电火花线切割编程优化技巧

操作人员为了按图纸的尺寸和要求完成加工任务，必须编制工件加工程序，控制线切割机床进行切割。编程是实现线切割加工的前提。线切割编程方法分手工编程法和计算机编程法。手工编程是线切割操作的一项基本功，能使操作者比较清楚地了解加工工艺过程及计算方法，但对于复杂的零件，手工编程的工作相当繁杂。近年来，利用计算机编程越来越普遍，国内绝大多数生产厂的线切割机床均已采用计算机自动编程，从而大大减轻了编程的工作量，促进了线切割加工工艺的快速发展。

在编程的过程中，编制的程序必须按照一定格式才能使机器读懂并执行。线切割机床的程序格式有：3B指令（个别扩充为4B或5B）格式，多用于快走丝线切割机床。ISO指令格式（国际标准化组织）或EIA（美国电子工业协会）格式，多用于慢走丝线切割机床。为了提高生产效率通常一些简单的工件或单一工序加工，采用手工编程即可快速完成加工任务。

1.3B指令编程

3B指令用于不具有间隙补偿功能和锥度补偿功能的数控线切割机床的程序编制。程序描述的是钼丝中心的运动轨迹，它与钼丝切割轨迹（即所得工件的轮廓线）之间差一个偏移量f，这一点在轨迹计算时必须特别注意。无间隙补偿的3B指令程序格式见表2-4。

（1）符号定义

1）分隔符号B。X、Y、J均为数字，用分隔符号（B）将其隔开，以免混淆。

表2-4　无间隙补偿的3B指令程序格式

2）坐标值（X，Y）。一般规定只输入坐标的绝对值，其单位为微米（μm），微米以下应四舍五入。

对于圆弧，坐标原点移至圆心，X、Y为圆弧起点的坐标值；对于直线（斜线），坐标原点移至直线起点，X、Y为终点坐标值。允许将X和Y的值按相同的比例放大或缩小；对于平行于X轴或Y轴的直线，即当X或Y为零时，X或Y值均可不写，但分隔符号必须保留。

3）计数方向（G）的选取。选取X方向进给总长度进行计数，称为计X，用GX表示；选取Y方向进给总长度进行计数，称为计Y，用GY表示。

对于直线加工，当终点的坐标在图2-45的各个区域时，若|YP|＞|XP|时，取GY；|XP|＞|YP|时，取GX；|XP|=|YP|时，取GX或GY均可。

对于圆弧，当圆弧终点坐标在图2-46所示的各个区域时，若|XP|＞|YP|时，取GY；|YP|＞|XP|时，取GX；|XP|=|YP|时，取GX或GY均可。

计数方向的选取是否正确，决定本条指令加工是否正确。

4）计数长度（J）的计算。计数长度是指被加工图形在计数方向上的投影长度（即绝对值）的总和，以μm为单位。

图2-45　斜线的计数方向

图2-46　圆弧的计数方向

①直线加工指令计数长度的计算。当计数方向确定之后，计数长度等于该线段在计数方向坐标轴的投影。如图2-47所示。

图2-47　直线段计数长度计算

②圆弧加工指令计数长度计算。当计数方向确定之后，计数长度等于圆弧段在计数方向坐标轴投影。如图2-48所示。

图2-48　圆弧段计数长度的计算

图2-49　直线加工指令选取

当圆弧段跨几个象限时，将圆弧段在各象限在计数方向坐标轴上的投影之和作为总的计数长度；当圆弧不跨过象限时，计数长度等于圆弧在计数方向坐标轴上的投影。

5）加工指令（Z）的选取。

①对于直线加工指令来说，如果直线段位于第Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ象限，则加工指令分别选取为L1、L2、L3、L4。当直线位于X轴上时，正向选取L1，反向选取L3，当直线位于Y轴上时，正向选取L2，反向选取L4。如图2-49所示。

②对于圆弧加工指令来说，圆弧起点确定加工指令。加工圆弧时，若被加工圆弧的加工起点分别在坐标系的四个象限中，并按顺时针插补，加工指令分别用SR1、SR2、SR3、SR4表示；当起点位于X轴时，正向取SR4，反向取SR2；当起点位Y轴时，正向取SR1，反向取SR3，如图2-50所示。

图2-50　顺圆加工指令选取

按逆时针方向插补时，加工指令分别用NR1、NR2、NR3、NR4表示。当起点位于X轴时，正向选取NRl，反向选取NR3，当起点位于Y轴时，正向选取NR2，反向选取NR4，如图2-51所示。

（2）结束符及跳步模

当一模具由多个封闭路径组成时，此模具称为跳步模。在系统中规定一个跳步模加工完毕的结束符为“D”，从前一跳步模到下一跳步模的引入段完毕后也为“D”，整个程序结束符为“DD”。如图2-52所示，起割点为P点，沿X轴的正方向起割，该跳步模的3B程序如下：

