基于Towedm 數(shù)控線切割編程系統(tǒng)的典型零件加工

羅威

（嘉應(yīng)學(xué)院 物理與光信息科技學(xué)院，廣東 梅州514015）

數(shù)控電火花線切割技術(shù)作為一種特種加工技術(shù)廣泛應(yīng)用在航天、航空、汽車、半導(dǎo)體等關(guān)鍵制造領(lǐng)域，因無(wú)明顯切削力、效率高、工藝指標(biāo)高[1-5]，在現(xiàn)代制造工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用越來(lái)越普遍[6]。數(shù)控電火花線切割加工是利用電火花加工原理，將工件與加工工具作為極性不同的兩個(gè)電極，利用鉬絲作工具電極穿過(guò)金屬引電工件，儲(chǔ)絲筒正反旋轉(zhuǎn)使鉬絲做正、反向交替移動(dòng)，由脈沖電源提供加工能源，工件安裝在工作臺(tái)上，由數(shù)控裝置按預(yù)定的軌跡或者程序要求發(fā)出指令控制固定在工作臺(tái)的工件在水平面X、Y 兩個(gè)坐標(biāo)方向運(yùn)動(dòng)，同時(shí)在鉬絲和工件之間澆注工作液介質(zhì)，當(dāng)脈沖電壓擊穿鉬絲和工件之間的放電間隙時(shí)，兩極之間將產(chǎn)生火花放電而蝕除工件，工件被切割成所設(shè)計(jì)的形狀[7]。

下面以DK7720 電火花數(shù)控線切割機(jī)床為例，基于Towedm數(shù)控線切割編程系統(tǒng)，介紹電火花數(shù)控線切割機(jī)床加工零件的具體操作方法，并在Towedm 數(shù)控線切割編程系統(tǒng)進(jìn)行編寫(xiě)加工程序和模擬加工，完成典型零件的加工。

1 DK7720 電火花數(shù)控線切割機(jī)床的組成及加工程序

DK7720 電火花數(shù)控線切割機(jī)床的組成有：機(jī)床本體：床身、儲(chǔ)絲筒、走絲機(jī)構(gòu)、X-Y 數(shù)控工作臺(tái)；工作液系統(tǒng)；數(shù)控和伺服系統(tǒng)；高頻電源：產(chǎn)生高頻矩形脈沖，可根據(jù)不同工作狀況調(diào)節(jié)脈沖信號(hào)的幅值和脈沖寬度。

DK7720 電火花數(shù)控線切割機(jī)床加工程序?yàn)?B 格式程序，其格式為：

B x B y B J G Z

其中：B 為分隔符；x、y 為直線的終點(diǎn)坐標(biāo)或圓弧的起點(diǎn)坐標(biāo)，單位為m；J 為計(jì)數(shù)長(zhǎng)度，是加工軌跡在計(jì)數(shù)方向坐標(biāo)軸上投影總和[8]；G 為計(jì)數(shù)方向，分x 方向計(jì)數(shù)Gx 和y 方向計(jì)數(shù)Gy；Z 為加工指令，分直線L 加工指令和圓弧R 加工指令。直線加工指令按直線終點(diǎn)相對(duì)起點(diǎn)所在象限不同分為L(zhǎng)1、L2、L3、L4共4 種，如圖1 所示。

圖1 直線加工指令

圓弧加工指令按起點(diǎn)相對(duì)圓心所在的象限及走向的順、逆時(shí) 針 可 分 為SR1、SR2、SR3、SR4 及NR1、NR2、NR3、NR4 共8種，如圖2 所示。

圖2 圓弧加工指令

2 Towedm 線切割編程系統(tǒng)

Towedm 線切割編程系統(tǒng)，是以微電腦為控制中心，是一個(gè)中文交互式圖形線切割自動(dòng)編程軟件，其屏幕界面如圖3 所示，分為圖形顯示區(qū)（包括編程的X、Y 坐標(biāo)）、可變菜單區(qū)、固定菜單區(qū)和會(huì)話區(qū)。用戶利用鍵盤(pán)、鼠標(biāo)等輸入設(shè)備，按照屏幕菜單的顯示及提示，只需將加工零件圖形畫(huà)在屏幕上，系統(tǒng)便可立即生成所需的3B 數(shù)控加工程序。此系統(tǒng)兼有繪圖和編程功能，可繪制曲線、圓弧等組成的任何復(fù)雜圖形，系統(tǒng)軟件快速對(duì)其編程，并可進(jìn)行旋轉(zhuǎn)、對(duì)稱等加工處理，同時(shí)顯示加工路線，自動(dòng)生成3B 數(shù)控加工程序，進(jìn)行動(dòng)態(tài)仿真，數(shù)控程序還可以直接傳送到線切割控制單板機(jī)。

圖3 Towedm 線切割編程屏幕

Towedm 線切割編程系統(tǒng)是畫(huà)面比較簡(jiǎn)潔的常見(jiàn)數(shù)控系統(tǒng)。借助Towedm 線切割編程系統(tǒng)，可對(duì)較復(fù)雜零件進(jìn)行繪圖編程，同時(shí)自動(dòng)生成3B 加工程序進(jìn)行數(shù)控加工。具體步驟如下：第一，圖形的繪制。通過(guò)編程系統(tǒng)的繪圖編程繪制加工圖形，定出交點(diǎn)，退回，文件存盤(pán)。第二，畫(huà)直線定起刀點(diǎn)，選擇數(shù)控加工，點(diǎn)擊加工路線，輸入加工起始點(diǎn)坐標(biāo)和加工切入點(diǎn)坐標(biāo)，輸入尖點(diǎn)圓弧半徑為空，選擇加工方向（分順時(shí)針和逆時(shí)針?lè)较颍?。第三，輸入補(bǔ)償間隙，補(bǔ)償間隙值為電極線切割軌跡與工件加工面距離L=r+（r 為電極絲半徑，取0.09mm，為放電間隙，取0.01mm），則補(bǔ)償間隙值為0.1mm。第四，代碼存盤(pán)，生成對(duì)應(yīng)的3B 加工程序。第五，退出編程界面，進(jìn)入加工系統(tǒng)，進(jìn)行零件的線切割加工。

