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數(shù)控低速走絲電火花線切割加工技術(shù)淺析

數(shù)控低速走絲電火花線切割機的技術(shù)進步及市場發(fā)展都很快，在業(yè)內(nèi)引起了越來越廣泛、密切的關(guān)注，對此進行一些探討是很有意義的。 

低速走絲電火花線切割加工的技術(shù)進步

1.1 加工表面質(zhì)量日臻完善
（1）納秒級大峰值電流脈沖電源技術(shù)
電火花加工時金屬的蝕除分熔化和氣化兩種。寬脈寬作用時間長，容易造成熔化加工，使工件表面形貌變差，變質(zhì)層增厚，內(nèi)應(yīng)力加大，易產(chǎn)生裂紋。而脈寬小到一定值時，作用時間極短，形成氣化加工，可以減小變質(zhì)層厚度，改善表面質(zhì)量，減小內(nèi)應(yīng)力，避免裂紋產(chǎn)生。
先進的低速走絲電火花線切割機采用的脈沖電源其脈寬僅幾十ns，峰值電流在1 000 A以上，形成氣化蝕除，不僅加工效率高，而且使表面質(zhì)量大大提高。
（2）防電解（AE）脈沖電源
低速走絲電火花線切割加工采用水質(zhì)工作液。水有一定的導(dǎo)電性，即使經(jīng)過去離子處理，降低電導(dǎo)率，但還有一定的離子數(shù)量。當工件接正極，在電場作用下，OH-離子會在工件上不斷聚集，造成鐵、鋁、銅、鋅、鈦、鎢的氧化和腐蝕，并使硬質(zhì)合金材料中的結(jié)合劑—鈷成離子狀態(tài)溶解在水中，形成工件表面的“軟化層”。曾采用提高電阻率的措施（由幾十千歐·厘米提高到幾百千歐·厘米），盡可能降低離子濃度，雖對改善表面質(zhì)量起了一定的作用，但還是不能有效地*解決“軟化層”的問題。
防電解電源是解決工件“軟化層”的有效技術(shù)手段。防電解電源采用交變脈沖，平均電壓為零，使在工作液中的OH-離子電極絲與工件之間處于振蕩狀態(tài)，不趨向工件和電極絲，防止工件材料的氧化。
采用防電解電源進行電火花線切割加工，可使表面變質(zhì)層控制在1μm以下，避免硬質(zhì)合金材料中鈷的析出溶解，保證硬質(zhì)合金模具的壽命。
測試結(jié)果表明，防電解電源加工硬質(zhì)合金模具壽命已接近機械磨削加工，在接近磨損極限處甚至優(yōu)于機械磨削加工。
1.2 切割精度日益提高
（1）多次切割技術(shù)
多次切割技術(shù)是提高低速走絲電火花線切割加工精度及表面質(zhì)量的根本手段。它是設(shè)計制造技術(shù)、數(shù)控技術(shù)、智能化技術(shù)、脈沖電源技術(shù)、精密傳動及控制技術(shù)的科學(xué)整合。一般是通過一次切割成形，二次切割提高精度，三次以上切割提高表面質(zhì)量。原來為達到高質(zhì)量的表面，多次切割的次數(shù)需高達7～9次，現(xiàn)在只需3～4 次。
瑞士阿奇夏米爾公司開發(fā)的E-CUT新型電源在一次切割時Ra≤0.8μm，切割速度達30 0 mm2/min。
（2）拐角加工技術(shù)不斷優(yōu)化完善
由于在切割拐角時電極絲的滯后，會造成角部塌陷。為了提高拐角切割精度，研究人員采取了更多的動態(tài)拐角處理策略。如：改變走絲路徑；改變加工速度（薄板）；自動調(diào)節(jié)水壓；控制加工能量等。
通過采用綜合的拐角控制策略，粗加工時角部形狀誤差減少70%，可一次切割達5靘的配合 精度。
（3）采用提高平直度的技術(shù)
日本三菱電機公司的HL回路、牧野公司的ST3高精度精加工回路都是提高平直度的技術(shù)，被認為對厚件加工意義重大。
（4）機床結(jié)構(gòu)更加精密
為了保證高精度的加工，采用了許多技術(shù)措施來提高主機精度：①控制溫度。采用水溫冷卻裝置，使機床內(nèi)部溫度與水溫相同，減小了機床的熱變形。②采用直線電機。響應(yīng)度高，精密定位可實現(xiàn)0.1μm當量的控制，進給無振動，無噪音，提高放電頻率，保持穩(wěn)定放電，兩次切割Ry5 μm。③采用陶瓷、聚合物人造花崗巖制件，其熱慣性比鑄鐵大25倍，降低溫度變化對切割精度的影響。④采用固定工作臺、立柱移動結(jié)構(gòu)，提高工作臺承重，不受浸水加工和工件重量變化的影響。⑤采用浸入式加工，降低工件熱變形。⑥電機伺服，閉環(huán)電極絲張力控制。⑦高精度對刀：采用電壓調(diào)制對刀電源。對刀精度可達±0.005 mm，不損傷工件，不論干濕。
（5）細絲切割
為了進行小圓角、窄縫、窄槽及微細零件的微精加工，各制造企業(yè)都花大力氣進行細絲切割技術(shù)的研究。目前世界主要電加工機的制造企業(yè)都可以采用0.02～0.03 mm的電極絲進行切割。
1.3 加工效率明顯提高
（1）zui高加工效率
由于ns級大峰值電流脈沖電源技術(shù)及檢測、控制、抗干擾技術(shù)的發(fā)展，低速走絲電火花線切割機的加工效率也在不斷提高。瑞士阿奇公司稱其PROGRESS機床使用標準電極絲時，加工效率為 350～500 mm2/min。日本三菱電機公司稱其FA-V系列機床的zui高加工效率可達500 mm2/ min。
（2）較大厚度工件的加工效率
日本三菱電機公司FA-V系列機床在切割300 mm厚的工件時，加工效率可達170 mm2/min。這是很有實際意義的技術(shù)提升。
（3）厚度變化工件的加工效率
自動檢測加工件的厚度，自動調(diào)整加工參數(shù)，防止斷絲，達到該狀態(tài)的zui高加工效率。
（4）雙絲自動交換技術(shù)
瑞士阿奇夏米爾公司推出的ROBOFIL 2030S1-TW機床能采用0.20～0.02 mm的電極絲自動進行雙絲切換加工。采用粗絲進行*次切割，一般絲徑為0.25 mm，以提高加工效率，并可無芯切割；然后采用細絲進行修整，一般采用0.10 mm的細絲，切割出小圓角，并可提高精度?？傮w可節(jié)省30%～50%的切割時間。
（5）快速自動穿絲技術(shù)
日本牧野公司稱自動穿絲時間＜15 s；日本沙迪克公司稱穿絲時間為13 s；日本三菱電機公 司稱其具有*zui快的自動穿絲裝置，當板厚為50 mm 時，穿絲時間為10 s，切絲、穿絲總時間為25 s。