数控电火花线切割机床编程基础

数控线切割编程分为手工编程和自动编程。格式有3B、4B、5B、ISO和EIA等,使用最多的是3B格式,目前也有许多系统直接采用ISO代码格式。

1.3B格式程序

(1)3B程序编程规则

3B代码编程是数控电火花线切割机床用的最常见的程序格式,每一行的格式为:

BJX BJY BJ G Zn

格式中各代码的含义:

1)B为分隔符,表示一条程序段的开始,并将X、Y等计数长度分隔开,相当于表格中的制表线。

2)JX、JY分别为X、Y轴方向上的坐标计数。

3)J为主计数轴的计数长度。它等于加工线段在主计数轴上的投影长度。

4)G为主计数轴的设定,有GX、GY两种设定。GX表示X轴为主要计数轴,GY表示Y轴为主要计数轴。

5)Zn为加工指令,用于决定控制台是按直线还是按圆弧进行插补加工,并含有加工方向等信息。有L1、L2、L3、L4、SR1、SR2、SR3、SR4、NR1、NR2、NR3、NR4共12种指令。

(2)编程坐标系的建立

尽管对3B格式程序来说,程序中的数据与坐标原点所处的位置无关,但其总的坐标轴方向应该是确定不变的;否则,将无法放置到机床上。而且,建立一个原点固定的编程坐标系,对编程计算是非常方便的。通常这个坐标系原点应定在图纸尺寸标注的相对基准点上。坐标轴的方向应根据安装到机床上的预定方向来决定。

(3)基本坐标计数的确定

对于直线段,应先将坐标原点假想地移到该线段的起点上,求得线段终点在该假想坐标系中的坐标值(X,Y)。

1)直线

经假想平移后,与坐标轴重合的直线段,即图形中与原始X、Y坐标轴方向平行的直线段。无论该线平行于哪根轴,都按:JX=JY=0来设定。

2)斜线

指图形中与X、Y坐标轴方向夹角都不为零的直线段。此时,计数长度等于该线在对应坐标轴上的投影长度,即:JX=|X|,JY=|Y|。

3)圆弧段

先将坐标原点假想地移到该圆弧的圆心上,计数长度由起点坐标决定。若圆弧起点与终点在该坐标系中的坐标分别为(X1,Y1)和(X2,Y2),则:JX=|X1|,JY=|Y1|

(4)主计数轴与主计数长度J的确定

1)直线段

先假设将坐标系原点移到该线段的起点上,再看线段终点所处的位置。如图10-39(a)所示,以45°的线分界,在阴影区内时,主计数轴为GX;在非阴影区内时,主计数轴为GY。亦即在假想坐标系里终点坐标X和Y的绝对值中哪个大,则哪个轴即为主计数轴。(当终点刚好在45°线上时,从理论上讲,应该是在插补运算加工过程中最后一步走的是哪个轴,就取该轴作主计数轴。因此,1、3象限取GY,2、4象限取GX)。

主计数长度即为主计数轴的计数长度,如图10-41(a)所示。

①直线 主计数长度即为该线长度。

②斜线 若JX＞JY时,记为GX,J=JX;

JY＞JX时,记为GY,J=JY。

2)圆弧

同样将坐标原点假想地移到该圆弧的圆心上,看圆弧终点所处的位置。按图10-41(b)所示以45°线分界,在阴影区内时,主计数轴为GX;在非阴影区内时,主计数轴为GY。主计数长度计算方法如图10-42(b)所示。

图10-41 主计数轴的确定

图10-42 计数长度的确定

(5)加工指令Zn同样,直线时,将坐标原点移到线段起点上;圆弧时,将坐标原点移到圆心上。加工指令的确定方法如图10-43所示。

1)直线和斜线段加工指令

根据直线终点所处的象限有L1、L2、L3、L4四种指令。

2)圆弧段加工指令

根据从起点到终点的圆弧加工走向有顺圆和逆圆之分。

①顺圆:根据圆弧起点所处的象限有SR1、SR2、SR3、SR4四种指令。

②逆圆:根据圆弧起点所处的象限有NR1、NR2、NR3、NR4四种指令。

图10-43 加工指令的确定

编程时,应将工件加工图形分解成各圆弧与各直线段,然后逐段编写程序。由于大多数机床通常都只具有直线和圆弧插补运算的功能,所以对于非圆曲线段,应采用数学的方法,将非圆曲线用一段一段的直线或小段圆弧去逼近。

