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  • 1 # 科而士_8679

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    隨著科學技術的發展,機械製造技術有了深刻的變化。由於社會對產品多樣化的需求更加強烈,多品種、中小批次生產的比重明顯增加,中走絲線切割機床採用傳統的普通加工裝置已難以適應高效率、高質量、多樣化的加工要求,機床數控技術的應用,大大縮短了機械加工的前期準備時間,並使機械加工的全過程自動化水平不斷提高,同時也增強了製造系統適應各種生產條件變化的能力。

    線切割機床分:中走絲、慢走絲、快走絲都是指的電火花線切割機床。電火花線切割機(Wire cut Electrical Discharge Machining簡稱WEDM).

    什麼是中走絲線切割,中走絲電火花線切割機(Medium-speed Wire cut Electrical Discharge Machining簡寫MS-WEDM),屬往復高速走絲電火花線切割機床範疇,是在高速往復走絲電火花線切割機上實現多次切割功能,被俗稱為“中走絲線切割”。中走絲技術在這裡指出,所謂“中走絲”並非指走絲速度介於高速與低速之間,而是複合走絲線切割機床,即走絲原理是在粗加工時採用高速(8-12m/s)走絲,精加工時採用低速(1-3m/s)走絲,這樣工作相對平穩、抖動小,並透過多次切割減少材料變形及鉬絲損耗帶來的誤差,使加工質量也相對提高,加工質量可介於高速走絲機與低速走絲機之間。因而可以說,使用者所說的“中走絲”,實際上是往復走絲電火花線切割機借鑑了一些低速走絲機的加工工藝技術,並實現了無條紋切割和多次切割。中走絲技術在實踐中得出,在多次切割中第一次切割任務主要是高速穩定切割,可選用高峰值電流,較長脈寬的規準進行大電流切割,以獲得較高的切割速度。第二次切割的任務是精修,保證加工尺寸精度 。可選用中等規準,使第二次切割後的粗糙度Ra在1.4~1.7μm之間。 為了達到精修的目的,通常採用低速走絲方式,走絲速度為1~3m/s,並對跟蹤進給速度限止在一定範圍內,以消除往返切割條紋,並獲得所需的加工尺寸精度。 第三次、第四次或更多次切割(目前中走絲控制軟體最多可以實現七次切割)的任務是拋磨修光 ,可用最小脈寬(目前最小可以分頻到1μs)進行修光,而峰值電流隨加工表面質量要求而異,實際上精修過程是一種電火花磨削,加工量甚微,不會改變工件的尺寸大小。走絲方式則像第二次切割那樣採用低速走絲限速進給即可。中走絲技術在加工過程中,多次切割還需注意變形處理,因為工件線上切割加工時,隨著原有內應力的作用及火花放電所產生的加工熱應力的影響,將產生不定向、無規則的變形,使後面的切割吃刀量厚薄不均,影響了加工質量和加工精度。因此需根據不同材料預留不同加工餘量,以使工件充分釋放內應力及完全扭轉變形,在後面多次切割中能夠有足夠餘量進行精割加工,這樣可使工件最後尺寸得到保證。

    快走絲是電火花線切割的一種,也叫高速走絲電火花線切割機床(WEDM-HS),其電極絲(一般採用鉬絲)作高速往復運動,走絲速度為8~10m/s,電極絲可重複使用,加工速度較高,走絲容易造成電極絲抖動和反向時停頓,使加工質量下降,是中國生產和使用的主要機種,是中國獨創的電火花線切割加工模式。1960年,蘇聯首先研製出靠模線切割機床。中國於1961年也研製出類似的機床。早期的線切割機床採用電氣靠模控制切割軌跡。當時由於切割速度低,製造靠模比較困難,僅用於在電子工業中加工其他加工方法難以解決的窄縫等。1966年,中國研製成功採用乳化液和快速走絲機構的高速走絲線切割機床,並相繼採用了數字控制和光電跟蹤控制技術。此後,隨著脈衝電源和數字控制技術的不斷髮展以及多次切割工藝的應用,大大提高了切割速度和加工精度。

