第3章電火花線切割加工3.1電火花線切割加工概述3.2電火花線切割加工的工藝規律3.3電火花線切割加工的編程3.4電火花線切割加工工藝3.5電火花線切割加工的應用實例

3.1電火花線切割加工概述

3.1.1電火花線切割加工的原理

電火花線切割加工的基本原理仍是基于電火花加工原理：在電火花線切割加工中，利用移動的細金屬導線（銅絲或鉬絲）作一個電極，工件作另一個電極，并按照預定的軌跡運動，通過不斷的火花放電對工件進行放電蝕除，以切割出成型的各種二維、三維表面。

圖3－1所示為往復式高速走絲電火花線切割加工原理示意圖。利用細鉬絲4作工具電極進行切割，儲絲筒7使鉬絲作正、反向交替移動，加工能量由脈沖電源3供給。在電極絲和工件之間澆注工作液介質，工作臺在水平面兩個坐標方向各自按預定的控制程序或既定軌跡，根據火花間隙狀態作伺服進給移動，從而合成各種曲線軌跡，把工件切割成型。

圖3－1高速走絲電火花線切割加工原理圖圖3－2所示為低速走絲電火花線切割加工原理示意圖。低速走絲電火花線切割加工利用銅絲做電極絲，靠火花放電對工件進行切割。在加工中，電極絲一方面相對工件2不斷做上(下)單向移動；另一方面，安裝工件的工作臺7在數控伺服x軸電動機8、y軸電動機10的驅動下，在x、y軸實現切割進給，使電極絲沿加工圖形的軌跡對工件進行加工。加工時在電極絲和工件之間加上脈沖電源1，同時在電極絲和工件之間澆注去離子水工作液，不斷產生火花放電，使工件不斷被電蝕除，從而控制完成工件的尺寸加工。儲絲筒6帶動電極絲經導向輪相對工件2做單向移動。圖3－2低速走絲電火花線切割加工原理圖及結構圖3.1.2電火花線切割加工的特點

電火花線切割加工過程的工藝和機理與電火花穿孔成型加工既有共同性，又有特殊性。

1.電火花線切割加工與電火花穿孔成型加工的共同點

兩者在加工原理、工作機理、工藝、適應材料等方面相同，具體表現為：

（1）線切割加工的電壓、電流波形與電火花加工的基本相似。單個脈沖也有多種形式的放電形態，如開路、短路、正常火花放電等。

（2）線切割加工的加工機理、生產率、表面粗糙度等工藝規律，材料的可加工性等也都與電火花加工的基本相似，可以加工硬質合金等一切導電材料。

2.電火花線切割加工與電火花穿孔成型加工的不同點

兩者在加工極性、工作液、放電狀態、接觸方式、電極形式、電極絲的加工特點、工具損耗等方面有不同之處，具體表現為：

（1）以0.03～0.35mm的金屬絲作為工具電極，不需要制造特定形狀的電極，因而省掉了成型的工具電極，大大降低了成型工具電極的設計和制造費用。用簡單的工具電極，靠數控技術實現復雜的切割軌跡，縮短了生產準備時間，加工周期短，這不僅對新產品的試制很有意義，對大批量生產也增加了快速性和柔性。（2）雖然加工的對象主要是平面形狀，但是除了有金屬絲直徑決定的內側轉彎的最小直徑R（金屬線半徑＋放電間隙）這樣的限制外，任何復雜的形狀都可以加工。無論被加工工件的硬度如何，只要是導體或半導體的材料都能實現加工。

（3）輪廓加工所需的加工余量少，能有效節約貴重的材料。由于電極絲比較細，可以[JP2]加工微細異型孔、窄縫和復雜形狀的工件。又由于切縫很窄，且只對工件材料進行“套料”加工，實際金屬去除量很少，因此材料的利用率很高，這對加工、節約貴重金屬有著重要意義。（4）可忽略電極絲損耗，加工精度高。高速走絲線切割采用低損耗脈沖電源；低速走絲線切割采用單向連續供絲，在加工區總是保持新電極絲加工。由于采用移動的長電極絲進行加工，使單位長度電極絲的損耗較少，從而對加工精度的影響比較小，特別在低速走絲線切割加工時，電極絲一次性使用，電極絲損耗對加工精度的影響更小。正是電火花線切割加工有許多突出的長處，因而在國內、外發展都較快，已獲得了廣泛的應用。（5）電極與工件之間存在著“疏松接觸”式輕壓放電現象。近年來的研究結果表明，當柔性電極絲與工件接近到通常認為的放電間隙（如8～10μm）時，并不發生火花放電，甚至當電極絲已接觸到工件，從顯微鏡中已看不到間隙時，也常常看不到火花。只有當工件將電極絲頂彎，偏移一定距離(幾微米到幾十微米)時，才發生正常的火花放電。即每進給1μm，放電間隙并不減小1μm，而是鉬絲增加一點張力，向工件增加一點側向壓力，只有電極絲和工件之間保持一定的輕微接觸壓力，才形成火花放電。因此可以認為，在電極絲和工件之間存在著某種電化學產生的絕緣薄膜介質，當電極絲被頂彎所造成的壓力和電極絲相對工件的移動摩擦使這種介質減薄到可被擊穿的程度，才發生火花放電。放電發生之后產生的爆炸力可能使電極絲局部振動而脫離接觸，但宏觀上仍是輕壓放電。（6）采用乳化液或去離子水的工作液，不必擔心發生火災，可實現晝夜無人看守連續加工。采用水或水基工作液，不會引燃起火，容易實現安全無人運轉。但由于工作液的電阻率遠比煤油小，因而在開路狀態下，仍有明顯的電解電流。電解效應有益于改善加工表面的粗糙度。（7）一般沒有穩定的電弧放電狀態。因為電極絲與工件始終有相對運動，尤其是高速走絲電火花線切割加工時更是如此，因此線切割加工的間隙狀態可以認為是由正常火花放電、開路和短路這三種狀態組成的。但往往在單個脈沖內有多種放電狀態，有“微開路”、“微短路”現象。

（8）任何復雜形狀的零件，只要能編制加工程序就可以進行加工，因而很適合小批量零件和試制品的生產加工，加工周期短，應用靈活。（9）依靠微型計算機控制電極絲軌跡和間隙補償功能，同時加工凹、凸兩種模具時，間隙可任意調節。采用四軸聯動，可加工上、下面異型體，形狀扭曲曲面體，變錐度和球形體等零件。

（10）電極工具是直徑較小的細絲，故脈沖寬度、平均電流等不能太大，加工工藝參數的范圍較小，屬中、精正極性電火花加工，工件常接脈沖電源正極。3.1.3電火花線切割加工的分類及應用

1.電火花線切割加工的分類

根據電火花線切割加工中電極絲的運行方向和速度來分，電火花線切割加工通常分為兩大類：一類是高速走絲電火花線切割加工，電極絲作高速往復運動，一般走絲速度為8～10m/s；另一類是低速走絲電火花線切割加工，電極絲作低速單向運動，一般走絲速度低于0.2m/s。

電火花線切割加工按控制方式可分為靠模仿型控制加工、光電跟蹤控制加工、數字程序控制加工等；

按加工尺寸范圍可分為大、中、小型零件以及普通型與專用型零件等加工。

按所使用的數控系統可分為單片機、單板機、微型計算機系統控制的加工等。

2.電火花線切割加工的應用

1）試制新產品及零件加工

在新產品開發過程中需要單件的樣品，可使用線切割直接切割出零件。例如，試制切割特殊微電機硅鋼片定轉子鐵芯，由于不需另行制造模具，可大大縮短制造周期，降低成本。又如，在沖壓生產時，未制造落料模時，先用線切割加工的試樣進行成型等后續加工，得到驗證后再制造落料模。另外，由于線切割加工時修改設計、變更加工程序比較方便，加工薄件時還可多片疊在一起加工，因此在零件制造方面，可用于加工品種多、數量少的零件，特殊難加工材料的零件，材料試驗件，各種型孔、型面、特殊齒輪、凸輪、樣板、成型刀具等。有些具有錐度切割的線切割機床可以加工出“天圓地方”等上、下異型面的零件。同時還可進行微細加工，異型槽等表面的加工。

