线切割编程技巧

青华工作室

        摘要：讨论了NX线切割编程模块优缺点，并通过NX的平面铣模块增强线切割编程刀具轨迹的多样性和易控制性。在掌握电火花机床数控编程规范的基础上，研究了应用NX进行线切割编程及其程序后置处理的方法，编制了适合线切割机床的后置处理文件。通过该方法生成的NC代码在机床实际加工中运行情况良好。
       关键词：线切割机床     数控编程     后置处理。

6 G8 y4 c2 @1 u7 O) ~- p       一、前言
, N% N9 t+ u+ `8 @" X1 X       线切割加工通过电极丝与导电工件之间放电腐蚀成型来完成工件加工。由于是非接触加工，加工过程中不存在加工应力，因而可以进行普通机械加工难以完成的工件，如：淬火钢、薄壁件等脆硬材料的加工。因此线切割加工广泛地应用在机械以及模具行业中。
NX软件是一款集CAD/CAM/CAE于一身的高端三维CAD软件。其中包含零件设计、二维工程图、零件加工和仿真以及有限元分析等模块。通过模块之间的无缝集成，实现了零件的三维信息在设计、数控加工以及有限元分析模块之间的共享，具有设计修改方便、更新迅速等特点。

        二、NX线切割编程功能
# a8 x" {" Z$ {' j1 B( N) m+ n2 M. ?        1. NX线切割模块
       NX的线切割模块包含无废料内部切割、工件内形切割、外形切割以及开口轮廓切割等几个加工子模块（如图1）。用户可以根据加工需要，灵活选择其中一个或者几个子模块就可以完成零件的线切割加工任务。这些模块基本上满足了零件从二轴到四轴的线切割加工需求。
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      在线切割加工中，有的工件型腔（大深径比）需要采用无废料切割方式把型腔内的材料全部腐蚀掉以完成加工。通过NX线切割模块里面的无废料内部切割方式生成的刀具轨迹，有时存在不合理的刀路（如尖角等），这就要求对走刀方式进行控制。然而，采用无废料内部切割模块生成的程序其走刀方式是软件默认的方式，无法控制和修改。
        2. 巧用NX平面铣模块编制线切割程序
由于线切割编程模块存在不便之处，在分析了NX平面铣模块的特点后，决定采用这个模块来编制线切割无废料内部切割程序，达到控制线切割走刀方式的目的。图2为平面铣模块的子模块面板。
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3 F; D& f% l% Y       NX平面铣模块是针对零件的平面部分进行三轴加工的模块，其特点是铣削加工发生在XY平面上，Z轴的作用主要是下刀、提刀以及在加工中避让夹具等功能。走刀方式具有灵活、易于控制等优点，可采取的走刀方式有单方向、往返方式、跟随工件外形、铣外形以及混合加工等等（如图3）。线切割机床的工作平面为XY平面，通过线切割丝在二维平面上的运动完成零件的加工。如果能够在NX平面铣模块编程时，抑制Z轴下刀和抬刀，可以生成只含XY两个坐标的刀具轨迹文件。通过后处理便可以生成适用于线切割机床的数控程序，这样就极大地增强了线切割编程走刀方式的可控性。
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1 ?" L( l+ v1 D: g. G/ O       图4是一个典型零件的外形，现在需要用无废料内部切割方式进行椭圆内型腔的加工。如果直接采用NX线切割模块里面的无废料内部切割方式进行加工，则生成的刀具轨迹如图5中轨迹1所示，轨迹里面存在尖角，机床在尖角处突然变向而容易引起冲击。图5中轨迹2和轨迹3是通过平面铣方式生成的两种不同走刀方式的刀具轨迹。从这三种走刀轨迹可以看出，采用平面铣的刀具轨迹有更好的可控性，而且生成的程序更加平滑，没有尖角，因而不会引起机床的冲击，更好地保证了零件的加工精度以及延长了机床的使用寿命。
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- ^5 l; y6 T4 B" \: B       三、进口线切割机床数控编程
8 j  `6 I# D6 }; F- G7 u       某单位进口线切割机床具有很高的定位精度和重复定位精度，适合加工表面粗糙度要求高，尺寸精度控制严格的零件。现以该机床的程序编制为例，介绍线切割程序编制的一般步骤。
