《线切割操作工》 | 第四章 数控线切割简述 第一节 数控线切割加工程序

要想从一个简单的操作工人转变为中、高级技术工人，就必须进一步学习和掌握更多的线切割知识。本章对数控线切割的基础知识作简单的介绍。

数控机床的自动加工过程，都是按照“程序”的指令去控制机床动作的。所谓程序，就是机床控制系统能够识别的，代表某种加工意义的“符号”，这种“符号”我们把它叫做“程序语言”或者叫做“程序代码”。就像文字有“中文”、“英文”等一样，程序代码也有多种类型，常见的有“3B格式代码”和“G代码”。要把数控线切割加工技术掌握到一个较高的层次，就必须学习程序代码，学会编写加工程序。编写加工程序并不是很神秘的事，也不需要高深的学问，简单的程序就跟记流水账差不多，把加工过程用程序代码一步一步的表示出来。

一、坐标系

学习编程的第一步就是要掌握“坐标系”的概念。因为机床拖板的进给运动和尺寸控制都是靠“坐标”来定位和计算的。

线切割机床上常用的是平面直角坐标系。一个平面直角坐标系包括两个相互垂直的坐标轴（X轴和Y轴），坐标轴是有方向的，两个坐标轴的交点叫做原点。原点就是数据为0的点。两个坐标轴把平面分为四个区域，分别叫做四个象限，如图4.1所示。

图4.1 平面直角坐标系

在线切割机床上建立的坐标系，从左到右的方向为X轴，从前到后的方向为Y轴，两个轴的交点就是坐标原点，如图4.2所示。

图4.2 线切割机床坐标系

要注意，工件坐标系原点的位置，并不是固定在“工作台”上，而在“工件”上。具体在工件哪个地方，是由编程人员根据工艺要求进行确定。可见，加工坐标系的原点位置，会随工件安装位置的变化而变化。

自动加工时，机床控制系统必须准确地知道工件原点的位置，才能正确地控制机床进行加工。机床控制系统怎么才知道工件装夹在哪里了呢？这个工作就是靠我们前面讲过的“对丝”（车工、铣工类似的操作叫做“对刀”）操作来实现的。所以，对丝的目的，就是让机床控制系统知道工件原点在什么地方。

二、3B格式程序

“3B格式”加工程序是我国自行开发的较早使用的一种程序代码，在国内的数控电火花线切割机床中应用相当普遍。3B格式程序简单易学，但功能较少。

3B格式程序因有3个字母B而得名，一般格式如下：

BX BY BJ GZ

其中B——分隔符，它将X，Y，J的数值隔开；

X——X轴坐标值，取绝对值，单位为微米；

Y——Y轴坐标值，取绝对值，单位为微米；

J——计数长度，取绝对值，单位为微米；

G——计数方向，分为X方向（GX）和Y方向（GY）；

Z——加工指令，共有12种，直线四种（L1～L4），圆弧八种（SR1～SR4，NR1～NR4）。

例如：

B8868 B4400 B24268 GX NR3

这就是一段加工程序，其中：X=8868，Y=4400，J=24268，计数方向符号G是GX，加工指令Z是NR3（一种圆弧）。

注意：X，Y，J的数值最多６位，而且都要取绝对值，即不能用负数。当X，Y的数值为０时，可以省略，即“BO”可以省略成“B”。

现在我们先来看一个3B格式加工程序的片段：

B0 B19900 B19900 GY L4；

B33875 B0 B33875 GX L1；

B0 B8100 B4500 GY SR1；

⋯⋯

上面的程序写了四行，每一行就叫做一个程序段，完成一个小的任务，一个零件的加工程序有很多行，分别完成很多个“小任务”，合起来就完成一个零件的加工。每一行又有五个部分，从前往后依次为：第一部分代表X轴坐标数据；第二部分是Y轴坐标数据；第三部分是计数长度数据；第四部分是计数方向符号；第五部分是加工指令符号。

常见的加工类型可分为两种：直线和圆弧。下面作简单介绍。

（1）直线指令

直线指令是让电极丝以当前位置为起点，直线进给，走向目标点。要加工直线，就把程序段的第五部分“加工指令”符号写成L1，或者L2，L3，L4。数字代表不同的加工方向，L1表示向右或右上方加工，L2表示向上或左上方加工，L3表示向左或左下方加工，L４表示向下或右下方加工。如图4.3所示。