图2-51　逆圆加工指令选取

图2-52　加工图形

（3）编程举例

1）采用3B指令格式编制如图2-53加工程序，其起割点为P点，沿顺时针方向切割，其3B程序如下：

图2-53　加工图形

2）采用3B指令格式编制图2-54加工程序，其起割点为P点，按图示箭头所指方向进行切割，其3B程序如下：

图2-54　加工图形

2.4B指令格式及定义

4B指令用于具有间隙补偿功能和锥度补偿功能的数控线切割机床的程序编制。所谓间隙补偿，指的是钼丝在切割工件时，钼丝中心运动轨迹能根据要求自动偏离编程轨迹一段距离（即补偿量）。当补偿量设定为偏移量f时，编程轨迹即为工件的轮廓线。显然，按工件的轮廓编程要比按钼丝中心运动轨迹编程方便得多，轨迹计算也比较简单。而且，当钼丝磨损，直径变小；当单边放电间隙Z随切割条件的变化而变化后，也无须改变程序，只需改变补偿量即可。锥度补偿指的是，系统能根据要求，同时控制X、Y、U、V四轴的运动（X、Y为机床工作台的运动，即工件的运动，U、V为上线架导轮的运动，它分别平行于X、Y），使钼丝偏离垂直方向一个角度（即锥度），切割出上大下小或上小下大的工件来。

4B指令就是带“±”符号的3B指令，为了区别于一般的3B指令，故称为4B指令：

其中的“±”符号用以反映间隙补偿信息和锥度补偿信息，其他与3B指令完全一致。间隙补偿切割时，“+”号表示正补偿，当相似图形的线段大于基准轮廓尺寸时为正补偿；“-”号表示负补偿，当相似图形的线段小于基准轮廓尺寸时为负补偿。具体而言，对于直线，在B之前加“±”符号的目的仅是为了使指令的格式能够一致，无须严格的规定，对于圆弧，规定以凸模为准，正偏时（圆半径增大）加“+”号，负偏时（圆半径减小）加“-”号。在进行间隙补偿切割时，线和线之间必须是光滑的连接，若不是光滑的连接，则必须加过渡圆弧使之光滑。

3.锥度加工指令格式及定义

锥度编程采用绝对坐标（单位为μm），上下平面图形为统一的坐标系，编程时每一直纹面为一段。直纹面是由上平面的直线段或圆弧段与对应的下平面的直线段或圆弧段组成的母线均为直线的特殊曲面。编程时要求出这些直线或圆弧段的起点和终点，而且上下平面的起点和终点一一对应。

（1）指令格式

如果第3行或第6行为“C”，则在第3行与第4行（或第6行与第7行）之间加入两行：

（2）编程举例

编制图2-55的加工程序，图中上平面由0—1—2—3—4—5—6—7—8—9—1—0，下平面由0—1′—2′—3′—4′—5′—6′—7′—8′—9′—1′—0，为变锥不等过渡圆弧的加工工件。

图2-55　加工图形

加工程序如下：

(www.xing528.com)

编制图2-56所示“上圆下方”的加工程序，加工顺序为1→2→3→4。

图2-56　加工图形

加工程序如下：

4.ISO（G代码）指令编程

大部分慢走丝线切割机床多采用ISO代码编程，为了与国际接轨，我国部分线切割生产厂家已开始在快走丝线切割机床上采用ISO代码。以下介绍ISO代码编程。

（1）G功能代码

1）定义工件起点指令（G92）。用于设置加工程序在所选坐标系中的起始点坐标，其指令格式与数控铣削加工中的G92指令格式相同。作为钼丝穿丝点的坐标值，一般为加工程序的起始点。

与数控铣削加工不同的是：对于线切割加工，在用G54～G59设定的工件坐标系中，依然需要用G92设置加工程序在所选坐标系中的起始点坐标。例如，工件坐标系已用G54设置，加工程序的起始点坐标设置为（10，10），用直线插补（G01）移动到点（30，30）的位置，其程序为：

G54　建立工件坐标系

G90　绝对坐标编程（绝对坐标和相对坐标编程与数控铣削加工完全相同）

G92X10000Y10000　设定钼丝当前位置在所选坐标系中的坐标值为（10，10）。

G01X30000Y30000　直线插补移动到（30，30）

2）快速定位指令（G00）。在线切割机床不放电的情况下，使指定的坐标轴以快速运动方式从当前所在位置移动到指令给出的目标位置，只能用于快速定位，不能用于切削加工。例如：

G90G00Xl000Y2000　使电极丝快速移动到（1，2）坐标的位置。注意G00指令有效时，一般还没有穿丝。

如果在G00指令中包含X、Y、U、V，机床将按X、Y、U、V的顺序移动各坐标轴。

3）直线插补指令（G01）格式为：

与数控铣削加工不同的是：线切割加工中的直线插补和圆弧插补不要求进给速度指令。

4）圆弧插补指令（G02，G03）。指令格式与数控铣削加工中的圆弧插补指令格式完全相同，但应注意，数控线切割加工没有坐标平面选择功能，只有G02（或G03）X_Y_I_J_一种格式，其中I、J是圆心在X、Y轴上相对于圆弧起点的坐标。另外一个整圆不能只用一条圆弧插补指令来描述，编程时需要将圆分成两段以上的圆弧才行。

