则认为找中心成功。null (5) 若机床在找到中心后自动将坐标值清零，则需要同第一种方法一样进行如下操作：在第一次自动找到圆孔中心时用MDI或别的方法执行指令G55 G92 X0 Y0；然后再按用自动找中心按钮重新找中心，再观察重新找到的圆孔中心位置在G55坐标系下的坐标值。若G55坐标系的坐标值与(0，0)相近或刚好是(0，0)，则说明找正较准确，否则需要重新找正，直到最后两次找正的位置在G55坐标系中的坐标值相近或相同时为止。 null 两种方法的比较：
利用自动找中心按钮操作简便，速度快，适用于圆度较好的孔或对称形状的孔状零件加工，但若由于磨损等原因(如图6-11中阴影所示)造成孔不圆，则不宜采用。而利用设计基准找中心不但可以精确找到对称形状的圆孔、方孔等的中心，还可以精确定位于各种复杂孔形零件内的任意位置。虽然该方法较复杂，但在用线切割修补塑料模具中仍得到了广泛应用。
综上所述，线切割定位有两种方法，这两种方法各有优劣，但其中关键一点是要采用有效的手段进行确认。一般来说，线切割的找正要重复几次，至少保证最后两次找正位置的坐标值相同或相近。通过灵活采用上述方法，能够实现电极丝定位精度在0.005 mm以内，从而有效地保证线切割加工的定位精度。null图6-11 孔磨损null 例6.5 请结合图6-12所示的锥度加工平面图和立体效果图理解锥度加工的ISO程序，并总结与锥度加工代码G50、G51、G52的用法。
G92 X-5000 Y0；
G52 A2.5 G90 G01 X0；
G01 Y4700；
G02 X300 Y5000 I300；
G01 X9700；
G02 X10000 Y4700 J-300；nullG01 Y-4700；
G02 X9700 Y5000 I-300；
G01 X300；
G02 X0 Y-4700 J300；
G01 Y0；
G50 G01 X-5000；
M02；
null图6-12 锥度加工实例null 解 上述锥度加工的实例，在锥度加工中要点如下：
(1) G50、G51、G52分别为取消锥度倾斜、电极丝左倾斜(面向平行方向)、电极丝右倾斜。
(2) A为电极丝倾斜的角度，单位为°(度)。
(3) 取消锥度倾斜(G50)、电极丝左倾斜(G51)、电极丝右倾斜(G52)只能在直线上进行，不能在圆弧上进行。
(4) 为了实现锥度加工，必须在加工前设置相关参数，不同的机床需要设置的参数不同，如对沙迪克某机床需要设置以下四个参数(如图6-13所示)： null图6-13 锥度加工参数null 工作台—上模具距离(即从工作台到上模具的距离)；
工作台—主程序面距离(即从工作台到主程序面为止的距离，主程序面上的加工物的尺寸与程序中编制的尺寸一致，为优先保证尺寸)；
工作台—副程序面距离(即从工作台上面到另一个有尺寸要求的面的距离，副程序面是另一个希望有尺寸要求的面，此面的尺寸要求低于主程序面)；
工作台—下模具间距离(即从下模具到工作台上面的距离)。
在图6-13中，若以A—B为主程序面，C—D为副程序面，则相关参数值为：
工作台—上模具距离＝50.000 mm
null 工作台—主程序面距离＝25.000 mm
工作台—副程序面距离＝30.000 mm
工作台—下模具间距离＝20.000 mm
在图6-13中，若以A—B为主程序面，E—F为副程序面，则相关参数值为：
工作台—上模具距离＝50.000 mm
工作台—主程序面距离＝25.000 mm
工作台—副程序面距离＝0.000 mm
工作台—下模具间距离＝20.000 mm
null 2. ISO代码编程
不同公司的ISO程序大致相同，但具体格式会有所区别，下面以北京阿奇公司FW系列快走丝机床的程序(为便于阅读，删除部分代码)为例说明ISO代码编程，其加工轨迹如图6-14所示。 图6-14 加工轨迹示意图null H000=+00000000 H001=+00000100;
H005=+00000000;T84 T86 G54 G90 G92X+0Y+0； /T84为打开喷液指令，T86为送电极丝
C007；