2）加工特殊材料

切割某些高硬度、高熔點的金屬時，使用機械加工的方法幾乎是不可能的，而采用線切割加工既經濟又能保證精度。電火花成型加工用的電極，一般穿孔加工用的電極，帶錐度型腔加工用的電極以及銅鎢、銀鎢合金之類的電極材料，用線切割加工特別經濟，同時也適用于加工微細復雜形狀的電極。

3）加工模具零件

電火花線切割加工主要應用于沖模、擠壓模、塑料模、電火花型腔模的電極加工等。由于電火花線切割加工機床加工速度和精度的迅速提高，目前已達到可與坐標磨床相競爭的程度。例如，中、小型沖模的材料為模具鋼，過去用分開模和曲線磨削的方法加工，現在改用電火花線切割整體加工的方法，制造周期可縮短3/4～4/5，成本降低2/3～3/4，配合精度高，不需要熟練的操作工人。因此，一些工業發達國家的精密沖模的磨削等工序，已被電火花和電火花線切割加工所代替。表3－1所示為電火花線切割加工的應用領域。表3－1電火花線切割加工的應用領域圖3－3電火花線切割法加工的零件（圖樣來源于互聯網）3.1.4電火花線切割加工的機床

1.電火花線切割機床

電火花線切割機床是電火花加工機床的一種形式。

線切割機床按電極絲的運行方向和速度可分為高速往復走絲電火花線切割機床（WEDM—HS）和低速單向走絲電火花線切割機床（WEDM—LS）兩大類。

高速走絲線切割機床的電極絲作高速往復運動，一般走絲速度為8～10m/s，是我國獨創的電火花線切割加工模式。高速走絲線切割機床上運動的電極絲能夠雙向往返運行，重復使用，直至斷絲為止。電極絲材料常用直徑為0.10～0.30mm的鉬絲（有時也用鎢絲或鎢鉬絲）。對小圓角或窄縫切割，也可采用直徑為0.6mm的鉬絲。高速走絲線切割機床工作時的工作液通常采用乳化液。高速走絲線切割機床結構簡單、價格便宜、生產率高，但由于運行速度快，因此工作時機床震動較大，鉬絲和導輪的損耗快，加工精度和表面粗糙度不如低速走絲線切割機床，其加工精度一般為0.01～0.02mm，表面粗糙度為1.25～2.5μm。

低速走絲線切割機床走絲速度低于0.2m/s。常用黃銅絲（有時也采用紫銅、鎢、鉬和各種合金的涂覆線）作為電極絲，銅絲直徑通常為0.10～0.35mm。電極絲僅從一個單方向通過加工間隙，不重復使用，避免了因電極絲的損耗而降低加工精度。同時，由于走絲速度慢，機床及電極絲的震動小，因此加工過程平穩，加工精度高，可達0.005mm，表面粗糙度小于等于0.32μm。低速走絲線切割機床的工作液一般采用去離子水、煤油等，生產率較高。

2.電火花線切割機床的型號

電火花線切割機床的主要技術參數包括：工作臺行程（縱向行程×橫向行程）、最大切割厚度、切割錐度、切割速度、加工精度、加工表面粗糙度及數控系統的控制方式等。

國標GB/T15375—1994規定：數控電火花線切割機床的型號以DK7開頭，如DK7725。DK7725的基本含義為：

◆D為機床的類別代號，表示電加工機床；

◆K為機床的特性代號，表示數控機床；

◆第一個7為組代號，表示電火花加工機床；

◆第二個7為系代號(高速走絲線切割機床為7；低速走絲線切割機床為6；電火花成型機床為1)；

◆25為主參數代號，表示工作臺橫向行程為250mm。

3.電火花線切割機床的結構

電火花線切割機床的結構主要由機床本體、脈沖電源、工作液循環系統、控制系統和機床附件等幾部分組成。圖3－2和圖3－4分別為低速走絲和高速走絲線切割機床結構示意圖。圖3－4高速走絲線切割機床結構示意圖

3.電火花線切割機床的結構

電火花線切割機床的結構主要由機床本體、脈沖電源、工作液循環系統、控制系統和機床附件等幾部分組成。圖3－2和圖3－4分別為低速走絲和高速走絲線切割機床結構示意圖。圖3－4高速走絲線切割機床結構示意圖

1)機床本體

機床本體由床身、坐標工作臺、錐度切割裝置、走絲機構、絲架、工作液箱、附件和夾具等幾部分組成。

◆床身

床身一般為鑄件，是坐標工作臺、運絲機構及絲架的支承和固定基礎。通常采用箱式結構，應有足夠的強度和剛度。床身內部安放電源和工作液箱，考慮到電源的發熱和工作油泵的振動，有些精度高的機床將電源和工作液箱移出床身外另行安放。◆坐標工作臺

電火花線切割機床最終都是通過坐標工作臺與電極絲的相對運動來完成對零件加工的。為了保證機床精度，對導軌的精度、剛度和耐磨性有較高的要求。一般都采用“十”字拖板、滾動導軌和絲桿傳動副將電機的旋轉運動變為工作臺的線性運動，通過兩個坐標方向各自的進給移動，可合成各種平面圖形曲線軌跡。為保證工作臺的定位精度和靈敏度，傳動絲桿和螺母之間必須消除間隙。◆走絲機構

走絲機構使電極絲以一定的速度運動并保持一定的張力。圖3－5高速走絲系統示意圖在高速走絲機床上，一定長度的電極絲平整地卷繞在儲絲筒上（參見圖3－5），絲張力與排繞時的拉緊力有關，儲絲筒通過聯軸器與驅動電機相連。為了重復使用該段電極絲，電機由專門的換向裝置控制，做正反向交替運轉。走絲速度等于儲絲筒的圓周線速度，通常為8~10m/s。在運動過程中，電極絲由絲架支撐，并依靠導輪保持電極絲與工作臺垂直或傾斜一定的幾何角度（錐度切割時）。低速走絲系統如圖3－2和圖3－6所示。自未使用的金屬絲筒2（繞有1～5kg金屬絲）、靠卷絲輪1使金屬絲以較低的速度（通常0.2m/s以下）移動。為了提供一定的張力（2～25N），在走絲路徑中裝有一個機械式或電磁式張力機構4和5。為實現斷絲時能自動停車并報警，走絲系統中通常還裝有斷絲檢測微動開關。用過的電極絲集中到卷絲筒上或送到專門的收集器中。圖3－6低速走絲系統示意圖為了減輕電極絲的振動，加工時應使其跨度盡可能小（按工件厚度調整），通常在工件的上下采用藍寶石V形導向器或圓孔金剛石模塊導向器，其附近裝有引電部分，工作液一般通過引電區和導向器再進入加工區，可使全部電極絲的通電部分冷卻。近代的機床上還裝有自動穿絲機構，能使電極絲經一個導向器穿過工件上的穿絲孔而被傳送到另一個導向器，在必要時也能自動切斷并再穿絲，為無人連續切割創造了條件。◆錐度切割裝置

為了切割有落料角的沖模和某些有錐度（斜度）的內外表面，大部分線切割機床具有錐度切割功能。實現錐度切割的方法有多種。

（1）偏移式絲架。該絲架主要用在高速走絲線切割機床上實現錐度切割，其工作原理如圖3－7所示。圖3－7偏移式絲架實現錐度加工的方法示意圖

(a）上（下）絲臂平動法;

(b）上、下絲臂同時繞一定中心移動法;

(c）上、下絲臂分別沿導輪徑向平動和軸向擺動法圖3－7（a）為上（或下）絲臂平動法，上（或下）絲臂沿x、y方向平移，此法錐度不宜過大，否則鉬絲容易拉斷，導輪易磨損，工件上有一定的加工圓角。圖3－7（b）為上、下絲臂同時繞一定中心移動的方法，如果模具刃口放在中心“o”上則加工圓角近似為電極絲半徑。此法加工錐度也不宜過大。圖3－7（c）為上、下絲臂分別沿導輪徑向平動和軸向擺動的方法，此法加工錐度不影響導輪磨損，最大切割錐度通常可達5°以上。