5）镜像和交换指令（G05、G06、G07、G08、G09、G10、G11、G12）。对于加工一些对称性好的工件，利用原来的程序加上上述指令，很容易产生一个与之对应的新程序，如图2-46所示。

G12（取消镜像）　每个程序镜像结束后都要加上该指令，具体如图2-57所示。

图2-57　镜像和交换举例

6）线径补偿指令（G40、G41、G42）。

指令的意义与数控铣削加工中的刀具半径补偿指令的意义完全相同，但指令格式不同。线径补偿的格式如下例：

7）锥度加工指令（G50、G51、G52）。线切割加工带锥度的零件一般采用锥度加工指令，G51为锥度左偏加工指令，G52为锥度右偏加工指令，G50为取消锥度加工。这是一组模态加工指令，默认状态为G50。判断锥度的左、右偏的方法：以工件的底面为基准，假设人沿着加工方向走，左右手代表钼丝倾斜的方向。当钼丝向左手方向倾斜时，采用G51；当钼丝向右手方向倾斜时，采用G52。如图2-58（a）所示，按顺时针方向切割，加工出上大下小工件，钼丝应向左手方向倾斜，所以采用G51（锥度左偏）指令进行切割。如图2-58（b）所示，按顺时针方向切割，加工出上小下大工件，钼丝应向右手方向倾斜，所以采用G52（锥度右偏）指令进行切割加工。按逆时针方向进行线切割加工时，判断方法同上。如图2-58（c）所示，按逆时针方向进行切割，加工上小下大工件应采用G51（锥度左偏）指令。如图2-58（d）所示，按逆时针方向进行线切割，加工上大下小工件，应采用G52（锥度右偏）指令。

图2-58　锥度加工指令的意义

（a）顺时针方向加工G51；（b）顺时针方向加工G52；（c）逆时针方向加工G51；（d）逆时针方向加工G52

锥度加工与上导轮中心到工作台面的距离S、工件厚度H、工作台面到下导轮中心的距离W有关。进行锥度加工编程之前，要求给出W、H、S值，如图2-59所示。

图2-59　锥度线切割加工中的参数定义

格式：

8）工件坐标系（G54、G55、G56、G57、G58、G59）可建立6个工作坐标系。G92设定起始点坐标之前，可以用G54到G59选择坐标系。

下面的程序如果不选择工作坐标系，则当前坐标系被自动设定为本程序的工作坐标系。

9）接触感知（G80）。利用接触感知G80指令，可以使电极丝从当前位置，沿某个坐标轴运动，接触工件，然后停止。该指令只在“手动”加工方式时有效。

10）半程移动（G82）。利用半程移动G82指令，使电极丝沿指定坐标轴移动指令路径一半的距离。该指令只在“手动”加工方式时有效。

11）校正电极丝（G84）。校正电极丝G84指令的功能是通过微弱放电，校正电极丝，使之与工作台垂直。在进行加工之前，一般要先进行校正。此功能有效后，开丝筒、高频钼丝接近导电体会产生微弱放电。该指令只在“手动”加工方式时有效。

（2）M功能代码

1）程序暂停（M00）。执行M00以后，程序停止，机床信息将被保存，按“回车”键继续执行下面的程序。

2）程序结束（M02）。主程序结束，加工完毕返回菜单。

3）接触感知解除（M05）。解除接触感知G80。

4）子程序调用（M96）。调用子程序。

5）子程序结束（M97）。主程序调用子程序结束。

6）转角控制开启（M37）。

7）转角控制关闭（M39）。

8）放电启动（M84）。

9）放电关闭（M85）。

（3）编程举例

1）采用线径补偿加工一矩形凸块，如图2-60所示。

图2-60　加工图形

采用线径补偿切割时，进刀线和退刀线不能与程序的第一条边或最后一条边重合或平行。切多边形时进刀线应该选择45°方向或垂直进刀，如果选择平行或重合或极小角度进刀，则容易出错。

2）线切割加工带锥度的正方棱锥体工件，如图2-61所示。其程序如下。

图2-61　加工图形

5.自动编程

编程人员根据零件图尺寸要求，利用计算机绘出要加工图形，由计算机自动生成线切割加工程序，传输给机床进行切割。当前市场上流行的软件主要有基于DOS开发的或Windows开发的，如TCAD、AUTOP、CAXA、YCUT以及ESPRIT、MasterCAM等软件。不同的数控系统自动编程方法各有区别，不同的软件也各有特点，但它们产生的程序形式基本是上面所列几种，通常只需对相应的软件进行学习即可操作，这里不再叙述。