G01X+14000Y+0;G04X0.0+H005;
G41H001;
C001;
G01X+15000Y+0;G04X0.0+H005;
G03X-15000Y+0I-15000J+0;G04X0.0+H005;null X+15000Y+0I+15000J+0;G04X0.0+H005;
G40H000G01X+14000Y+0;
M00;
C007;
G01X+0Y+0;G04X0.0+H005;
T85 T87 M02; /T85为关闭喷液指令，T87为停止送电极丝
(:: The Cutting length= 109.247778 MM );
null 通过理解该程序，可总结出如下特点：
(1) 在本ISO代码编程中，通过C001等代码来调用加工参数，C001设定了加工中的各种参数(如ON、OFF、IP等)。加工参数的设置调用方法因机床的不同而不同，具体细节可参考每种机床相应的操作说明
书
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。
采用ISO代码编程的线切割机床的数控系统有庞大的数据库，在其数据库中存放了大量常用的加工参数。
(2) G40、G41、G42 分别为取消刀补、左刀补(即向着电极丝行进方向，电极丝左侧偏移)、右刀补(即向着电极丝行进方向，电极丝右侧偏移)。null 电极丝加补偿及取消补偿都只能在直线上进行，在圆弧上加补偿或取消刀补都会出错，如：
G40 G02 X20. Y0 I10. J0; (错误程序)
很多线切割的ISO程序可以直接改变电极丝补偿值大小(如图6-15所示)、补偿方向(如图6-16所示)，而不需通过G40转换。
null 例6.6 下面的程序是电极丝补偿值变更实例，其轨迹示意图如图6-15所示。 图6-15 电极丝补偿示意图 nullG54 G92 X0 Y0;
G41 H000；
G01 X10.；
X20.；
H001 G01 X30.；
X40.；
H002 G01 Y-30.；
H003 G01 X.；
G40 G01 Y0.；
M02； null 例6.7 下面的程序是电极丝补偿方向变更实例，其轨迹示意图如图6-16所示。
G90 G92 X0 Y0;
G41 H000;
G01 X10;
G01 X20;
G42 H000;
G01 X40;
null图6-16 电极丝补偿示意图 null 例6.8 请认真阅读下面的ISO程序，并回答问题。
H000=+00000000 H001=+00000100;
H005=+00000000;T84 T86 G54 G90 G92X+0Y+0;
C007;
G01X+4000Y+0;G04X0.0+H005;
G41H000;
C001;
G41H000;
null G01X+5000Y+0;G04X0.0+H005;
G41H001;
G03X-5000Y+0I-5000J+0;G04X0.0+H005;
X+5000Y+0I+5000J+0;G04X0.0+H005;
G40H000G01X+4000Y+0;
M00; /①
C007;
G01X+0Y+0;G04X0.0+H005;
T85 T87;
M00; /②null M05G00X+20000;
M05G00Y+0;
M00; /③
H000=+00000000 H001=+00000100;
H005=+00000000; T84 T86 G54 G90 G92X+20000Y+0;
C007;
G01X+16000Y+0;G04X0.0+H005;
G41H000;
C001;
G41H000;nullG01X+15000Y+0;G04X0.0+H005;
G41H001;
G02X-15000Y+0I-15000J+0;G04X0.0+H005;
X+15000Y+0I+15000J+0;G04X0.0+H005;
G40H000G01X+16000Y+0;
M00;
C007;
G01X+20000Y+0;G04X0.0+H005;
T85 T87 M02;