(2)雙坐標聯動裝置。

在電極絲有恒張力控制的高速走絲和低速走絲線切割機床上廣泛采用此類裝置。其主要依靠上導向器作縱橫兩軸（稱u、v軸）驅動，與工作臺的x、y軸在一起構成NC四軸同時控制（見圖3－8）。這種方式的自由度很大，依據功能豐富的軟件控制，可以實現上、下異形截面形狀的加工，最大的傾斜角度一般為±5°，有的甚至可達到30°～50°（與工件厚度有關）。圖3－8四軸聯動錐度切割裝置

2）脈沖電源

電火花線切割加工的脈沖電源與電火花成型加工的脈沖電源在原理上是一樣的，不過受加工表面粗糙度和電極絲允許承載電流的限制，線切割加工脈沖電源的脈寬較窄（2～60μs），單個脈沖能量、平均電流（1～5A）一般較小，所以線切割加工總是采用正極性加工。脈沖電源的形式品種很多，如晶體管矩形波脈沖電源、高頻分組脈沖電源、并聯電容型脈沖電源和節能型脈沖電源等。

3）工作液循環系統

在線切割加工中，工作液對加工工藝指標的影響很大，如對切割速度、表面粗糙度、加工精度等都有影響。低速走絲線切割機床大多采用去離子水作工作液，只有在特殊的精加工時才采用絕緣性能較高的煤油。高速走絲線切割機床使用的工作液是專用乳化液，目前供應的乳化液有DX－1、DX－2、DX－3等，各有其特點，有的適于快速加工，有的適于大厚度切割，也有的是在原來工作液中添加某些化學成分來提高其切割速度或增加防銹能力等。工作液循環裝置一般由工作液循環泵、工作液箱、過濾器、管道和流量控制閥等組成。對高速走絲機床，通常采用澆注式供液方式；而對低速走絲機床，近年來采用浸泡式供液方式。

4）控制系統

控制系統是進行電火花線切割加工的重要環節。控制系統的穩定性、可靠性、控制精度及自動化程度都直接影響到加工工藝指標和工人的勞動強度。

控制系統的主要作用有：

（1）按加工要求自動控制電極絲相對工件的運動軌跡和進給速度，來實現對工件的形狀和尺寸加工。

（2）實現進給速度的自動控制，以維持正常的穩定切割加工。它是根據放電間隙大小與放電狀態自動控制的，使進給速度與工件材料的蝕除速度相平衡。因此，電火花線切割機床控制系統的主要功能應包括：

（1）軌跡控制——精確控制電極絲相對于工件的運動軌跡，以獲得所需的形狀和尺寸。

（2）加工控制——主要包括對伺服進給速度、電源裝置、走絲機構、工作液系統以及其它的機床操作控制。此外，斷電記憶、故障報警、安全控制及自診斷功能也是一個重要的方面。

電火花線切割機床的軌跡控制系統曾經歷過靠模仿形控制、光電跟蹤仿形控制，現在已普遍采用數字程序控制，并已發展到微型計算機直接控制階段。關于電火花線切割機床的軌跡數控控制原理類似于普通數控機床的軌跡控制原理，多數使用逐點比較法進行插補運算來取得切割軌跡的控制。這里不再贅述，具體可參考相關數控原理方面的書籍。

目前絕大部分機床采用數字程序控制，并且普遍采用繪圖式編程技術，操作者首先在計算機屏幕上畫出要加工的零件圖形，線切割專用軟件（如北航海爾的CAXA線切割軟件等）會自動將圖形轉化為ISO代碼或3B代碼等線切割程序。

3.2電火花線切割加工的工藝規律

3.2.1主要工藝指標

1.切割速度

線切割加工中的切割速度是指在保證一定的表面粗糙度的切割過程中，單位時間內電極絲中心線在工件上切過面積的總和，單位為mm2/min。最高切割速度是指在不計切割方向和表面粗糙度等條件下，所能達到的最大切割速度。

通常，高速走絲線切割加工速度為50～100mm2/min，低速走絲線切割加工的切割速度為100～150mm2/min，甚至可達350mm2/min，它與加工電流大小有關。為了在不同脈沖電源、不同加工電流下比較切割效果，將每安培電流的切割速度稱為切割效率。一般的切割效率為20mm2/(min·A)。

2.加工精度

加工精度是指加工后工件的尺寸精度、形狀精度(如直線度、平面度、圓度等)和位置精度(如平行度、垂直度、傾斜度等)的總稱。加工精度是一項綜合指標，它包括切割軌跡的控制精度、機械傳動精度、工件裝夾定位精度以及脈沖電源參數的波動，電極絲的直徑誤差、損耗與抖動，工作液臟污程度的變化，加工操作者的熟練程度等對加工精度的影響。

一般高速走絲線切割加工的可控加工精度在0.01～0.02mm左右；低速走絲線切割加工的可控加工精度可達0.005～0.002mm左右。

3.表面粗糙度

高速走絲線切割加工的表面粗糙度一般為6.3～2.5μm，最佳也只有1.25μm左右。低速走絲線切割加工的表面粗糙度一般為1.25μm，最佳可達0.2μm。

4.電極絲損耗量

對高速走絲機床，電極絲損耗量用電極絲在切割10000mm2面積后電極絲直徑的減少量來表示，一般減小量不應大于0.01mm。對低速走絲機床，由于電極絲是一次性的，故電極絲損耗量可忽略不計。3.2.2電參數對工藝指標的影響

電參數對線切割加工工藝指標的影響最為主要。放電脈沖寬度增加、脈沖間隔減小、脈沖電壓幅值增大(電源電壓升高)、峰值電流增大(功放管增多)都會提高切割加工速度，但加工的表面粗糙度和精度則會下降，反之則可改善加工表面粗糙度和提高加工精度。

1.脈沖寬度t1

通常情況下，放電脈沖寬度t1加大時，加工速度提高而表面粗糙度變差。一般取脈沖寬度t1=2～60μs。在分組脈沖及光整加工時，脈沖寬度t1可小至0.5μs以下。

2.脈沖間隔t0

放電脈沖間隔t0減小時，平均電流增大，切割速度加快。但脈沖間隔t0不能過小，以免引起電弧放電和斷絲。一般情況下，取脈沖間隔t0＝(4～8)t1。在剛切入，或大厚度加工時，應取較大的t0值，以保證加工過程的穩定性。

3.開路電壓ui

改變開路電壓的大小會引起放電峰值電流和放電加工間隙的改變。ui提高，加工間隙增大，排屑變易，可提高切削速度和加工穩定性，但易造成電極絲振動。通常，ui的提高會增加電源中限流電阻的發熱損耗，還會使電極絲損耗加大。

4.放電峰值電流ie

放電峰值電流是決定單脈沖能量的主要因素之一。放電峰值電流ie增大時，切割加工速度提高，表面粗糙度變差，電極絲損耗比加大甚至斷絲。一般取峰值電流ie小于40A，平均電流小于5A。低速走絲線切割加工時，因脈寬很窄，小于1μs，電極絲又較粗，故ie有時大于100A甚至500A。

5.放電波形

在相同的工藝條件下，高頻分組脈沖常常能獲得較好的加工效果。電流波形的前沿上升比較緩慢時，電極絲損耗較少。不過當脈寬很窄時，必須要有陡的前沿才能進行有效的加工。

6.極性

線切割加工因脈寬較窄，所以都用正極性加工，否則切割速度會變低且電極絲損耗會增大。

綜上所述，電參數對線切割電火花加工的工藝指標的影響有如下規律：

（1)加工速度隨著加工峰值電流、脈沖寬度的增大和脈沖間隔的減小而提高，即加工速度隨著加工平均電流的增加而提高。實驗證明，增大峰值電流對切割速度的影響比用增大脈寬的辦法顯著。（2)加工表面粗糙度數值隨著加工峰值電流、脈沖寬度的增大及脈沖間隔的減小而增大，不過脈沖間隔對表面粗糙度影響較小。

實踐表明，在加工中改變電參數對工藝指標影響很大，必須根據具體的加工對象和要求，綜合考慮各因素及其相互影響關系，選取合適的電參數，既優先滿足主要加工要求，又同時注意提高各項加工指標。例如，加工精密小零件時，精度和表面粗糙度是主要指標，加工速度是次要指標，這時選擇電參數主要滿足尺寸精度高、表面粗糙度好的要求。又如加工中、大型零件時，對尺寸的精度和表面粗糙度要求低一些，故可選較大的加工峰值電流、脈沖寬度，盡量獲得較高的加工速度。此外，不管加工對象和要求如何，還需選擇適當的脈沖間隔，以保證加工穩定進行，提高脈沖利用率。因此，選擇電參數值是相當重要的，只要能客觀地運用它們的最佳組合，就一定能夠獲得良好的加工效果。3.2.3非電參數對工藝指標的影響

