數控電火花線切割手動編程技術研究

戰忠秋， 韓寶衛， 砂礫

（天津現代職業技術學院，天津 300350）

數控電火花線切割手動編程技術研究

戰忠秋， 韓寶衛， 砂礫

（天津現代職業技術學院，天津 300350）

數控電火花線切割是一種特種加工技術，基于該加工技術的特殊性，目前其編程方式主要采用為手動編程，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及補償標志D或DD的4B編程法，能對加工間隙以及錐度進行補償，具有比較明顯的優勢。

數控電火花切割；編程格式；補償

0 引言

隨著機械加工技術以及國民制造業的發展，利用金屬切削原理的常規數控車削、數控銑削加工技術顯示出一定的弊端，而除此之外的數控電火花線切割技術作為一種特種加工技術在航天、航空、軍工、汽車、半導體等關鍵制造領域，特別是精密模具制造業的應用越來越普遍［1］。其刺激了研究人員對電火花線切割機床性能及功能的研究，促進了數控電火花線切割技術的進一步發展［2］。基于其加工技術的特殊性，數控電火花線切割機床自動編程技術還未得到普遍的運用，通過對目前數控電火花線切割機床手動編程方式的研究，來為自動編程技術的實現打下基礎具有非常重要的意義［3-4］。

1 數控電火花線切割3B編程技術

國內的數控電火花線切割機床采用“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數值隔開，便于數據的輸入。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，建立的坐標系為隨動坐標系，具體編程細節不做贅述，本文僅對編程中特別注意的細節或容易混淆的疑難點予以闡述。

1.1 斜線（直線）的3B代碼編程

坐標系的原點取在線段的起點上，字母G確定加工計數方向。取該直線終點坐標絕對值大的坐標軸作為計數方向。令 x=|xe|，y=|ye|，當坐標值 X＞Y 時，取 G=GX；坐標值X＜Y時，取G=GY；坐標值X=Y時，直線在一、三象限時，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，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

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

選取圓弧終點坐標值中較小值的方向作為計數方向，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 J的取值方向由計數方向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 數控電火花線切割4B編程技術

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

2.1 間隙與錐度補償

間隙補償是指鉬絲在加工工件時，其中心軌跡能自動偏離編程軌跡一段距離。當偏移距離為F時，工件輪廓線就可作為編程軌跡，簡化了編程時的計算。當鉬絲磨損直徑變小，放電間隙δ變化后，只需更改補償量就可以繼續進行加工。

錐度補償是指機床能依據加工零件的要求，對X、Y、U、V四軸的運動進行聯合的控制運動，使鉬絲偏離垂直方向一個角度，形成錐角，按照要求切割加工出帶錐度的零件。

2.2 程序編制的基本規則

4B程序格式與3B程序格式的主要不同點是4B編程格式在對圓弧進行程序編寫時增加了圓弧半徑R，用來補償鉬絲半徑以及放電間隙。而在程序編制及輪廓計算方面，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為圓弧補償標志。當確定圖形的坐標軸后，按照凹模的切割路線為基準進行編程，凹圓為DD，凸圓為D。

3 4B手動編程樣例分析

為研究4B手動編程的特點，采用4B格式對圖4所示帶錐度的凹模進行程序編輯分析。該凹模的錐度 α=4°，單邊配合間隙 ε=0.03 mm。手動編程主要步驟：1）確定補償量。采用0.15 mm鉬絲加工，根據經驗放電間隙δ=0.014 mm，所以 F=d/2+δ-ε=0.055 mm；2）設定a點為程序起點；3）點b、c處設置圓弧過渡，取R=1 mm。按照工件軌跡進行編程，程序見表3；4）偏移量確定。調整上下保持器，設置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B的數據，內引線為正錐切割，故D/DD項用D，其它程度端均為3B程序格式。而由于R10段圓弧間隙補償量增大，固在D/DD項中用DD參數設置，其余各段圓弧則采用D。

4 結論

1）基于數控電火花線切割機床加工方式的特殊性，多數數控電火花線切割機床仍采用手動編程方式，程序格式主要為3B和4B兩種。對3B和4B手動編程格式的研究可以為該種特種加工技術實現自動編程打下基礎；

2）在數控電火花線切割編程技術中，3B和4B手動編程格式基本相同，兩者具有一定的同用性，4B編程格式是3B編程技術的擴充和發展。4B編程格式與3B編程格式相比，引入了間歇和錐度補償功能的4B編程技術，對零件的加工具有相對較大的適應性，具有一定優勢。

圖4 帶錐度的凹模

表3 帶錐度凹模程序

［1］朱寧，葉軍，韓福柱，等.電火花線切割加工技術及其發展動向［J］.電加工與模具，2010（增刊 1）：53-59，63.

［2］李明輝.電火花線切割技術的研究現狀及發展趨勢［J］.模具技術，2003（1）：51-53，61.

［3］蘭琳.基于AutoCAD平臺的電火花線切割加工的自動編程［D］.武漢：華中科技大學，2004.

［4］JAMESON E C.Description and development of electrical discharge machining ［C］//Electrical Discharge Machining Conference，SME 2001：344-348.

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

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

［7］杜文正.電火花線切割加工質量控制的研究［D］.成都：西華大學，2012.

［8］MOODY J，DARKEN C.Learning with localized receptive fields［C］//Proceedings of1988 Connectionist Model Summer School，1988：133-143.

（編輯 明 濤）

TG484

B

1002-2333（2015）11-0181-03

戰忠秋（1979—），男，工學碩士，講師，工程師，主要從事數控CAD/CAM研究工作。

2015-04-26