(:: The Cutting length= 135.663704 MM );null (1) 请画出加工出的零件图，并标明相应尺寸。
(2) 请在零件图上画出穿丝孔的位置，并注明加工中的补偿量。
(3) 上面程序中①、②、③的含义是什么？
解 (1) 零件图形如图6-17所示，这是用线切割跳步加工同心圆的实例。
(2) 由H001=+00000100可知，补偿量为0.1 mm。
(3) ①的含义为：暂停，直径为10 mm的孔里的废料可能掉下，提示拿走。
②的含义为：暂停，直径为10 mm的孔已经加工完，提示解开电极丝，准备将机床移到另一个穿丝孔。
③的含义为：暂停，准备在当前的穿丝孔位置穿丝。null图6-17 跳步加工零件图6.2 线切割加工准备工作6.2 线切割加工准备工作 6.2.1 电极丝穿丝
慢走丝线切割机床的穿丝较简单，本书以快走丝线切割机床为例讨论电极丝的上丝、穿丝及调节行程的方法。
1．上丝操作
上丝的过程是将电极丝从丝盘绕到快走丝线切割机床储丝筒上的过程。不同的机床操作可能略有不同，下面以北京阿奇公司的FW系列为例说明上丝要点(如图6-18、图6-19、图6-20所示)。null 图6-18 上丝示意图null图6-19 储丝筒操作面板null图6-20 穿丝示意图 null (1) 上丝以前，要先移开左、右行程开关，再启动丝筒，将其移到行程左端或右端极限位置(目的是将电极丝上满，如果不需要上满，则需与极限位置有一段距离)。
(2) 上丝过程中要打开上丝电机起停开关，并旋转上丝电机电压调节按钮以调节上丝电机的反向力矩(目的是保证上丝过程中电极丝有均匀的张力，避免电极丝打折)。
(3) 按照机床的操作说明书中上丝示意图的提示将电极丝从丝盘上到储丝筒上。
null 2. 穿丝操作
(1) 拉动电极丝头，按照操作说明书说明依次绕接各导轮、导电块至储丝筒(如图6-20所示)。在操作中要注意手的力度，防止电极丝打折。
(2) 穿丝开始时，首先要保证储丝筒上的电极丝与辅助导轮、张紧导轮、主导轮在同一个平面上，否则在运丝过程中，储丝筒上的电极丝会重叠，从而导致断丝。
(3) 穿丝中要注意控制左右行程挡杆，使储丝筒左右往返换向时，储丝筒左右二端留有3～5 mm的余量。 null 6.2.2 电极丝垂直找正
在进行精密零件加工或切割锥度等情况下需要重新校正电极丝对工作台平面的垂直度。电极丝垂直度找正的常见方法有两种，一种是利用找正块，一种是利用校正器。
1．利用找正块进行火花法找正
找正块是一个六方体或类似六方体(如图6-21(a)所示)。在校正电极丝垂直度时，首先目测电极丝的垂直度，若明显不垂直，则调节U、V轴，使电极丝大致垂直工作台；然后将找正块放在工作台上，在弱加工条件下，将电极丝沿X方向缓缓移向找正块。 null 当电极丝快碰到找正块时，电极丝与找正块之间产生火花放电，然后肉眼观察产生的火花：若火花上下均匀(如图6-21(b)所示)，则表明在该方向上电极丝垂直度良好；若下面火花多(如图6-21(c)所示)，则说明电极丝右倾，故将U轴的值调小，直至火花上下均匀；若上面火花多(如图6-21(d)所示)，则说明电极丝左倾，故将U轴的值调大，直至火花上下均匀。同理，调节V轴的值，使电极丝在V轴垂直度良好。
null图6-21 用火花法校正电极丝垂直度null 在用火花法校正电极丝的垂直度时，需要注意以下几点：
(1) 找正块使用一次后，其表面会留下细小的放电痕迹。下次找正时，要重新换位置，不可用有放电痕迹的位置碰火花校正电极丝的垂直度。
(2) 在精密零件加工前，分别校正U、V轴的垂直度后，需要再检验电极丝垂直度校正的效果。具体方法是：重新分别从U、V轴方向碰火花，看火花是否均匀，若U、V方向上火花均匀，则说明电极丝垂直度较好；若U、V方向上火花不均匀，则重新校正，再检验。
null (3) 在校正电极丝垂直度之前，电极丝应张紧，张力与加工中使用的张力相同。
4) 在用火花法校正电极丝垂直度时，电极丝要运转，以免电极丝断丝。
null 2．用校正器进行校正
