數(shù)控電火花線切割手動(dòng)編程技術(shù)研究

戰(zhàn)忠秋， 韓寶衛(wèi)， 砂礫

（天津現(xiàn)代職業(yè)技術(shù)學(xué)院，天津 300350）

數(shù)控電火花線切割手動(dòng)編程技術(shù)研究

戰(zhàn)忠秋， 韓寶衛(wèi)， 砂礫

（天津現(xiàn)代職業(yè)技術(shù)學(xué)院，天津 300350）

數(shù)控電火花線切割是一種特種加工技術(shù)，基于該加工技術(shù)的特殊性，目前其編程方式主要采用為手動(dòng)編程，主要格式有3B和4B兩種。通過對比分析這兩種不同的編程格式，在圓弧程序中增加了圓弧半徑R及補(bǔ)償標(biāo)志D或DD的4B編程法，能對加工間隙以及錐度進(jìn)行補(bǔ)償，具有比較明顯的優(yōu)勢。

數(shù)控電火花切割；編程格式；補(bǔ)償

0 引言

隨著機(jī)械加工技術(shù)以及國民制造業(yè)的發(fā)展，利用金屬切削原理的常規(guī)數(shù)控車削、數(shù)控銑削加工技術(shù)顯示出一定的弊端，而除此之外的數(shù)控電火花線切割技術(shù)作為一種特種加工技術(shù)在航天、航空、軍工、汽車、半導(dǎo)體等關(guān)鍵制造領(lǐng)域，特別是精密模具制造業(yè)的應(yīng)用越來越普遍［1］。其刺激了研究人員對電火花線切割機(jī)床性能及功能的研究，促進(jìn)了數(shù)控電火花線切割技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展［2］。基于其加工技術(shù)的特殊性，數(shù)控電火花線切割機(jī)床自動(dòng)編程技術(shù)還未得到普遍的運(yùn)用，通過對目前數(shù)控電火花線切割機(jī)床手動(dòng)編程方式的研究，來為自動(dòng)編程技術(shù)的實(shí)現(xiàn)打下基礎(chǔ)具有非常重要的意義［3-4］。

1 數(shù)控電火花線切割3B編程技術(shù)

國內(nèi)的數(shù)控電火花線切割機(jī)床采用“5指令3B”格式。一般格式為BXBYBJGZ，見表1。

表1 3B程序格式

其中B為分隔符，可以將X、Y、J數(shù)值隔開，便于數(shù)據(jù)的輸入。加工指令Z共有12種，其中直線4種，圓弧8種。X、Y、Z均為絕對值，單位為μm，在3B編程中，建立的坐標(biāo)系為隨動(dòng)坐標(biāo)系，具體編程細(xì)節(jié)不做贅述，本文僅對編程中特別注意的細(xì)節(jié)或容易混淆的疑難點(diǎn)予以闡述。

1.1 斜線（直線）的3B代碼編程

坐標(biāo)系的原點(diǎn)取在線段的起點(diǎn)上，字母G確定加工計(jì)數(shù)方向。取該直線終點(diǎn)坐標(biāo)絕對值大的坐標(biāo)軸作為計(jì)數(shù)方向。令 x=|xe|，y=|ye|，當(dāng)坐標(biāo)值 X＞Y 時(shí)，取 G=GX；坐標(biāo)值X＜Y時(shí)，取G=GY；坐標(biāo)值X=Y時(shí)，直線在一、三象限時(shí)，取G=GY，二、四象限取G=GX。如圖1所示。

J的取值方法為：同樣字母G確定投影方向，若G=Gx，則將直線向X軸投影得到長度值J；G=Gy時(shí)，將直線向Y軸投影得到長度值為J。

1.2 圓弧的3B代碼編程

坐標(biāo)系的原點(diǎn)取在圓弧的圓心上。如在圖2（a）中，x=30000，y=40000；在圖 2（b）中，x=40000，y=30000。

選取圓弧終點(diǎn)坐標(biāo)值中較小值的方向作為計(jì)數(shù)方向，如圖 2（a）所示，若 y＞x，則G=Gx；如圖 2（b）所示，若 y＜x，則G=Gy。編程時(shí) J的取值方向由計(jì)數(shù)方向G的投影方向確定，若 G=Gx，則將圓弧向X軸投影；若 G=Gy，則將圓弧向Y軸投影，J值則為各個(gè)象限圓弧在X與Y軸上的投影長度值之和。如在圖 2（a）、圖 2（b）中，J1、J2、J3大小分別如圖中所示，J=|J1|+|J2|+|J3|；Z 值則由圓弧起點(diǎn)象限以及圓弧走向決定。按加工方向分為順圓弧S和逆圓弧N，具體可參考表2和圖3。