1.電極絲及其材料對工藝指標的影響

1）電極絲的選擇

目前，電火花線切割加工使用的電極絲材料有鉬絲、鎢絲、鎢鉬合金絲、黃銅絲、銅鎢絲等。采用鎢絲加工時，可獲得較高的加工速度，但放電后絲質易變脆，容易斷絲，故應用較少，只在低速走絲弱規準加工中尚有使用。鉬絲比鎢絲熔點低，抗拉強度低，但韌性好，在頻繁的急熱急冷變化過程中，絲質不易變脆、不易斷絲。鎢鉬絲(鎢、鉬各占50％的合金)加工效果比前兩種都好，它具有鎢、鉬兩者的特性，使用壽命和加工速度都比鉬絲高。銅鎢絲有較好的加工效果，但抗拉強度差些，價格比較昂貴，來源較少，故應用較少。采用黃銅絲做電極絲時，加工速度較高，加工穩定性好，但抗拉強度差，損耗大。

目前，高速走絲線切割加工中廣泛使用￠0.06～0.20mm的鉬絲作為電極絲，低速走絲線切割加工中廣泛使用￠0.1mm以上的黃銅絲作為電極絲。

2）電極絲的直徑

電極絲的直徑是根據加工要求和工藝條件選取的。在加工要求允許的情況下，可選用直徑較大的電極絲。

直徑越大，抗拉強度越大，承受電流越大，就可采用較強的電規準進行加工，能夠提高輸出的脈沖能量，提高加工速度。同時，電極絲粗，切縫寬，放電產物排除條件好，加工過程穩定，能提高脈沖利用率和加工速度。若電極絲過粗，則難加工出內尖角工件，降低了加工精度，同時切縫過寬使材料的蝕除量變大，加工速度也有所降低；若電極絲直徑過小，則抗拉強度低，易斷絲，而且切縫較窄，放電產物排除條件差，加工經常出現不穩定現象，導致加工速度降低。細電極絲的優點是可以得到較小半徑的內尖角，加工精度能相應提高。表3－2是常見的幾種直徑的鉬絲的最小拉斷力。高速走絲線切割加工一般采用0.06～0.25mm的鉬絲。表3－2常用鉬絲的最小拉斷力

3）走絲速度對工藝指標的影響

對于高速走絲線切割機床，在一定的范圍內，隨著走絲速度(常簡稱絲速)的提高，有利于脈沖結束時放電通道迅速消電離。同時，高速運動的電極絲能把工作液帶入厚度較大工件的放電間隙中，有利于排屑和放電加工穩定進行。故在一定加工條件下，隨著絲速的增大，加工速度提高。圖3－9所示為高速走絲線切割機床走絲速度與切割速度關系的實驗曲線。實驗證明：當走絲速度由1.4m/s上升到7～9m/s時，走絲速度對切割速度的影響非常明顯。若再繼續增大走絲速度，則切割速度不僅不增大，反而開始下降，這是因為絲速再增大，排屑條件雖然仍在改善，蝕除作用基本不變，但是儲絲筒一次排絲的運轉時間減少，使其在一定時間內的正反向換向次數增多，非加工時間增多，從而使加工速度降低。圖3－9高速走絲方式下絲速對加工速度的影響對應最大加工速度的最佳走絲速度與工藝條件、加工對象有關，特別是與工件材料的厚度有很大關系。當其他工藝條件相同時，工件材料厚一些，對應于最大加工速度的走絲速度就高些，即圖3－9中的曲線將隨工件厚度增加而向右移。

對低速走絲線切割機床來說，同樣也是走絲速度越快，加工速度越快。因為低速走絲機床的電極絲的線速度范圍約為零點幾毫米到幾百毫米每秒。這種走絲方式是比較平穩均勻的，電極絲抖動小，故加工出的零件表面粗糙度好、加工精度高；但絲速慢導致放電產物不能及時被帶出放電間隙，易造成短路及不穩定放電現象。提高電極絲走絲速度，工作液容易被帶入放電間隙，放電產物也容易排出間隙之外，故改善了間隙狀態，進而可提高加工速度。但在一定的工藝條件下，當絲速達到某一值后，加工速度就趨向穩定(如圖3－10所示)。圖3－10低速走絲方式下絲速對加工速度的影響

4）電極絲往復運動對工藝指標的影響

高速走絲線切割加工工件時，加工工件表面往往會出現黑白交錯相間的條紋(如圖3－11（a）所示)，電極絲進口處呈黑色，出口處呈白色。條紋的出現與電極絲的運動有關，是排屑和冷卻條件不同造成的。電極絲從上向下運動時，工作液由電極絲從上部帶入工件內，放電產物由電極絲從下部帶出。這時，上部工作液充分，冷卻條件好，下部工作液少，冷卻條件差，但排屑條件比上部好。工作液在放電間隙里受高溫熱裂分解，形成高壓氣體，急劇向外擴散，對上部蝕除物的排除造成困難。這時，放電產生的炭黑等物質將凝聚附著在上部加工表面上，使之呈黑色。在下部，排屑條件好，工作液少，放電產物中炭黑較少，而且放電常常是在氣體中發生的，因此加工表面呈白色。同理，當電極絲從下向上運動時，下部呈黑色，上部呈白色。這樣，經過電火花線切割加工的表面，就形成黑白交錯相間的條紋。這是往復走絲的工藝特性之一。圖3－11線切割加工的表面條紋及其切縫形狀

（a）電極絲往復運動產生的黑白條紋；

（b）電極絲入口和出口處的寬度；

（c）電極絲不同走向處的剖面圖

5）電極絲張力對工藝指標的影響

電極絲張力對工藝指標的影響如圖3－12所示。由圖可知，在起始階段，電極絲的張力越大，則切割速度越快。這是由于張力大時，電極絲的振幅變小，切縫寬度變窄，因而進給速度加快。圖3－12電極絲張力與進給速度圖若電極絲的張力過小，則一方面電極絲抖動厲害，會頻繁造成短路，以致加工不穩定，加工精度不高；另一方面，電極絲過松使電極絲在加工過程中受放電壓力作用而產生的彎曲變形嚴重，結果電極絲切割軌跡落后并偏移工件輪廓，即出現加工滯后現象，從而造成形狀和尺寸誤差，如切割較厚的圓柱時會出現腰鼓形狀，嚴重時電極絲在快速運轉過程中會跳出導輪槽，從而造成斷絲等故障。但如果過分將張力增大，切割速度不僅不繼續上升，反而容易斷絲。電極絲斷絲的機械原因主要是電極絲本身受抗拉強度的限制。因此，在多次線切割加工中，往往在初加工時，將電極絲的張力稍微調小，以保證不斷絲；在精加工時，將電極絲的張力稍微調大，以減小電極絲抖動的幅度，從而提高加工精度。在低速走絲加工中，設備操作說明書一般都有詳細的張緊力設置說明，初學者可以按照說明書去設置，有經驗者可以自行設定。如對多次切割，可以在第一次切割時稍微減小張緊力，以避免斷絲。在高速走絲加工中，部分機床有自動緊絲裝置，操作者完全可以按相關說明書進行操作；另一部分需要手動緊絲，這種操作需要實踐經驗，一般在開始上絲時緊三次，在隨后的加工中根據具體情況具體分析。

