中走丝线切割加工之虚拟技术应用浅析

刀具半径偏置在轮廓曲线加工中的应用在数控电火花中走丝线切割机床上加工零件时，首先要对其加工零件的轮廓进行编程，然后根据轮廓曲线曲率半径的大小合理地选择所采用的刀具直径，以免由于刀具选择不合理造成过切现象。刀具运动的轨迹不仅受加工程序的控制，而且还与使用的刀具半径有关，应用刀具半径偏置（补偿）能直接控制加工零件的尺寸精度，即通过刀具半径偏置可将工件按照所给定的尺寸放大或缩小，当刀具半径偏置设置数据大于所用刀具半径时，加工的工件尺寸比图纸实际尺寸大，反之加工的工件尺寸比图纸实际尺寸小。数控系统中的刀具半径补偿功能就是为了能使同一零件加工程序可以用不同半径的刀具来加工规定尺寸的零件而设置的。

　　虚线为刀具中心轨迹

　　实线为工件轮廓

　　图1

　　1 刀具半径偏置格式

　　刀具半径偏置按其运动方式可分为：见图1，G41刀具左偏（沿其刀具运动方向看刀具在工件的左侧），G42刀具右偏（沿其刀具运动方向看刀具在工件的右侧）。指令格式为G17 G41 （或G42）X.Y.D、G18 G41（或G42）X.Z.D、G19 G41（或G42）Z.Y.D，其中G17/G18/G19分别为所选择的平面指令，即XY平面、XZ平面、YZ平面，X、Y、Z为刀具完成半径偏置的位置坐标（见图1中的K1点），D.是刀具半径偏置符号，一般控制系统刀具偏置符号从01号—99号供选择使用，可在操作面板上调出，每一个符号内可输入不同的刀具半径值，D.符号与G41（或G42）必须成对使用。

　　图2

　　2 刀具半径偏置的作用

　　在电火花中走丝线切割机床上加工的零件，一般都要经过粗加工，由于粗加工过程所留的尺寸很不均匀，在精加工中受尺寸精度和表面光洁度的限制不可能一刀加工完成，必须经过几刀加工才能完成，这样就涉及到刀具偏置功能，即用同一把刀、同一程序采用不同的刀具半径偏置来完成工件的加工。如加工图2凸轮轮廓曲线，假如粗加工按曲线外单边留4～5mm的精加工余量，采用的刀具直径是f30立铣刀，可以看出由于刀具半径是15mm、粗加工留余量为5mm，当刀具半径偏置为15+5=20mm时正好与工件轮廓相接触，当刀具半径缩小到15mm时刀具正好与工件轮廓实际尺寸相接触，这样可以将精加工分为3刀加工完成，*刀：进刀量为3mm，见图2（a），刀具半径偏置设为20-2=18mm 这样刀具距离轮廓实际尺寸单边尺寸还差18-15=3mm，第二刀：进刀量为2mm，见图2（b），刀具半径偏置设为18-2=16mm 这样刀具距离轮廓实际尺寸单边尺寸还差16-15=1mm，zui后一刀：见图2（c），考虑到刀具的磨损及工件尺寸精度要求，可先用量检具测量工件两个基圆部分实际值，再与图中R1+R2尺寸相减，将其结果除以2即为单边zui后的精加工余量，这样zui后一刀刀具半径偏置可设为：第二刀刀具半径偏置值16mm 减去zui后单边精加工余量。通过以上刀具半径偏置的设置就可以完成轮廓曲线的精加工，操作也很方便，不需要更改程序，也不需要更换刀具，每次在程序运行之前，只需在操作面板上调出刀具半径偏置设置并更改偏置数据就可以。

　　3 刀具半径偏置的建立和取消

　　在进入刀具半径偏置前在程序上应建立一个起刀点、完成刀具半径偏置点、走刀路线、退刀点及取消刀具半径偏置点，由图2中可以看出，刀具首先运行到1点、在2点完成刀具半径偏置并落刀、沿R1圆切线方向直线运动到3点，然后沿4-5-6-7-3点切削工件、在沿R1圆弧切线方向直线运动到8点、抬刀并用G40指令取消刀具半径补偿，程序结束。

　　选择取消刀具半径补偿方法，原则上是将刀具运行到远离工件的位置，并将Z轴抬起，然后再用G40指令取消刀偏，这样可以防止在取消刀具半径偏置中破坏工件轮廓造成打刀及事故的发生。

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