校正器是一个触点与指示灯构成的光电校正装置，电极丝与触点接触时指示灯亮。它的灵敏度较高，使用方便且直观。底座用耐磨不变形的大理石或花岗岩制成(如图6-22、图6-23所示)。
使用校正器校正电极丝垂直度的方法与火花法大致相似。主要区别是：火花法是观察火花上下是否均匀，而用校正器则是观察指示灯。若在校正过程中，指示灯同时亮，则说明电极丝垂直度良好，否则需要校正。
null图6-22 垂直度校正器 null图6-23 DF55-J50A型垂直度校正器null 在使用校正器校正电极丝的垂直度时，要注意以下几点：
(1) 电极丝停止走丝，不能放电。
(2) 电极丝应张紧，电极丝的表面应干净。
(3) 若加工零件精度高，则电极丝垂直度在校正后需要检查，其方法与火花法类似。
6.2.3 工件的装夹
线切割加工属于较精密加工，工件的装夹对加工零件的定位精度有直接影响，特别在模具制造等加工中，需要认真、仔细地装夹工件。
null 线切割加工的工件在装夹过程中需要注意如下几点：
(1) 确认工件的设计基准或加工基准面，尽可能使设计或加工的基准面与X、Y轴平行。
(2) 工件的基准面应清洁、无毛刺。经过热处理的工件，在穿丝孔内及扩孔的台阶处，要清理热处理残物及氧化皮。
(3) 工件装夹的位置应有利于工件找正，并应与机床行程相适应。
(4) 工件的装夹应确保加工中电极丝不会过分靠近或误切割机床工作台。
(5) 工件的夹紧力大小要适中、均匀，不得使工件变形或翘起。
null 线切割的装夹方法较简单，常见的装夹方式如图6-24所示。目前，很多线切割机床制造商都配有自己的专用加工夹具，图6-25所示为北京阿奇公司生产的专用夹具及装夹示意图，图6-26所示为3R专用夹具。
null图6-24 常见的装夹方式null图6-25 阿奇公司专用夹具及装夹示意图null图6-25 阿奇公司专用夹具及装夹示意图null图6-26 3R专用夹具null 6.2.4 工件的找正
工件的找正精度关系到线切割加工零件的位置精度。在实际生产中，根据加工零件的重要性，往往采用按划线找正、按基准孔或已成型孔找正、按外形找正等方法。其中按划线找正用于零件要求不严的情况下。具体找正方法请参考例6.4。
6.3 线切割加工工艺6.3 线切割加工工艺 6.3.1 线切割穿丝孔
1．穿丝孔的作用
在线切割加工中，穿丝孔的主要作用有：
(1) 对于切割凹模或带孔的工件，必须先有一个孔用来将电极丝穿进去，然后才能进行加工。
null (2) 减小凹模或工件在线切割加工中的变形。由于在线切割中工件坯料的内应力会失去平衡而产生变形，影响加工精度，严重时切缝甚至会夹住、拉断电极丝。综合考虑内应力导致的变形等因素，可以看出，图6-27中的图(c)最好。在图(d)中，零件与坯料工件的主要连接部位被过早地割离，余下的材料被夹持部分少，工件刚性大大降低，容易产生变形，从而影响加工精度。
null图6-27 切割凸模时穿丝孔位置及切割方向比较图null 2．穿丝孔的注意事项
1) 穿丝孔的加工
穿丝孔的加工方法取决于现场的设备。在生产中穿丝孔常常用钻头直接钻出来，对于材料硬度较高或工件较厚的工件，则需要采用高速电火花加工等方法来打孔。
2) 穿丝孔位置和直径的选择
穿丝孔的位置与加工零件轮廓的最小距离和工件的厚度有关，工件越厚，则最小距离越大，一般不小于3 mm。在实际中穿丝孔有可能打歪(如图6-28(a)所示)，若穿丝孔与欲加工零件图形的最小距离过小，则可能导致工件报废；若穿丝孔与欲加工零件图形的位置过大(如图6-28(b)所示)，则会增加切割行程。图6-28中，虚线为加工轨迹，圆形小孔为穿丝孔。null 穿丝孔的直径不宜过小或过大，否则加工较困难。若由于零件轨迹等方面的原因导致穿丝孔的直径必须很小，则在打穿丝孔时要小心，尽量避免打歪或尽可能减少穿丝孔的深度。如图6-29所示，图(a)直接用打孔机打孔，操作较困难；图(b)是在不影响使用的情况下，考虑将底部先铣削出一个较大的底孔来减小穿丝孔的深度，从而降低打孔的难度。这种方法在加工塑料模的顶杆孔等零件时常常应用。
穿丝孔加工完成后，一定要注意清理里面的毛刺，以避免加工中产生短路而导致加工不能正常进行。null图6-28 穿丝孔的大小与位置null图6-29 穿丝孔高度null 6.3.2 多次切割加工