3 典型零件編程實(shí)例

如圖4、5 所示凸模和凹模典型零件，用Towedm 線切割編程系統(tǒng)編寫(xiě)典型零件線切割加工程序和完成加工。

圖4 凸模

圖5 凹模

（1）如圖4，確定加工路線：凸模的直徑為40mm，以圓心為編程原點(diǎn)，在Towedm 線切割編程系統(tǒng)繪制凸模，定出交點(diǎn)B，文件存盤(pán)。選擇數(shù)控加工，點(diǎn)擊加工路線，加工起始點(diǎn)為A，坐標(biāo)為（30，0），加工切入點(diǎn)為B，坐標(biāo)為（20，0），輸入尖點(diǎn)圓弧半徑為空，加工凸模時(shí)，取順時(shí)針的加工方向加工，輸入補(bǔ)償間隙值0.1mm，則電極線切割軌跡在加工圖形的外面。

加工凸模的3B 加工程序：代碼存盤(pán)，則自動(dòng)生成的3B 加工程序如下：

序號(hào) B X B Y B J G Z

1 B 0 B 0 B 9900 GX L3

2 B 20100 B 0 B 40200 GY SR4

3 B 20100 B 0 B 40200 GY SR2

4 B 0 B 0 B 9900 GX L1

5 DD（結(jié)束語(yǔ)句）

（2）如圖5，確定加工路線：凹模的內(nèi)徑為40mm，以圓心為編程原點(diǎn)，在Towedm 線切割編程系統(tǒng)繪制凹模，定出交點(diǎn)B，文件存盤(pán)。選擇數(shù)控加工，點(diǎn)擊加工路線，加工起始點(diǎn)為A，坐標(biāo)為（10，0），加工切入點(diǎn)為B，坐標(biāo)為（20，0），輸入尖點(diǎn)圓弧半徑為空，加工凹模時(shí)，取逆時(shí)針的加工方向加工，輸入補(bǔ)償間隙值0.1mm，則電極線切割軌跡在加工圖形的里面。

加工凹模的3B 加工程序：代碼存盤(pán)，則自動(dòng)生成的3B 加工程序如下：

序號(hào) B X B Y B J G Z

1 B 0 B 0 B 9900 GX L1

2 B 19900 B 0 B 39800 GY NR1

3 B 19900 B 0 B 39800 GY NR3

4 B 0 B 0 B 9900 GX L3

5 DD（結(jié)束語(yǔ)句）

4 DK7720 電火花數(shù)控線切割機(jī)床加工

圖6 加工系統(tǒng)界面

用Towedm 線切割編程系統(tǒng)編寫(xiě)典型零件的線切割加工程序后，退出編程界面，進(jìn)入加工系統(tǒng)進(jìn)行模擬加工并在DK7720電火花數(shù)控線切割機(jī)床進(jìn)行零件的線切割加工。把100mm×80mm×5mm 的鐵塊用夾具壓緊固定在工作臺(tái)上，校正鉬絲與工作臺(tái)的垂直度，因?yàn)榫幊碳庸さ钠瘘c(diǎn)指向要與工作臺(tái)移動(dòng)方向一致才能進(jìn)行加工，需要注意工件的移動(dòng)方向和編程加工的起點(diǎn)方向需一致。把鉬絲移動(dòng)至加工起始點(diǎn)A（即車床開(kāi)始運(yùn)行走絲的位置）進(jìn)行加工。對(duì)于凹模的加工，要先利用鉆床打孔便于鉬絲穿絲，選取A 點(diǎn)作為加工起始點(diǎn)。

點(diǎn)擊Work 加工#1、cut 切割，找到加工文件，進(jìn)入加工系統(tǒng)，如圖6 所示。啟動(dòng)鉬絲，按鍵盤(pán)的F10 鍵及F11 高頻鍵，手動(dòng)移動(dòng)工作臺(tái)讓工件與鉬絲相接觸（有火花產(chǎn)生即可），打開(kāi)冷卻液開(kāi)關(guān)，依次按F10 自動(dòng)鍵、F12 進(jìn)給鍵、F1 開(kāi)始鍵開(kāi)始加工，將根據(jù)生成的加工軌跡進(jìn)行加工，若需暫停需按空格鍵停止，關(guān)機(jī)前把鉬絲移到儲(chǔ)絲筒開(kāi)始端，免得斷絲浪費(fèi)。

5 結(jié)論

本文以典型零件為加工任務(wù)，分析了凸模、凹模的Towedm數(shù)控線切割編程系統(tǒng)繪圖編程不同點(diǎn)以及3B 格式的數(shù)控程序的編程原理并需要注意加工工件的移動(dòng)方向和編程加工的起點(diǎn)方向之間的關(guān)系。利用Towedm 數(shù)控線切割編程系統(tǒng)進(jìn)行典型零件快速、準(zhǔn)確的繪圖編程并自動(dòng)生成了3B 格式的數(shù)控加工程序，對(duì)典型零件的加工路線進(jìn)行了模擬加工并在DK7720電火花數(shù)控線切割機(jī)床上進(jìn)行加工，對(duì)從事相關(guān)工作人員提供了借鑒。