2.工作液對工藝指標的影響

在相同的工作條件下，采用不同的工作液可以得到不同的加工速度、表面粗糙度。電火花線切割加工的切割速度與工作液的介電系數、流動性、洗滌性等有關。高速走絲線切割機床的工作液有煤油、去離子水、乳化液、洗滌劑液、酒精溶液等。但由于煤油、酒精溶液加工時加工速度低、易燃燒，現已很少采用。目前，高速走絲線切割工作液廣泛采用的是乳化液，其加工速度快。低速走絲線切割機床采用的工作液是去離子水和煤油。工作液的注入方式和注入方向對線切割加工精度有較大影響。工作液的注入方式有浸泡式、噴入式和浸泡噴入復合式。在浸泡式注入方法中，線切割加工區域流動性差，加工不穩定，放電間隙大小不均勻，很難獲得理想的加工精度；噴入式注入方式是目前國產高速走絲線切割機床應用最廣的一種，因為工作液以噴入這種方式強迫注入工作區域，其間隙的工作液流動更快，加工較穩定。但是，由于工作液噴入時難免帶進一些空氣，故不時發生氣體介質放電，其蝕除特性與液體介質放電不同，從而影響了加工精度。浸泡式和噴入式比較，噴入式的優點明顯，所以大多數高速走絲線切割機床采用這種方式。在精密電火花線切割加工中，低速走絲線切割加工普遍采用浸泡噴入復合式的工作液注入方式，它既體現了噴入式的優點，又避免了噴入時帶入空氣的隱患。工作液的噴入方向分單向和雙向兩種。無論采用哪種噴入方向，在電火花線切割加工中，因切縫狹小、放電區域介質液體的介電系數不均勻等，所以放電間隙也不均勻，并且導致加工面不平、加工精度不高。

若采用單向噴入工作液，則入口部分工作液純凈，出口處工作液雜質較多，這樣會造成加工斜度(如圖3－13(a)所示)；若采用雙向噴入工作液，則上下入口較為純凈，中間部位雜質較多，介電系數低，這樣會造成鼓形切割面(如圖3－13(b)所示)。工件越厚，這種現象越明顯。圖3－13工作液噴入方式對線切割加工精度的影響

3.工件材料及厚度對工藝指標的影響

1）工件材料對工藝指標的影響

工藝條件大體相同的情況下，工件材料的化學、物理性能不同，加工效果也將會有較大差異。

在低速走絲方式、煤油介質情況下，加工銅件過程穩定，加工速度較快。加工硬質合金等高熔點、高硬度、高脆性材料時，加工穩定性及加工速度都比加工銅件低。加工鋼件，特別是不銹鋼、磁鋼和未淬火或淬火硬度低的鋼等材料時，加工穩定性差，加工速度低，表面粗糙度也差。在高速走絲方式、乳化液介質的情況下，加工銅件、鋁件時，加工過程穩定，加工速度快。加工不銹鋼、磁鋼、未淬火或淬火硬度低的高碳鋼時，加工穩定性差些，加工速度也低，表面粗糙度也差。加工硬質合金鋼時，加工比較穩定，加工速度低，但表面粗糙度好。

材料不同，加工效果不同，這是因為工件材料不同，脈沖放電能量在兩極上的分配、傳導和轉換都不同。從熱學觀點來看，材料的電火花加工性與其熔點、沸點有很大關系。常用的電極絲材料鉬的熔點為2625℃，沸點為4800℃，比鐵、硅、錳、鉻、銅、鋁的熔點和沸點都高，而比碳化鎢、碳化鈦等硬質合金基體材料的熔點和沸點要低。在單個脈沖放電能量相同的情況下，用銅絲加工硬質合金比加工鋼產生的放電痕跡小，加工速度低，表面粗糙度好，同時電極絲損耗大，間隙狀態惡化時則易引起斷絲。

2）工件厚度對工藝指標的影響

工件厚度對工作液進入和流出加工區域以及電蝕產物的排除、通道的消電離等都有較大的影響。同時，電火花通道壓力對電極絲抖動的抑制作用也與工件厚度有關。這樣，工件厚度對電火花加工穩定性和加工速度必然產生相應的影響。工件材料薄時，工作液容易進入和充滿放電間隙，對排屑和消電離有利，加工穩定性好。但是工件若太薄，對固定絲架來說，電極絲從工件兩端面到導輪的距離大，易發生抖動，對加工精度和表面粗糙度帶來不良影響，且脈沖利用率低，切割速度下降；若工件材料太厚，工作液難進入和充滿放電間隙，這樣對排屑和消電離不利，加工穩定性差。工件材料的厚度大小對加工速度有較大影響。在一定的工藝條件下，加工速度將隨工件厚度的變化而變化，一般都有一個對應最大加工速度的工件厚度。圖3－14（a）為低速走絲時工件厚度對加工速度的影響；圖3－14（b）為高速走絲時工件厚度對加工速度的影響。圖3－14工件厚度對加工速度的影響

（a）低速走絲時工件厚度對加工速度的影響；

（b）高速走絲時工件厚度對加工速度的影響

4.進給速度對工藝指標的影響

1）進給速度對加工速度的影響

在線切割加工時，工件不斷地被蝕除，即有一個蝕除速度；另一方面，為了電火花放電正常進行，電極絲必須向前進給，即有一個進給速度。在正常加工中，蝕除速度大致等于進給速度，從而使放電間隙維持在一個正常的范圍內，使線切割加工能連續進行下去。

蝕除速度與機器的性能、工件的材料、電參數、非電參數等有關，但一旦對某一工件進行加工時，它就可以看成是一個常量。在國產的高速走絲機床中，有很多機床的進給速度需要人工調節，它又是一個隨時可變的可調節參數。正常的電火花線切割加工就要保證進給速度與蝕除速度大致相等，使進給均勻平穩。若進給速度過高(過跟蹤)，即電極絲的進給速度明顯超過蝕除速度，則放電間隙會越來越小，以致產生短路；當出現短路時，電極絲馬上會產生短路而快速回退；當回退到一定的距離時，電極絲又以大于蝕除速度的速度向前進給，又開始產生短路、回退。這樣頻繁地發生短路現象，一方面會造成加工的不穩定，另一方面會造成斷絲。若進給速度太慢(欠跟蹤)，即電極絲的進給速度明顯落后于工件的蝕除速度，則電極絲與工件之間的距離越來越大，造成開路。這樣會使工件蝕除過程暫時停頓，整個加工速度自然會大大降低。由此可見，在線切割加工中，調節進給速度雖然本身并不具有提高加工速度的能力，但它能保證加工的穩定性。

2）進給速度對工件表面質量的影響

進給速度調節不當，不但會造成頻繁的短路、開路，而且還會影響加工工件的表面粗糙度，致使出現不穩定條紋，或者出現表面燒蝕現象。分下列幾種情況討論：

(1)進給速度過高。這時工件蝕除的線速度低于進給速度，會頻繁出現短路，造成加工不穩定，平均加工速度降低，加工表面發焦，呈褐色，工件的上、下端面均有過燒現象。

(2)進給速度過低。這時工件蝕除的線速度大于進給速度，經常出現開路現象，導致加工不能連續進行，加工表面亦發焦，呈淡褐色，工件的上、下端面也有過燒現象。

(3)進給速度稍低。這時工件蝕除的線速度略高于進給速度，加工表面較粗、較白，兩端面有黑白相間的條紋。

(4)進給速度適宜。這時工件蝕除的線速度與進給速度相匹配，加工表面細而亮，絲紋均勻。因此，在這種情況下，能得到表面粗糙度好、精度高的加工效果。

5.火花通道壓力對工藝指標的影響

在液體介質中進行脈沖放電時，產生的放電壓力具有急劇爆發的性質，對放電點附近的液體、氣體和蝕除物產生強大的沖擊作用，使之向四周噴射，同時伴隨發生光、聲等效應。這種火花通道的壓力對電極絲產生較大的后向推力，使電極絲發生彎曲。圖3－15所示是放電壓力使電極絲彎曲的示意圖。因此，實際加工軌跡往往落后于工作臺運動軌跡。例如，切割直角軌跡工件時，切割軌跡應在圖3－16中a點處轉彎，但由于電極絲受到放電壓力的作用，實際加工軌跡如圖3－16中實線所示。為了減緩因電極絲受火花通道壓力而造成的滯后變形給工件造成的誤差，許多機床采用了特殊的補償措施。如圖3－16中，為了避免塌角，附加了一段a—a′段程序。當工作臺的運動軌跡從a點到a′點再返回到a點時，滯后的電極絲也剛好從b點運動到了a點。圖3－15放電壓力使電極絲彎曲的示意圖圖3－16電極絲彎曲對加工精度的影響3.2.4合理選擇電火花線切割加工的工藝指標

1.抓住主要矛盾，兼顧方方面面

在電火花線切割加工中，影響工藝指標的因素很多，且各種因素對工藝指標的影響是互相關聯的，又是互相矛盾的。如為了提高加工速度，可以通過增大峰值電流來實現，但這又會導致工件的表面粗糙度變差等。所以在實際加工中還是要抓住主要矛盾，全面考慮。