线切割多次切割加工首先采用较大的电流和补偿量进行粗加工，然后逐步用小电流和小补偿量一步一步精修，从而得到较好的加工精度和光滑的加工表面。目前，慢走丝线切割加工普遍采用了多次切割加工工艺，快走丝多次切割加工技术也正在探讨之中。
下面以Sodick MARK21型机床的慢走丝程序来说明多次切割的特点。 null(ON OFF IP HRP MAO SV V SF C WT WS WC)：
C001 = 003 015 2015 112 480 090 8 0020 0 009 000 000
C002 = 002 014 2015 000 490 073 5 4025 0 000 000 000
C003 = 001 010 1015 000 490 072 3 4030 0 000 000 000
C004 = 000 006 0030 000 110 072 1 4030 0 000 000 000
C005 = 000 005 0007 000 110 071 1 4035 0 000 000 000
null C901 = 000 005 0015 000 000 000 8 2060 0 000 000 000
C911 = 000 005 0015 000 000 000 7 2050 0 000 000 000
C921 = 000 005 0015 000 000 000 6 0050 0 000 000 000
；
H000 = +000000000 H001 = +000001960 H002 = +000001530;nullH003 = +000001430 H004 = +000001370 H005 = +000001340;
H006 = +000001330 H007 = +000001305 H008 = +000001285;
N000(MAIN PROGRAM)；
G90;
G54;
G92X0Y0Z0;
G29 /设置当前点为主参考点
T84; /高压喷流
C001WS00WT00;
nullG01Y4500;
C001WS00WT00;
G42H001;
M98P0010;
T85; /关闭高压喷流
C002WSWT00;
G41H002;
M98P0030;
C003WS00WT00;nullG42H003;
M98P0020;
C004WS00WT00;
G41H004;
M98P0030;
C005WS00WT00;
G42H005;
M98P0020;
C901WS00WT00;
G41H006;nullM98P0030;
C911WS00WT00;
G42H007;
M98P0020;
G921WS00WT00;
G41H008;
M98P0030;
M02;
;nullN0010(SUB PRO 1/G42)
G01Y7500;
G02X0Y7500J-7500;
M00;
/圆孔中的废料完全脱离工件本体，提示操作者查看废料是否掉在喷嘴上或是否与钼
M00;
丝接触，以便及时处理，避免断丝；若处于无人加工状态，则应删掉
G40G01Y4500;
M99;nullN0020 (SUB PRO 2/G42)
G01Y7500;
G02Y7500J-7500;
G40G01Y4500;
M99;
N0030(SUB PRO 2/G41)
G01 Y7500;
G03X0Y7500J-7500;
G40G01Y4500;
M99;null 上面的ISO程序切割的零件形状是一直径为10 mm的圆孔(如图6-30、图6-31所示)，其特点为：
(1) 首先采用较强的加工条件C001(电流较大、脉宽较长)来进行第一次切割，补偿量大，然后一次采用较弱的加工条件逐步进行精加工，电极丝的补偿量依次逐渐减小。
(2) 相邻两次的切割方向相反，所以电极丝的补偿方向相反。如第一次切割时电极丝的补偿方向为右补偿G42，第二次切割时电极丝的补偿方向为左补偿G41。