图4.3 直线加工指令与方向

在直线指令中：

①X，Y分别是线段在X方向和Y方向加工的距离。

②计数长度J取X，Y中大的一个的数值。

③计数方向G也是取X，Y中大的一个。X大就写GX，Y大就写GY。如果X＝Y，则直线L1，L3的方向写GY；L2，L４的方向写GX。

例如，按图4.4所示加工一条直线，可写出如下的程序段。图4.4（a）程序为：

B20000 B45000 GYL1

图4.4（b）程序为：

B35000 B15000 B35000 GXL４

图4.4 直线编程示例

如果直线与X轴或Y轴相重合，编程时X，Y均可不写。例如程序BO B5000 B5000 GYL1可简化为BBB5000 GYL1。

注意：作为分隔符的“B”不能省略。

（2）圆弧指令

圆弧指令比直线加工指令要复杂一些。圆弧有两种旋转方向和四种起点方位。

加工圆弧有顺时针和逆时针两种旋转方向，如图4.5所示。

图4.5 圆弧加工方向

以圆心O为参考点，圆弧有四种起点方位，即四个象限，如图4.6所示。

图4.6 四种起点方位

圆弧加工的旋转方向与起点方位的搭配，形成8种不同组合，就产生了8种圆弧加工指令，逆时针4种，顺时针4种。圆弧的加工指令如图4.7所示。

图4.7 圆弧起点方位与圆弧指令

例如：SR1表示圆弧起点在第1象限，沿着顺时针方向加工；NR4表示圆弧起点在第4象限，沿着逆时针方向加工。注意起点在一个象限，而终点可以跨入其他象限。

编写圆弧加工指令时，把圆弧的圆心作为相对坐标系原点

（零点）。在圆弧指令中：

a.X，Y是圆弧的起点坐标值，即圆弧起点与圆心在X，Y方向的距离。

b.计数方向G取圆弧的终点与圆心在X，Y方向的距离值较小的一个的方向。X值小用GX，Y值小用GY。

c.计数长度J应取从起点到终点的某一坐标移动的总距离。当计数方向确定后，J就是被加工曲线在该方向（计数方向）投影长度的总和。对圆弧来讲，它可能跨越几个象限，这时分别计算后相加。例如，加工圆弧如图4.8所示。

图4.8 圆弧编程示例

a.由起点到圆心的距离可知，X=9000，Y=2000；

b.由终点与圆心的距离可知，X（6000）小于Y（8000），取小的方向，所以计数方向为GX；

c.计数长度取整个圆弧在X方向的投影：9000+6000=1500；

d.圆弧起点在第一象限，而且是逆时针方向，加工指令为NR1；

由上，写出程序：

B9000 B2000 B15000 GX NR1

三、G代码程序

目前新型数控电火花线切割机床普遍采用了国际标准的ISO格式代码——“G代码”。G代码功能强大，通用性强，是发展的方向。现在很多的线切割机床既可以使用3B格式代码，又可以使用ISO格式的G代码。

（1）程序格式首先来看一段程序示例：

%0001

N10 T84 T86 G90 X38.000 Y0.000；

N20 G01 X33.000 Y0.000；

N30 G01 X5.000 Y0.000；

N40 G02 X0.000 Y5.000 T0.000 J5.000；

N50 G01 X0.000 Y15.000；

N60 G01 X47.500 Y80.000；

⋯⋯

以下说明ISO编程中的几个基本概念。

a.字。观察上面的程序，会发现，都是一个字母后面跟一个数字，这是程序中的最小单元，各有各的意思。例如，G01表示加工直线，G02表示加工顺圆。这种字母与数字的组合称为字。

b.程序段与程序段号。一个程序是由许多行组成的，每一行叫做一个程序段。一个程序段就是一组完整的数控信息，能完成一组任务。许多个程序段依次排列起来就形成一个加工程序。

程序段前面那个N开头的字，叫做程序段号（也就是程序段顺序号）。程序段编号范围为N0001～N9999。程序段号并不一定要以N0001，N0002，N0003⋯⋯的顺序来编写，可以跳跃式地编号，如N0010，N0020，N0025⋯⋯。为了编辑程序方便，通常以递增的方式编号，如N0010，N0020，N0030，⋯⋯，每次递增10，其目的是留有插入新程序的余地，即如果在N0020与N0030之间漏掉了某一段程序，可在N0021～N0029间用任何一个程序段号插入。

要注意，不管程序段号大小如何，程序的执行不是按程序段号的大小来进行的，而是按从上到下的顺序一行一行地依次执行的。

c.程序号（程序名）。每一个程序一开始就必须指定一个程序号，程序号就相当于程序的名字。在一个机器里可能有很多种零件的加工程序，就是用程序号来区别的。程序号通常以字母O或符号%开头，紧接着为4位数字，数字范围为0001～9999。