加工速度與脈沖電源的波形和電參數有直接關系，它將隨著單個脈沖放電能量的增加和脈沖頻率的提高而提高。然而，有時由于加工條件和其他因素的制約，使單個脈沖放電能量不能太大。因此，提高加工速度，除了合理選擇脈沖電源的波形和電參數外，還要注意其他因素的影響，如工作液的種類、濃度、臟污程度和噴流情況的影響，電極絲的材料、直徑、走絲速度和抖動情況的影響，工件材料和厚度的影響，加工進給速度、穩定性的影響等，以便在兩極間維持最佳的放電條件，提高脈沖利用率，得到較快的加工速度。表面粗糙度主要取決于單個脈沖放電能量的大小，但電極絲的走絲速度、抖動情況、進給速度的控制情況等對表面粗糙度的影響也很大。電極絲張緊力不足，將出現松絲、抖動或彎曲，影響加工表面粗糙度。電極絲的張緊力要選得恰當，使之在放電加工中受熱和發生損耗后，電極絲不斷絲。

2.盡量減少斷絲次數

在線切割加工過程中，電極絲斷絲是一個很常見的問題，其后果往往也很嚴重。一方面斷絲嚴重影響加工速度，特別是高速走絲機床在加工中間斷絲；另一方面，斷絲將嚴重影響加工工件的表面粗糙度。所以在操作過程中，要不斷積累經驗，學會處理斷絲問題。一般來說，在線切割加工中，能否正確處理斷絲問題是操作者熟練程度的重要標志。

3.3電火花線切割加工的編程

3.3.1編程原理

數控線切割加工機床的控制系統是根據人的“命令”控制機床進行加工的。必須先將要加工工件的圖形用線切割控制系統所能接受的“語言”編好“命令”，輸入控制系統（控制器），這種“命令”就是線切割加工程序。

電火花線切割加工的數控控制原理是把圖樣和工件的形狀和尺寸編制成程序指令，通過鍵盤或其他方式輸入計算機，計算機根據輸入的程序進行計算，并發出進給信號來控制驅動電動機，由驅動電動機帶動精密絲杠，使工件相對于電極絲作軌跡運動，實現加工過程的自動控制。數字程序控制系統能夠控制加工同一平面上由直線和圓弧組成的任何圖形的工件，這是最基本的控制功能。此外，還有帶錐度切割、三維四軸聯動加工、間隙補償、螺距補償、圖形軌跡跟蹤顯示、停電記憶恢復加工、自適應控制、信息顯示等多種控制功能。

線切割編程方法分為手工編程和微機自動編程兩種。手工編程能使操作者比較清楚地了解編程所需要進行的各種計算和編程過程，但計算工作比較繁雜。近年來，由于計算機快速發展，目前線切割加工的編程普遍采用計算機自動編程（如北航海爾的CAXA線切割軟件）。線切割加工程序的格式有3B、4B、5B、ISO和EIA等。國內使用最多的是3B格式，為了與國際接軌，目前有些廠家也使用ISO代碼格式。高速走絲線切割機床通常使用3B數控程序格式，而低速走絲線切割機床通常使用ISO數控程序格式。3.3.2

3B程序編程

1.3B代碼程序格式

線切割加工的軌跡圖形是由直線和圓弧組成的，它們的3B程序指令格式如表3－3所示。表3－3

3B程序指令格式表中：

B——分隔符，用它來區分、隔離x、y和J等數碼，B后的數字如為0（零），則可以不寫。

x，y——直線的終點或圓弧起點的坐標值，編程時均取絕對值，以μm為單位。

J——計數長度，亦以μm為單位。以前編程時必須填寫滿六位數，如計數長度為4560μm，則應寫成004560。現在的微機控制器不必用0填滿六位數。

G——計數方向，分Gx或Gy，即可按x方向或y方向計數，工作臺在該方向每走1μm即計數累減1，當累減到計數長度J＝0時，這段程序即加工完畢。

Z——加工指令，分為直線L與圓弧R兩大類。直線按走向和終點所在象限而分為L1、L2、L3、L4四種；圓弧按第一步進入的象限及走向的順、逆圓分為SR1、SR2、SR3、SR4及NR1、NR2、NR3、NR4八種，如圖3－17所示。圖3－17直線和圓弧的加工指令劃分

（a）、（b）直線的加工指令劃分；

（c）、（d）圓弧的加工指令劃分

2.直線的編程

（1）把直線的起點作為坐標的原點；

（2）把直線的終點坐標值取絕對值后作為x、y，單位為μm。因為x、y的比值表示直線的斜度，因此也可用公約數將x、y縮小整倍數，如（x10000，y20000）可以表示為（x1，y2）。

（3）計數長度J，按計數方向Gx或Gy取該直線在x軸或y軸上的投影值，即取x值或y值，以μm為單位。決定計數長度時，要和計數方向的選擇一并考慮。（4）計數方向的選取原則，應取此直線最后一步的走向為計數方向。不能預知時，一般選取與終點處的走向較平行的軸向作為計數方向，這樣可減小編程誤差與加工誤差。對直線而言，取x、y中較大的絕對值和軸向作為計數長度J和計數方向。如圖3－18（a）所示，以要加工的直線的起點為原點，建立直角坐標系，查看該直線終點坐標的區域，如果直線終點落在圖中陰影區域（含45°和135°直線），則計數方向為Gy，否則為Gx。圖3－18計數方向的確定

（a）直線的計數方向劃分；（b）圓弧的計數方向劃分

3.圓弧的編程

（1）把圓弧的圓心作為坐標原點。

（2）把圓弧的起點坐標值取絕對值后作為x、y，單位為μm。（注：圓弧的x、y值不能整除公約數。）

（3）計數長度J，按計數方向取x或y軸上的投影值，以μm為單位。如果圓弧較長，跨越兩個以上象限，則分別取計數方向x軸（或y軸）上各個象限投影值的絕對值的累加和，作為該方向總的計數長度。決定計數長度時，要和選擇計數方向一并考慮。（4）計數方向也取與該圓弧終點時走向較平行的軸向作為計數方向，以減少編程和加工誤差。對圓弧來說，取終點坐標中絕對值較小的軸向作為計數方向（與直線相反）。如圖3－18（b）所示，以要加工的圓弧的圓心為原點，建立直角坐標系，查看該圓弧終點坐標的區域，如果圓弧終點落在圖中陰影區域（不含45°和135°直線，如果恰在兩條直線上則可選取Gx或Gy），則計數方向為Gx，否則為Gy。

（5）加工指令對圓弧而言，按其第一步所進入的象限可分為R1、R2、R3，R4；按切割走向又可分為順圓S和逆圓N，于是共有8種指令，即SR1、SR2、SR3、SR4、NR1、NR2、NR3、NR4，如圖3－17（c）、（d）所示。

4.3B格式編程舉例

例3－1有如圖3－19（a）所示的工件形狀，請寫出其3B格式加工指令。（注：本章中圖形所標注的尺寸若無說明，單位都為mm。）圖3－19

【例3－1】圖

解圖3－19（a）所示的工件形狀可分解為如圖3－19（b）、（c）、（d）所示的三個線段，運用上述知識可寫出其3B代碼，如表3－4所示。表3－4

3B加工代碼【例3－2】請寫出圖3－20所示工件輪廓的3B格式代碼。圖3－20

【例3－2】圖

解對圖3－20（a），起點為A，在第一象限，且圓弧走向為逆時針，則加工指令為NR1；又終點為B，在第四象限的x軸和135°直線之間，則計數方向為Gy；因此,計數長度計算時將圓弧均向y軸投影并求和,則有J=J1+J2+J3+J4=10000+50000+50000+20000=130000故其3B程序為B30000B40000B130000GyNR1

對圖3－20（b），起點為B，在第四象限，且圓弧走向為順時針，則加工指令為SR4；又終點為A，在第一象限的y軸和45°直線之間，則計數方向為Gx；因此,計數長度計算時將圓弧均向x軸投影并求和,則有J=J1+J2+J3+J4=40000+50000+50000+30000=170000故其3B程序為B40000