null (3) 在多次切割时，为了改变加工条件和补偿值，需要离开轨迹一段距离，这段距离称为脱离长度。如图6-29、图6-30所示，穿丝孔为O点，轨迹上的B点为起割点，AB的距离为脱离长度。脱离长度一般较短，目的是为了减少空行程。
(4) 本程序采用了八次切割。具体切割的次数根据机床、加工要求等来确定。
null图6-30 第一次切割 null图6-31 第二次切割 null 上面切割的是凹模(或孔状零件)，若用同样的方法来切割凸模(或柱状零件)(如图6-32(a)所示)，则在第一次切割完成时，凸模(或柱状零件)就与工件毛坯本体分离，第二次切割将切割不到凸模(或柱状零件)。所以在切割凸模(或柱状零件)时，大多采用图6-32(b)所示的方法。 图6-32 凸模多次切割null 如图6-32(b)所示，第一次切割的路径为
O—O1—O2—A—B—C—D—E—F，第二次切割的路径为F—E—D—C—B—A—O2—O1，第三次切割的路径为O1—O2—A—B—C—D—E—F。这样，当O2—A—B—C—D—E部分加工好，O2E段作为支撑段尚未与工件毛坯分离。O2E段的长度一般为AD段的1/3左右，太短了则支撑力可能不够。在实际中可采用的处理最后支撑段的工艺方法很多，下面介绍常见的几种。
null (1) 首先沿O1F切断支撑段，在凸模(或柱状零件)上留下一凸台，然后再在磨床上磨去该凸台。这种方法应用较多，但对于圆柱等曲边形零件则不适用。
(2) 在以前的切缝中塞入铜丝、铜片等导电材料，再对O2E边多次切割。
(3) 用一狭长铁条架在切缝上面，并将铁条用金属胶接在工件和坯料上，再对O2E边多次切割。
null 6.3.3 提高切割形状精度的方法
1．增加超切程序和回退程序
电极丝是个柔性体，加工时受放电压力、工作介质压力等的作用，会造成加工区间的电极丝向后挠曲，滞后于上、下导丝口一段距离(如图6-33(b)所示)，这样就会形成塌角(如图6-33(d)所示)，影响加工精度。为此可增加一段超切程序，如图6-33(c)中的A→A′段，使电极丝最大滞后点达到程序节点A，然后辅加A′点的回退程序A′→A，接着再执行原程序，便可割出清角。
除了采用附加一段超切程序外，在实际加工中还可以采用减弱加工条件、降低喷淋压力或在每段程序加工后适当暂停(即加上G04 指令)等方法来提高拐角精度。
null图6-33 工作中电极丝的挠曲 null 2．减小线切割加工中的变形的手段
1) 采用预加工工艺
当线切割加工工件时，工件材料被大量去除，工件内部参与的应力场重新分布引发变形。去除的材料越多，工件变形越大；去除的材料越少，越有利于减少工件的变形。因此，如果在线切割加工之前，尽可能预先去除大部分的加工余量，使工件材料的内应力先释放出来，将大部分的残留变形量留在粗加工阶段，然后再进行线切割加工。由于切割余量较小，变形量自然就减少了，因此，为减小变形，可对凸、凹模等零件进行预加工。 null 如图6-34(a)所示，对于形状简单或厚度较小的凸模，从坯料外部向凸模轮廓均匀地开放射状的预加工槽，便于应力对称均匀分散地释放，各槽底部与凸模轮廓线的距离应小而均匀，通常留0.5～2 mm。对于形状复杂或较厚的凸模，如图6-34(b)所示，采用线切割粗加工进行预加工，留出工件的夹持余量，并在夹持余量部位开槽以防该部位残留变形。图6-35为凹模的预加工，先去除大部分型孔材料，然后精切成形。若用预铣或电火花成形法预加工，可留2～3 mm的余量。若用线切割粗加工法进行预加工，国产快速走丝线切割机床可留0.5～1 mm的余量。 null图6-34 凸模的预加工 null 图6-35 凹模的预加工null 2) 合理确定穿丝孔位置
许多模具制造者在切割凸模类外形工件时，常常直接从材料的侧面切入，在切入处产生缺口，残余应力从切口处向外释放，易使凸模变形。为避免变形，在淬火前先在模坯上打出穿丝孔，孔径为3～10 mm，待淬火后从模坯内部对凸模进行封闭切割(如图6-36(a)所示)。穿丝孔的位置宜选在加工图形的拐角附近(如图6-36(a)所示)，以简化编程运算，缩短切入时的切割行程。切割凹模时，对于小型工件，如图6-36(b))所示零件，穿丝孔宜选在工件待切割型孔的中心；对于大型工件，穿丝孔可选在靠近切割图样的边角处或已知坐标尺寸的交点上，以简化运算过程。 null图6-36 线切割穿丝孔的位置 null 3) 多穿丝孔加工