下面对部分程序代码作简单介绍。

（2）准备功能G代码

a.绝对坐标指令G90

格式：G90执行本指令后，后续程序段的坐标值都代表绝对坐标值，即所有点的表示数值都是在编程坐标系中的点坐标值，除非又执行了G91指令。

b.相对坐标指令G91

格式：G91执行本指令后，后续程序段的坐标值都代表相对坐标值，即所有点的坐标均以前一个点作为起点来计算运动终点的位置距离，除非又执行了G90指令。

c.设置当前点坐标G92

格式：G92X＿Y＿

G92是设置当前电极丝位置的坐标值。G92后面跟的X，Y坐标值即为当前点的坐标值。

d.快速定位G00

格式：G00X＿Y＿

快速移动指令G00是使电极丝按机床最快速度移动到目标位置，其速度取决于机床性能和设置。G00后面跟的X，Y坐标值即为目标点的坐标值。

如：G00X50.0 Y100.0表示快速移到X=50.0，Y=100.0

的坐标点。

e.直线插补G01

格式：G01X＿Y＿

直线插补（G01）是使电极丝从当前位置以进给速度直线移动到目标位置。后面的X，Y是目标点的坐标。

f.圆弧插补G02，G03

格式：G02X＿Y＿R＿或

G02X＿Y＿Ｉ＿J＿

G03X＿Y＿R＿或

G03X＿Y＿Ｉ＿J＿

编程参数说明：

a.G02和G03指令用于切割圆或圆弧，其中G02为顺时针切割，G03为逆时针切割。

b.X，Y的坐标值为圆弧终点的坐标值。用绝对方式编程时，其值为圆弧终点的绝对坐标；用增量方式编程时，其值为圆弧终点相对于起点的坐标。

c.R表示圆弧的半径。当圆弧的圆心角大于180°时，R的值应加负号。

d.I和J的值分别是在X方向和Y方向上圆心相对于圆弧起点的距离。

编程时用R还是用I，J，由编程者自行选择。但对于整圆，要用I和J方式编程，不能用R方式编程。X，Y省略的场合，意味着起点与终点相同，即表示切割一个360°的整圆。

（3）电极丝半径补偿G40，G41，G42

电极丝是有粗细的，如果不进行补偿，让电极丝“骑”在工件轮廓线上加工，加工出的零件尺寸就不符合要求。如图4.9所示。为了使加工出的零件符合要求，就要让电极丝向工件轮廓线外偏移一个电极丝半径的距离（实际还要加放电间隙），这就要用电极丝半径补偿指令。

格式：G40——取消电极丝补偿；

G41——电极丝左补偿；

G42——电极丝右补偿。

编程参数说明：

图4.9 电极丝半径补偿

a.G41（左补偿）：以工件轮廓加工前进方向看，加工轨迹向左侧偏移一个电极丝半径的距离进行加工，如图4.10（b）所示。

b.G42（右补偿）：以工件轮廓加工前进方向看，加工轨迹向右侧偏移一个电极丝半径的距离进行加工，如图4.10（c）所示。

图4.10 电极丝半径补偿

c.G40（取消补偿）：指关闭左右补偿方式。

编程时，要根据运丝方向和补偿方向来选择指令，如图4.11所示。

图4.11 补偿方向的选择

另外，还有镜像和交换指令G05，G06，G07，G08，G09，G10，G11，G12。用于加工一些对称性好的工件，使程序简化。这里就不讲了。

注意：在线切割加工中大多数G指令都是模态指令，即当下面的程序不出现同一组的其他指令时，当前指令一直有效。

（4）机械控制指令（T功能）

T84——切削液开；

T85——切削液关；

T86——走丝开；

T87——走丝关。

（5）辅助功能（M功能）

M00：程序暂停。用于加工过程中操作者检验、调整、测量等。操作完成后按机床上的启动按钮，即可继续执行后面的程序。有两个以上没有连接的加工时，使用M00指令暂停机床运转，重新穿丝，然后再启动继续加工。

M02：结束整个程序的运行。执行该指令后，所有的G功能及与程序有关的一些运行开关都会停止，如切削液开关、走丝开关、机械手开关等，机床处于原始禁止状态，电极丝处于当前位置。如果要使电极丝停在机床零点位置，则必须操作机床使之回零。

（作者：雷林均）