程序书写格式如下:

对于直线,其格式通常是:BBBJGZn。

对于斜线与圆弧,其格式通常是:BJXBJYBJGZn。

但对于斜线段,若JX、JY具有公约数,则允许把它们同时缩小相同的量级,只要保持其比值不变即可。

此外,还应注意的是:实际编程时,通常不按零件轮廓线编程,而应按加工切割时电极丝中心所走的轨迹进行编程,即还应该考虑电极丝的半径和工件间的放电间隙。但对有间隙补偿功能的线切割机床,可直接按工件图形编程,其间隙补偿量可在加工时置入。

2.ISO格式程序编制

线切割加工所采用的国际通用ISO格式程序和数控铣床基本相同,且较之更为简单。由于线切割加工时没有旋转主轴,因此没有Z轴移动指令,也没有主轴旋转的S指令及M03、M04、M05等工艺指令,也可分成主程序和子程序来编写。

3.数控电火花线切割机床编程常见代码含义与格式

3B代码在前面已经介绍过了,在此不再赘述。本节主要以DK7625型慢走丝线切割机床(采用FANUC-6M数控系统)介绍ISO代码。

1)G代码和M代码

DK7625机床常用G功能和M功能指令见表10-27。

表10-27 DK7625机床常用G代码与M代码

注:①表内00组为非模态指令,只在本程序段内有效。其他组为模态指令,一次指定后持续有效,直到碰到本组其他代码。

②标有*的G代码为数控系统通电启动后的默认状态。

(2)编程规则

1)用G92指令建立工件坐标系(如图10-44所示)

格式:G92X…Y…

G92指令的意义就是建立当前电极丝中心点在工件坐标系中的坐标,以此作为参照来确立工件原点的位置。

2)快速定位指令G00和直线进给指令G01

格式:G90(G91)G00X…Y…

G90(G91)G01X…Y…F…

例:加工如图10-45所示的线段从A到B。其编程计算方法如下:

绝对:G90G00XXbYYb

增量:G91G00X(Xb-Xa)Y(Yb-Ya)

绝对:G90G01XXbYYbF…

增量:G91G01X(Xb-Xa)Y(Yb-Ya)F…

图10-44 工件坐标系的建立

图10-45 点、线编程

3)圆弧插补指令G02、G03

格式:G90(G91)G02(G03)X…Y…I…J…F…

例:加工如图10-46所示的圆弧AB和BC。

①圆弧AB编程计算方法如下:

绝对:G17G90G02XXbYYbI(X1-Xa)J(Y1-Ya)F…

增量:G91G02X(Xb-Xa)Y(Yb-Ya)I(X1-Xa)J(Y1-Ya)F…

②圆弧BC的编程计算方法如下:

绝对:G90G03XXcYYcI(X2-Xb)J(Y2-Yb)F…

增量:G91G03X(Xc-Xb)Y(Yc-Yb)I(X2-Xb)J(Y2-Yb)F…

图10-46 圆弧编程

4)G04暂停延时

格式:G04X…

X后跟带小数点的数,单位为0.001s。

由于在两个不同轴进给程序段转换时,存在各轴的自动加减速调整,因而可能导致在拐角处的切削不完整。如果拐角精度要求很严,则其轨迹必须是直角时,应在拐角处使用暂停指令。

5)G20、G21单位制式(英制和公制)的设定

G20和G21是两个互相取代的G代码,机床出厂时将根据使用区域设定默认状态,但可按需要重新设定。

(3)编程特点

1)加工平面设定只可能是XY平面,内部已设定为G17状态,因此G17可不写。程序代码中不可能出现Z坐标值,刀补代码只有G40、G41、G42及D□。

2)在圆弧插补指令中,有关圆心坐标的信息只可用I、J格式,R代码被用于表示锥度加工中转角半径的信息,而不再是表达圆弧插补的圆弧半径信息。

3)F代码用于指令每分钟的加工进给量(进给速度)。其指令单位为:公制为0.01mm/min,英制为0.0001inch/min。

4)T代码在此不再表示刀具号,而是用于指定锥度加工中的丝倾斜角度。

5)程序中坐标地址后跟的数值,若不带小数点,则其单位为μm(即0.001mm),若带有小数点,则其单位为mm。