采用线切割加工一些特殊形状的工件时，如果只采用一个穿丝孔加工，残留应力会沿切割方向向外释放，造成工件变形，如图6-37(a)所示。若采用多穿丝孔加工，则可解决变形问题，如图6-37(b)所示，在凸模上对称地开四个穿丝孔，当切割到每个孔附近时暂停加工，然后转入下一个穿丝孔开始加工，最后用手工方式将连接点分开。连接点应选择在非使用端，加工冲模的连接点应设置在非刃口端。 null图6-37 多个穿丝孔加工null 4) 恰当安排切割图形
线切割加工用的坯料在热处理时表面冷却快，内部冷却慢，形成热处理后坯料金相组织不一致，产生内应力，而且越靠近边角处，应力变化越大。所以，线切割的图形应尽量避开坯料边角处，一般让出8～10 mm。对于凸模还应留出足够的夹持余量。
5) 正确选择切割路线
切割路线应有利于保证工件在切割过程中的刚度和避开应力变形影响，具体如图6-27所示。
null 6) 采用二次切割法
对经热处理再进行磨削加工的零件进行线切割时，最好采用二次切割法(如图6-38所示)。一般线切割加工的工件变形量在0.03 mm左右，因此第一次切割时单边留0.12～0.2 mm的余量。切割完成后毛坯内部应力平衡状态受到破坏后，又达到新的平衡，然后进行第二次精加工，则能加工出精密度较高的工件。
null图6-38 二次切割法null 6.3.4 线切割断丝原因分析
1．快走丝机床加工中断丝的主要原因
若在刚开始加工阶段就断丝，则可能的原因有：
(1) 加工电流过大
(2) 钼丝抖动厉害。
(3) 工件表面有毛刺或氧化皮。
若在加工中间阶段断丝，则可能的原因有：
(1) 电参数不当，电流过大。
(2) 进给调节不当，开路短路频繁。
(3) 工作液太脏。null (4) 导电块未与钼丝接触或被拉出凹痕。
(5) 切割厚件时，脉冲过小。
(6) 丝筒转速太慢。
若在加工最后阶段出现断丝，则可能的原因有：
(1) 工件材料变形，夹断钼丝。
(2) 工件跌落，撞落钼丝。 null 在快走丝线切割加工中，要正确分析断丝原因，采取合理的解决办法。在实际中往往采用如下方法：
(1) 减少电极丝(钼丝)运动的换向次数，尽量消除钼丝抖动现象。根据线切割加工的特点，钼丝在高速切割运动中需要不断换向，在换向的瞬间会造成钼丝松紧不一致，即钼丝各段的张力不均，使加工过程不稳定。所以在上丝的时候，电极丝应尽可能上满储丝筒。
(2) 钼丝导轮的制造和安装精度直接影响钼丝的工作寿命。在安装和加工中应尽量减小导轮的跳动和摆动，以减小钼丝在加工中的振动，提高加工过程的稳定性。 null (3) 选用适当的切削速度。在加工过程中，如切削速度(工件的进给速度)过大，被腐蚀的金属微粒不能及时排出，会使钼丝经常处于短路状态，造成加工过程的不稳定。
(4) 保持电源电压的稳定和冷却液的清洁。电源电压不稳定会使钼丝与工件两端的电压不稳定，从而造成击穿放电过程的不稳定。冷却液如不定期更换会使其中的金属微粒成分比例变大，逐渐改变冷却液的性质而失去作用，引起断丝。如果冷却液在循环流动中没有泡沫或泡沫很少、颜色发黑、有臭味，则要及时更换冷却液。null 2．慢走丝机床加工中断丝的主要原因
慢走丝机床加工中出现断丝的主要原因有：
(1) 电参数选择不当。
(2) 导电块过脏。
(3) 电极丝速度过低。
(4) 张力过大。
(5) 工件表面有氧化皮。
慢走丝加工中为了防止断丝，主要采取以下方法：
null (1) 及时检查导电块的磨损情况及清洁程度。慢走丝线切割机的导电块一般加工了60～120 h后就必须清洗一次。如果加工过程中在导电块位置出现断丝，就必须检查导电块，把导电块卸下来用清洗液清洗掉上面粘着的脏物，磨损严重的要更换位置或更新导电块。
null (2) 有效的冲水(油)条件。放电过程中产生的加工屑也是造成断丝的因素之一。加工屑若粘附在电极丝上，则会在粘附的部位产生脉冲能量集中释放，导致电极丝丝产生裂纹，发生断裂。因此加工过程中必须冲走这些微粒。所以在慢走丝线切割加工中，粗加工的喷水(油)压力要大，在精加工阶段的喷水(油)压力要小。