) l; u3 o  K8 [% }6 G       前述生成的刀具轨迹是刀具在加工过程中所经过的一系列位置点的集合，称之为刀位，以一定格式和表述方法来记录这些刀位位置信息的文件称为刀位文件。在NX中，这些文件一般都以cls（cutter location source）文件格式保存，里面不仅记录了刀位的点位信息，同时还包含刀具信息以及进给、主轴转速等其他加工信息。刀位文件不能直接用于数控机床，要使数控机床识别这些刀位，就应该将其转变成机床能够识别的NC代码。图6为刀位文件转换成NC代码的流程图。其中后置处理文件包含两个，一个是以tcl结尾的文件，另外一个是以def结尾的文件。NX后处理中，通过这两个文件来定义机床类型以及在后置处理中生成NC代码的格式。通过后置处理编辑器Post Builder创建和编辑上述两个文件，使其符合特定的机床规范。
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        1. 编程规范与后置处理
  C2 X! a  N; H在编制该机床的后置处理器之前，首先要了解该机床的程序规范。该线切割机床的编程规范有如下一些特点：
3 x4 `, I& p* i$ j7 T& R      （1）程序开头以N作为序号，后面的数字从1往后以1逐步递增；
      （2）程序第一段以G00作为机床的定位点，此点必不可少，而且只能在一个程序中出现一次。然后再进行直线（G01）、圆弧（G02或者G03）等的插补；
" Z* r  w  Z8 J5 D- t; n5 S      （3）程序中每一段都以分号(“；”)结束；
" o0 y( Z1 E, i0 p* [      （4）圆弧中心I、J值为从圆弧起点指向圆心的向量；
% U! R8 l  ]8 Z# {8 p1 i3 Z; r+ D      （5）当整段程序运行完成以后，以M02完成该程序段。
# S/ C# ^" I3 m0 X        2. NX后处理编制
: p' B, r8 Y% I  K1 ?        在了解该机床的编程规范后，下面的工作就是按照该规范创建、编辑与之相应的后置处理文件。最后进入后置处理时，输入创建的后置处理文件，把刀位文件转换为该机床的NC代码。NX的后置处理文件编辑器Post Builder主界面如图6所示，选择相应机床类型，然后根据规范编辑机床行程、程序序号以及程序结尾等相关内容，保存创建内容，Post Builder自动生成上述两个文件（.tcl，.def），就可以应用于后置处理器中了。
      上述采用平面铣模块生成的线切割刀位文件在进行后置处理时，需另外编制后置处理文件。其中机床类型选择为三轴铣，否则在进行后置处理的时候系统会出错。其余内容按照编程规范进行编辑、修改即可。

        
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        3. 编程实例
2 C  U' x# h/ [1 F        以上述图4中的零件为例，采用平面铣模块创建如图5中轨迹2，生成刀位文件。创建、编辑后处理文件并保存。通过后置处理生成的NC代码如下(该NC代码在机床上面运行良好):
2 h) W: s, Y8 ]. V- Z        N1 G00 X0.0 Y1.;
        N2 G01 X0.02;
        N3 G01 X0.03;
        ...
        N259 G02 X18.545 Y-47.884 I-54.147 J152.257;
        N260 G02 X0.0 Y-49. I-18.662 J155.49;
4 M8 M1 G. H/ Q" q( p7 w        N261 M02;
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( g5 S8 p: n; ]0 m5 p# E/ h       四、结论
       利用NX软件进行线切割数控编程，缩短了程序编制时间，提高了加工效率。通过对线切割数控规范的分析，创建了后置处理文件并应用于后置处理器，把刀位文件转化成了机床能够识别的NC程序。同时，通过平面铣模块进行线切割无废料切割程序的编制，丰富了线切割程序走刀方式的多样性和可操作性，成为了线切割编程模块有益的补充。实践证明，采用这种方法进行线切割程序编制可以取得很好的经济效益。
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孟琪

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