圖1

表2 圓弧加工指令

圖2

圖3

2 數(shù)控電火花線切割4B編程技術(shù)

目前國內(nèi)的數(shù)控電火花線切割機(jī)床既可以使用3B格式進(jìn)行編程，也可以使用4B格式，3B編程方式加工的零件無偏移。手動(dòng)4B程序則可以使用間隙補(bǔ)償和錐度補(bǔ)償功能，可以加工有偏移的工件。

2.1 間隙與錐度補(bǔ)償

間隙補(bǔ)償是指鉬絲在加工工件時(shí)，其中心軌跡能自動(dòng)偏離編程軌跡一段距離。當(dāng)偏移距離為F時(shí)，工件輪廓線就可作為編程軌跡，簡化了編程時(shí)的計(jì)算。當(dāng)鉬絲磨損直徑變小，放電間隙δ變化后，只需更改補(bǔ)償量就可以繼續(xù)進(jìn)行加工。

錐度補(bǔ)償是指機(jī)床能依據(jù)加工零件的要求，對X、Y、U、V四軸的運(yùn)動(dòng)進(jìn)行聯(lián)合的控制運(yùn)動(dòng)，使鉬絲偏離垂直方向一個(gè)角度，形成錐角，按照要求切割加工出帶錐度的零件。

2.2 程序編制的基本規(guī)則

4B程序格式與3B程序格式的主要不同點(diǎn)是4B編程格式在對圓弧進(jìn)行程序編寫時(shí)增加了圓弧半徑R，用來補(bǔ)償鉬絲半徑以及放電間隙。而在程序編制及輪廓計(jì)算方面，3B與4B形式是一致的。

4B程序格式為：BXBYBJBR或L_D_或DD_G_Z_。R為圓弧半徑，L為切錐度比例，D/DD為圓弧補(bǔ)償標(biāo)志。當(dāng)確定圖形的坐標(biāo)軸后，按照凹模的切割路線為基準(zhǔn)進(jìn)行編程，凹圓為DD，凸圓為D。

3 4B手動(dòng)編程樣例分析

為研究4B手動(dòng)編程的特點(diǎn)，采用4B格式對圖4所示帶錐度的凹模進(jìn)行程序編輯分析。該凹模的錐度 α=4°，單邊配合間隙 ε=0.03 mm。手動(dòng)編程主要步驟：1）確定補(bǔ)償量。采用0.15 mm鉬絲加工，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)放電間隙δ=0.014 mm，所以 F=d/2+δ-ε=0.055 mm；2）設(shè)定a點(diǎn)為程序起點(diǎn)；3）點(diǎn)b、c處設(shè)置圓弧過渡，取R=1 mm。按照工件軌跡進(jìn)行編程，程序見表3；4）偏移量確定。調(diào)整上下保持器，設(shè)置H2為100 mm，A=H2×tan4°=6.69 mm。凹模為正錐切割，A取正值。

采用4B程序，J為第4個(gè)B的數(shù)據(jù)，內(nèi)引線為正錐切割，故D/DD項(xiàng)用D，其它程度端均為3B程序格式。而由于R10段圓弧間隙補(bǔ)償量增大，固在D/DD項(xiàng)中用DD參數(shù)設(shè)置，其余各段圓弧則采用D。

4 結(jié)論

1）基于數(shù)控電火花線切割機(jī)床加工方式的特殊性，多數(shù)數(shù)控電火花線切割機(jī)床仍采用手動(dòng)編程方式，程序格式主要為3B和4B兩種。對3B和4B手動(dòng)編程格式的研究可以為該種特種加工技術(shù)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)編程打下基礎(chǔ)；

2）在數(shù)控電火花線切割編程技術(shù)中，3B和4B手動(dòng)編程格式基本相同，兩者具有一定的同用性，4B編程格式是3B編程技術(shù)的擴(kuò)充和發(fā)展。4B編程格式與3B編程格式相比，引入了間歇和錐度補(bǔ)償功能的4B編程技術(shù)，對零件的加工具有相對較大的適應(yīng)性，具有一定優(yōu)勢。

圖4 帶錐度的凹模

表3 帶錐度凹模程序

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［5］席洪波.電火花線切割加工參數(shù)智選系統(tǒng)的研究［D］.西安：西安建筑科技大學(xué)，2008.

［6］王建平，宋乃堅(jiān).數(shù)控電火花線切割加工工藝研究［J］.新技術(shù)新工藝，2006（1）：59-61.

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（編輯 明 濤）

TG484

B

1002-2333（2015）11-0181-03

戰(zhàn)忠秋（1979—），男，工學(xué)碩士，講師，工程師，主要從事數(shù)控CAD/CAM研究工作。

2015-04-26