数控电火花线切割手动编程技术研究

2015-04-10战忠秋韩宝卫砂砾

机械工程师 2015年11期

关键词：编程技术锥度电火花

战忠秋，韩宝卫，砂砾

（天津现代职业技术学院，天津 300350）

数控电火花线切割手动编程技术研究

战忠秋，韩宝卫，砂砾

（天津现代职业技术学院，天津 300350）

数控电火花线切割是一种特种加工技术，基于该加工技术的特殊性，目前其编程方式主要采用为手动编程，主要格式有3B和4B两种。通过对比分析这两种不同的编程格式，在圆弧程序中增加了圆弧半径R及补偿标志D或DD的4B编程法，能对加工间隙以及锥度进行补偿，具有比较明显的优势。

数控电火花切割；编程格式；补偿

0 引言

随着机械加工技术以及国民制造业的发展，利用金属切削原理的常规数控车削、数控铣削加工技术显示出一定的弊端，而除此之外的数控电火花线切割技术作为一种特种加工技术在航天、航空、军工、汽车、半导体等关键制造领域，特别是精密模具制造业的应用越来越普遍［1］。其刺激了研究人员对电火花线切割机床性能及功能的研究，促进了数控电火花线切割技术的进一步发展［2］。基于其加工技术的特殊性，数控电火花线切割机床自动编程技术还未得到普遍的运用，通过对目前数控电火花线切割机床手动编程方式的研究，来为自动编程技术的实现打下基础具有非常重要的意义［3-4］。

1 数控电火花线切割3B编程技术

国内的数控电火花线切割机床采用“5指令3B”格式。一般格式为BXBYBJGZ，见表1。

表1 3B程序格式

其中B为分隔符，可以将X、Y、J数值隔开，便于数据的输入。加工指令Z共有12种，其中直线4种，圆弧8种。X、Y、Z均为绝对值，单位为μm，在3B编程中，建立的坐标系为随动坐标系，具体编程细节不做赘述，本文仅对编程中特别注意的细节或容易混淆的疑难点予以阐述。

1.1 斜线（直线）的3B代码编程

坐标系的原点取在线段的起点上，字母G确定加工计数方向。取该直线终点坐标绝对值大的坐标轴作为计数方向。令 x=|xe|，y=|ye|，当坐标值 X＞Y 时，取 G=GX；坐标值X＜Y时，取G=GY；坐标值X=Y时，直线在一、三象限时，取G=GY，二、四象限取G=GX。如图1所示。

J的取值方法为：同样字母G确定投影方向，若G=Gx，则将直线向X轴投影得到长度值J；G=Gy时，将直线向Y轴投影得到长度值为J。

1.2 圆弧的3B代码编程

坐标系的原点取在圆弧的圆心上。如在图2（a）中，x=30000，y=40000；在图 2（b）中，x=40000，y=30000。

选取圆弧终点坐标值中较小值的方向作为计数方向，如图 2（a）所示，若 y＞x，则G=Gx；如图 2（b）所示，若 y＜x，则G=Gy。编程时 J的取值方向由计数方向G的投影方向确定，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值则为各个象限圆弧在X与Y轴上的投影长度值之和。如在图 2（a）、图 2（b）中，J1、J2、J3大小分别如图中所示，J=|J1|+|J2|+|J3|；Z 值则由圆弧起点象限以及圆弧走向决定。按加工方向分为顺圆弧S和逆圆弧N，具体可参考表2和图3。

图1

表2 圆弧加工指令

图2

图3

2 数控电火花线切割4B编程技术

目前国内的数控电火花线切割机床既可以使用3B格式进行编程，也可以使用4B格式，3B编程方式加工的零件无偏移。手动4B程序则可以使用间隙补偿和锥度补偿功能，可以加工有偏移的工件。

2.1 间隙与锥度补偿

间隙补偿是指钼丝在加工工件时，其中心轨迹能自动偏离编程轨迹一段距离。当偏移距离为F时，工件轮廓线就可作为编程轨迹，简化了编程时的计算。当钼丝磨损直径变小，放电间隙δ变化后，只需更改补偿量就可以继续进行加工。

锥度补偿是指机床能依据加工零件的要求，对X、Y、U、V四轴的运动进行联合的控制运动，使钼丝偏离垂直方向一个角度，形成锥角，按照要求切割加工出带锥度的零件。

2.2 程序编制的基本规则

4B程序格式与3B程序格式的主要不同点是4B编程格式在对圆弧进行程序编写时增加了圆弧半径R，用来补偿钼丝半径以及放电间隙。而在程序编制及轮廓计算方面，3B与4B形式是一致的。

4B程序格式为：BXBYBJBR或L_D_或DD_G_Z_。R为圆弧半径，L为切锥度比例，D/DD为圆弧补偿标志。当确定图形的坐标轴后，按照凹模的切割路线为基准进行编程，凹圆为DD，凸圆为D。

3 4B手动编程样例分析

为研究4B手动编程的特点，采用4B格式对图4所示带锥度的凹模进行程序编辑分析。该凹模的锥度 α=4°，单边配合间隙 ε=0.03 mm。手动编程主要步骤：1）确定补偿量。采用0.15 mm钼丝加工，根据经验放电间隙δ=0.014 mm，所以 F=d/2+δ-ε=0.055 mm；2）设定a点为程序起点；3）点b、c处设置圆弧过渡，取R=1 mm。按照工件轨迹进行编程，程序见表3；4）偏移量确定。调整上下保持器，设置H2为100 mm，A=H2×tan4°=6.69 mm。凹模为正锥切割，A取正值。

采用4B程序，J为第4个B的数据，内引线为正锥切割，故D/DD项用D，其它程度端均为3B程序格式。而由于R10段圆弧间隙补偿量增大，固在D/DD项中用DD参数设置，其余各段圆弧则采用D。