B30000

B170000

Gx

SR4

【例3－3】用3B格式代碼編制加工圖3－21（a）所示的工件的線切割加工程序。已知線切割加工用的電極絲直徑為0.18mm，單邊放電間隙為0.01mm，圖中A點為穿絲孔，加工方向沿A—B—C—D—E—F—G—H—A進行。

解（1）分析。

對圖（a）所示的零件圖，在實際加工中由于鉬絲半徑和放電間隙的影響，鉬絲中心運行的軌跡形狀如圖3－21(b)中虛線所示，即加工軌跡與零件圖相差一個補償量，補償量的大小為鉬絲半徑+單邊放電間隙=0.09mm+0.01mm=0.1mm表3－5圓弧EF和E′F′的特點比較表

圖3－21

【例3－3】圖(a)零件圖；(b)鉬絲軌跡圖在圖3－21(b)中，編程時需注意圓弧E′F′的編程。

以圓弧E′F′的圓心為坐標原點，建立直角坐標系，則E′點的坐標為：根據對稱原理可得F′的坐標為(-19.900，0.1)。根據上述計算可知圓弧E′F′的終點坐標的y的絕對值小，所以計數方向為Gy。圓弧E′F′在第一、二、三、四象限分別向y軸投影,得到長度的絕對值分別為0.1mm、19.9mm、19.9mm、0.1mm，故J=40000。

圓弧E′F′首先在第一象限順時針切割，故加工指令為SR1。

由上可知，圓弧E′F′的3B代碼為E′F′：B19900

B100

B40000

Gy

SR1

(3)經過上述分析計算，可得工件的3B程序如表3－6所示。表3－6工件的3B代碼程序單3.3.3

ISO程序編程

1.ISO代碼簡介

和普通數控機床的ISO數控編程代碼類似，線切割加工的ISO代碼主要有G指令(即準備功能指令)、M指令和T指令(即輔助功能指令)，具體見表3－7。表3－7常用的線切割加工指令

2.ISO代碼程序格式

對線切割加工來說，某一圖段（直線或圓弧）的程序格式為

N××××G××X××××××Y××××××I××××××J××××××其中：

N——為程序段號，××××為1～4位數字。位于程序段之首，表示一條程序的序號。

G——表示準備功能，其后的2位數××表示各種不同的功能。具體的功能代碼的含義見表3－7。當本段程序的功能與上一段程序功能相同時，則該段的G代碼可以省略不寫。

X、Y——表示直線或圓弧的終點坐標值，單位為μm，最多為6位數。主要用來控制電極絲運動到達的坐標位置，可為正值，亦可為負值。

I、J——表示圓弧的圓心對圓弧起點的坐標值，單位為μm，最多為6位數。

M——輔助功能指令，用來指令機床輔助裝置的接通或斷開。其中，M00為程序暫停，M01為選擇停止，M02為程序結束。

3.ISO代碼的終點坐標輸入方式

ISO代碼的終點坐標輸入方式有兩種：絕對坐標方式和增量(相對)坐標方式。

1）絕對坐標方式，代碼為G90

直線：以圖形中某一適當點為坐標原點，用±X、±Y表示終點的絕對坐標值。

圓弧：以圖形中某一適當點為坐標原點，用±X、±Y表示某段圓弧終點的絕對坐標值，用I、J表示圓心對圓弧起點的坐標值。

2）增量(相對)坐標方式，代碼為G91

直線：以線起點為坐標原點，用±X、±Y表示線的終點相對起點的增量坐標值。

圓弧：以圓弧的起點為坐標原點，用±X、±Y表示圓弧終點相對起點的增量坐標值，用I、J表示圓心對圓弧起點的坐標值。

具體編程時，選擇哪種坐標方式，與被加工零件的尺寸標注方式有關。

4.ISO格式編程舉例

【例3－4】如圖3－22(a)所示，ABCD為矩形工件，矩形件中有一直徑為30mm的圓孔，現由于某種需要欲將該孔擴大到35mm。已知AB、BC邊為設計、加工基準，電極絲直徑為0.18mm，單邊放電間隙為0.01mm，請寫出相應操作過程及加工程序。

解任務主要分兩部分完成，首先將電極絲定位于圓孔的中心，然后寫出加工程序。圖3－22零件加工示意圖(a)零件圖；(b)電極絲找正軌跡圖（1）將電極絲定位于圓孔的中心。電極絲定位于圓孔的中心有以下兩種方法。

方法一：首先電極絲碰AB邊，X值清零，再碰BC邊，Y值清零，然后解開電極絲，移動到坐標值(40.09，28.09)后重新穿好電極絲。具體操作過程如下：

①清理孔內部毛刺，將待加工零件裝夾在線切割機床工作臺上，利用千分表找正，盡可能使零件的設計基準AB、AC基面分別與機床工作臺的進給方向x、y軸保持平行。②用手控盒或操作面板等方法將電極絲移到AB邊的左邊，大致保證電極絲與圓孔中心的Y坐標相近(盡量消除工件ABCD裝夾不佳帶來的影響，理想情況下工件的AB邊應與工作臺的y軸完全平行，而實際很難做到)。

③用MDI方式執行指令：

G80X+；

G92X0；

M05G00X-2.；④用手控盒或操作面板等方法將電極絲移到BC邊的下邊，大致保證電極絲與圓孔中心的X坐標相近。

⑤用MDI方式執行指令：

G80Y+；

G92Y0；

T90；/僅適用于低速走絲，目的是自動剪絲；對高速走絲機床，則需手動解開電極絲

G00X40.09Y28.09；⑥為保證定位準確，往往需要確認。具體方法是：在找到的圓孔中心位置用MDI或別的方法執行指令G55G92X0Y0；然后再在G54坐標系(G54坐標系為機床默認的工作坐標系)中按前面(1)～(4)所示的步驟重新找圓孔中心位置，并觀察該位置在G55坐標系下的坐標值。若G55坐標系的坐標值與(0，0)相近或剛好是(0，0)，則說明找正較準確，否則需要重新找正，直到最后兩次中心孔與G55坐標系中的坐標相近或相同時為止。方法二：將電極絲在孔內穿好，然后按操作面板上的找中心按鈕即可自動找到圓孔的中心。具體過程為：

①清理孔內部毛刺，將待加工零件裝夾在線切割機床工作臺上。

②將電極絲穿入圓孔中。

③按下自動找中心按鈕找中心，記下該位置坐標值。

④再次按下自動找中心按鈕找中心，對比當前的坐標和上一步驟得到的坐標值。若數字重合或相差很小，則認為找中心成功。⑤若機床在找到中心后自動將坐標值清零，則需要同第一種方法一樣進行如下操作：在第一次自動找到圓孔中心時用MDI或別的方法執行指令G55G92X0Y0；然后再按自動找中心按鈕重新找中心，再觀察重新找到的圓孔中心位置在G55坐標系下的坐標值。若G55坐標系的坐標值與(0，0)相近或剛好是(0，0)，則說明找正較準確，否則需要重新找正，直到最后兩次找正的位置與G55坐標系中的坐標值相近或相同時為止。圖3－23孔磨損兩種方法的比較：利用自動找中心按鈕操作簡便，速度快，適用于圓度較好的孔或對稱形狀的孔狀零件加工，但若由于磨損等原因(如圖3－23中陰影所示)造成孔不圓，則不宜采用。而利用設計基準找中心不但可以精確找到對稱形狀的圓孔、方孔等的中心，還可以精確定位于各種復雜孔形零件內的任意位置。所以，雖然第一種方法較復雜，但在用線切割修補塑料模具中仍得到了廣泛的應用。

綜上所述，線切割定位有兩種方法，這兩種方法各有優劣，但其中關鍵一點是要采用有效的手段進行確認。一般來說，線切割的找正要重復幾次，至少保證最后兩次找正位置的坐標值相同或相近。通過靈活采用上述方法，能夠實現電極絲定位精度在0.005mm以內，從而有效地保證線切割加工的定位精度。（2）加工。根據前文，孔中心已經找正，鉬絲已經穿好并位于孔中心。程序如下（加工軌跡如圖3－24所示）：