(3) 良好的工作液处理系统。慢速走丝切割机放电加工时，工作液的电阻率必须在适当的范围内。绝缘性能太低，将产生电解而形不成击穿火花放电；绝缘性能太高，则放电间隙小，排屑难，易引起断丝。null 因此，加工时应注意观察电阻率表的显示，当发现电阻率不能再恢复正常时，应及时更换离子交换树脂。同时还应检查与冷却液有关的条件，如检查加工液的液量，检查过滤压力表，及时更换过滤器，以保证加工液的绝缘性能、洗涤性能和冷却性能，预防断丝。
(4) 适当地调整放电参数。慢走丝线切割机的加工参数一般都根据
标准
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选取，但当加工超高件、上下异形件及大锥度切割时常常出现断丝，这时就要调整放电参数。较高能量的放电将引起较大的裂纹，因此就要适当地加长放电脉冲的间隙时间，减小放电时间，减低脉冲能量，断丝也就会减少。null (5) 选择好的电极丝。电极丝一般都采用锌和锌量高的黄铜合金作为涂层，在条件允许的情况，尽可能使用优质的电极丝。
(6) 及时取出废料。废料落下后，若不及时取出，可能与丝直接导通，产生能量集中释放，引起断丝。因此在废料落下时，要在第一时间取出废料。 习题习题 1．若线切割机床的单边放电间隙为0.02 mm，钼丝直径为0.18 mm，则加工圆孔时的补偿量为( )。
A) 0.10 mm B) 0.11 mm
C) 0.20 mm D) 0.21 mm
2．用线切割机床加工直径为10 mm的圆孔，当采用的补偿量为0.12 mm时，实际测量孔的直径为10.02 mm。若要孔的尺寸达到10 mm，则采用的补偿量为( )。
A) 0.10 mm B) 0.11 mm
C) 0.12 mm D) 0.13 mmnull 3．用线切割机床不能加工的形状或材料为( )。
A) 盲孔 B) 圆孔
C) 上下异性件 D) 淬火钢
4．请分别编制加工图6-39所示的线切割加工3B代码和ISO代码，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，O点为穿丝孔，加工方向为O—A—B—…。
null图6-39 题4图 null 图6-40 题5图 null 5．如图6-40所示的某零件图(单位为mm)，AB、AD为设计基准，圆孔E已经加工好，现用线切割加工圆孔F。假设穿丝孔已经钻好，请说明将电极丝定位于欲加工圆孔中心F的方法。
6．下面为一线切割加工程序(材料为10 mm厚的钢材)，请认真阅读后回答问题：
H000=+00000000 H001=+00000110;
H005=+00000000;T84 T86 G54 G90 G92X+27000Y+0;
C007;
G01X+29000Y+0;G04X0.0+H005;
G41H000;
nullC001;
G41H000;
G01X+30000Y+0;G04X0.0+H005;
G41H001;
X+30000Y+30000;G04X0.0+H005;
X+0Y+30000;G04X0.0+H005;
G03X+0Y-30000I+0J-30000;G04X0.0+H005; nullG01X+30000Y-30000;G04X0.0+H005;
X+30000Y+0;G04X0.0+H005;
G40H000G01X+29000Y+0;
M00;
C007;
G01X+27000Y+0;G04X0.0+H005;
T85 T87 M02;
(:: The Cutting length= 217.247778 MM );null (1) 请画出加工出的零件图，并标明相应尺寸。
(2) 请在零件图上画出穿丝孔的位置，并注明加工中的补偿量。
(3) 上面程序中M00的含义是什么？
(4) 若该机床的加工速度为50 mm2/min，请估算加工该零件所用的时间。
浙公网安备 33021202002483