（注：不同公司的ISO程序大致相同，但具體格式會有所區別。為便于閱讀，刪除部分代碼）

N1T84T86G55G90G92X+0Y+0；/T84為打開噴液指令，T86為送電極絲

N2G01X+17400Y+0； /到起始點

N3G03X-17400Y+0I+17400J+0；/加工圓弧

N4G03X+17400Y+0I-17400J+0；/加工圓弧

N5G01X+0Y+0；/返回圓心

N6T85T87M02；/T85為關閉噴液指令，T87為停止送電極絲，程序終止圖3－24孔的加工軌跡3.3.4自動編程

人工編程通常是根據圖樣把圖形分解成直線段和圓弧段，并把每段的起點、終點，中心線的交點、切點的坐標一一定出，按這些直線的起點、終點，圓弧的圓心、半徑、起點、終點坐標進行編程的。當零件的形狀比較復雜或具有非圓曲線時，人工編程的工作量變大，容易出錯，甚至無法實現。為了簡化編程工作，提高工作效率，利用計算機進行自動編程是必然的趨勢。計算機自動編程的工作過程是根據加工工件（或零件圖）輸入工件圖樣及尺寸，通過計算機自動編程軟件處理轉換成線切割控制系統所需要的加工代碼（如3B或ISO代碼等），工件圖形可在計算機屏幕上顯示，也可以打印成程序清單和圖形，或將代碼復制到磁盤，或將程序通過編程計算機用通信的方式傳輸給線切割控制系統。自動編程使用專用的數控語言及各種應用軟件。由于計算機技術的發展和普及，現在很多數控線切割加工機床都配有計算機編程系統。計算機編程系統的類型比較多，按輸入方式的不同，大致可以分為：采用語言輸入、菜單及語言輸入、AuToCAD方式輸入、用鼠標器按圖形標注尺寸輸入、數字化儀輸入、掃描儀輸入等。從輸出方式看，大部分系統都能輸出3B或4B程序，顯示圖形，打印程序，打印圖形等，有的還能輸出ISO代碼，同時把編出的程序直接傳輸到線切割控制器中。此外，還有一些系統具有編程兼控制的功能。自動編程中的應用軟件(編譯程序)是針對數控編程語言開發的。我國研制了多種自動編程軟件(包括數控語言和相應的編譯程序)，如XY、SKX－1、SXZ－1、SB－2、SKG、XCY－1、SKY、CDL、TPT等。通常，經過后置處理可按需要顯示或打印出3B(或4B、5B擴展型)格式的程序清單。國際上主要采用APT數控編程語言，但一般根據線切割加工機床控制的具體要求作了適當簡化，輸出的程序格式為ISO或EIA。北航海爾軟件有限公司的“CAXA線切割XP”編程軟件就是典型的CAD方式輸入的編程軟件。“CAXA線切割XP”可以完成繪圖設計、加工代碼生成、連機通信等功能，集圖樣設計和代碼編程于一體。“CAXA線切割XP”還可直接讀取EXB、DWG、DXF、IGES等格式文件，完成加工編程。自動編程系統的主要功能如下所述：

（1)處理直線、圓弧、非圓曲線和列表曲線所組成的圖形。

（2)能以相對坐標和絕對坐標編程。

（3)能進行圖形旋轉、平移、鏡像、比例縮放、偏移、加線徑補償量、加過渡圓弧和倒角等。

（4)具有計算機屏幕顯示、打印圖表、繪圖機作圖、直接輸入線切割加工機床等多種輸出方式。

此外，低速走絲線切割加工機床和近年來我國生產的一些高速走絲數控線切割加工機床本身已具有多種自動編程機的功能，可實現控制機與編程機合二為一，在控制加工的同時，還可以“脫機”進行自動編程。

3.4電火花線切割加工工藝

3.4.1電火花線切割加工的工藝過程

電火花線切割加工是實現工件尺寸加工的一種技術，在一定的設備條件下，合理的制訂加工工藝路線是保證工件加工質量的重要環節。電火花線切割加工的一般工藝過程如圖3－25所示。要達到零件的加工要求，應合理地控制線切割加工的各種工藝因素，同時應選擇合適的工裝。圖3－25電火花線切割加工的工藝過程

1.工件加工前的準備

（1）加工工件必須是可導電材料，否則不能用線切割加工方法。

（2）工件加工前應進行熱處理，消除工件內部的殘余應力。另外，工件需要磨削加工時，還應進行去磁處理。

（3）對工件圖紙應進行審核與分析。

①查看工件圖紙的凹角和尖角的尺寸是否符合線切割加工的特點。線切割加工是用電極絲作為工具電極來加工的，因為電極絲有一定的半徑R，加工時又有一加工間隙δ，使電極絲中心運動軌跡與給定圖線相差距離f，如圖3－26所示，則f=R+δ。這樣，加工凸模類零件時，電極絲中心軌跡應放大；加工凹模類零件時，電極絲中心軌跡應縮小，如圖3－27所示。圖3－26電極絲與工件放電位置關系圖3－27電極絲中心運動軌跡與給定圖線的關系

(a)加工凸模類零件時；(b)加工凹模類零件時②分析零件圖紙的表面粗糙度和加工精度是否能夠達到。采用線切割加工時，工件表面粗糙度值的要求可較機械加工法降低半級到一級，同時，表面粗糙度等級提高一級，加工速度將大幅度地下降。另外，大多數線切割機床所能達到的加工精度一般為6級左右。所以要根據零件圖紙中給定的表面粗糙度和加工精度選擇機床。

2.加工程序的編制

1）加工補償的確定

為了獲得加工零件正確的幾何尺寸，必須考慮電極絲的半徑和放電間隙，因此補償量應稍大于電極絲半徑與放電間隙之和。

2）切割方向的確定

對于工件外輪廓的加工，適宜采用順時針切割方向進行加工，而對于工件上孔的加工，則較適宜采用逆時針切割方向進行加工。

3）過渡圓角半徑的確定

對工件的拐角處以及工件線與線、線與圓或圓與圓的過渡處都應考慮用圓角過渡，這樣可增加工件的使用壽命。過渡圓角半徑的大小應根據工件實際使用情況、工件的形狀和材料的厚度來加以選擇。過渡圓角半徑一般不宜過大，可在0.1～0.5mm范圍內。

3.工藝基準的確定

應根據工件加工的切縫寬窄、工件厚度和拐角尺寸大小的要求，對零件圖先進行分析，明確加工要求，確定工藝基準，選擇定位方法。在確定工藝基準時，除了遵循基準選擇原則外，還應從電火花線切割加工的特點出發，選擇某些工藝基準作為電極絲的定位基準，用來將電極絲調整到相對于工件的正確位置。對于以底平面作主要定位基準的工件，當其上具有相互垂直而且又同時垂直于底平面的相鄰側面時，應選擇這兩個側面作為電極絲的定位基準。

4.切割路線的選擇

在加工中，由于工件內部殘余應力的相對平衡受到破壞后，會引起工件的變形，所以在選擇切割路線時，需注意以下幾個方面：

（1）應將工件的夾持部分安排在切割路線的末端。如圖3－28所示，圖（a）先切割靠近夾持的部分，使主要連接部位被割離，余下材料與夾持部分連接較少，使工件的剛性下降，易變形而影響加工精度；圖（b）的切割路線才是正確的。圖3－28切割路線的選擇

（a）錯誤；（b）正確圖3－29切割起始點和切割路線的安排

(a)錯誤；(b)可用；(c)最好（2）切割路線應從坯件預制的穿絲孔開始，由外向內順序切割。如圖3－29所示，圖（a）采用從工件端面開始由內向外切割的方案，變形最大，不可取。圖（b）也是從工件端面開始切割，但路線由外向內，比圖（a）方案安排合理些，但仍有變形。圖（c）的起割點取在坯件預制的穿絲孔中，且由外向內，變形最小，是最佳方案。（3）二次切割法。切割孔類零件時，為減小變形可采用二次切割法。如圖3－30所示，第一次粗加工型孔，周邊留0.1～0.5mm余量，以補償材料原來的應力平衡狀態受到的破壞；第二次切割為精加工，這樣可以達到較滿意的效果。圖3－30二次切割法圖例（4）要在一塊毛坯上切出兩個以上的零件時，不應連續一次切割出來，而應從該毛坯上不同的預制穿絲孔開始加工，如圖3－31所示。

（5）切割路線距離零件端面（側面）應大于5mm。圖3－31在一塊毛坯上切出兩個以上零件的加工路線

(a)錯誤的方案，從同一