    什麼是機床?低速走絲線切割機電極絲以銅線作為工具電極,一般以低於0.2m/s的速度作單向運動,在銅線與銅、鋼或超硬合金等被加工物材料之間施加60~300V的,並保持5~50um間隙,間隙中充滿脫離子水(接近蒸餾水)等絕緣介質,使電極與被加工物之間發生,並彼此被消耗、腐蝕,在工件表面上電蝕出無數的小坑,透過NC控制的監測和管控,執行,使這種放電現象均勻一致,從而達到加工物被加工,使之成為合乎要求之尺寸大小及形狀精度的產品。目前精度可達0.001mm級,表面質量也接近磨削水平。電極絲放電後不再使用,而且採用無電阻防,一般均帶有自動穿絲和恆張力裝置。工作平穩、均勻、抖動小、加工精度高、表面質量好,但不宜加工大厚度工件。由於機床結構精密,技術含量高,機床價格高,因此使用成本也高。 單向走絲電火花線切割機床早期只有國外公司的獨有機種。臺灣的低速走絲電火花線切割機起步雖然較晚,但這幾年來發展迅速。其關鍵的一個舉措就是由若干家電加工機床製造企業共同出資,在有關部門一定限度的支援下,由臺灣工業技術研究院投入大量的人力、物力做關鍵技術的開發。經過10多年的攻關,在控制系統及電源等關鍵技術上取得了突破。臺灣各企業製造的低速走絲電火花線切割機目前應屬中檔機的範圍,近3年每年達到20%~30%的增長率,估計未來5年,臺灣低速走絲電火花線切割機的年產量能達2000臺,可佔世界市場的25%以上。低速走絲電火花線切割機的技術含量高、市場前景好,可以獲得較高的回報,是電加工行業各個廠家的“必爭之地”、“戰略高地”。也可以說,誰掌握了低速走絲電火花線切割機的技術,誰就獲得了下一步企業發展壯大的機遇。為了搶佔中國市場,日本、瑞士、臺灣的電加工機床製造企業在中國大陸設廠生產這類機床。中國的科技工作者在科技部專項基金的支援下,投入了較大的研發力量,已完成新一代低速走絲電火花線切割機的研發,取得了重大突破,目前已擁有了具有自主智慧財產權的產品,並佔領了一定的市場份額,其效能指標可達中檔機水平。目前還有一些國內企業則希望透過與臺灣相關企業的合作,來發展低速走絲電火花線切割加工技術。

    與單向低速走絲電火花線切割機床相比,往復高速走絲電火花線切割機床在平均生產率、切割精度及表面粗糙度等關鍵技術指標上還存在較大差距。針對這些差距,本世紀初,國內有數家高速往復走絲電火花線切割機生產企業實現了在高速走絲機上的多次切割加工(該類機床被俗稱為“中走絲” Medium Speed Wire cut Electrical Discharge Machining)。所謂“中走絲”並非指走絲速度介於高速與低速之間,而是複合走絲線切割機床,其走絲原理是在粗加工時採用8-12m/s高速走絲,精加工時採用1-3m/s低速走絲,這樣工作相對平穩、抖動小,並透過多次切割減少材料變形及鉬絲損耗帶來的誤差,使加工質量也相對提高,加工質量可介於高速走絲機與低速走絲機之間。因而可以說,使用者所說的“中走絲”,實際上是往復走絲電火花線切割機借鑑了一些低速走絲機的加工工藝技術,並實現了無條紋切割和多次切割。經過幾年的發展,國內幾乎所有生產高速走絲電火花線切割機床的廠家都在生產及銷售中走絲,但最終表明不是所有的往復走絲電火花線切割機都能進行多次切割,或者說不是所有的往復走絲電火花線切割機採用多次切割技術後都能獲得好的工藝效果。多次切割是一項綜合性的技術,它涉及到機床的數控精度、脈衝電源、工藝資料庫、走絲系統、工作液及大量的工藝問題,並不是簡單地在高速走絲機上加上一套運絲變頻調速系統即可實現的,只有那些製造精度高,並在諸方面創造了多次切割條件的往復走絲電火花線切割機才能進行多次切割和無條紋切割,並獲得顯著的工藝效果。因此我們的生產企業必須充分注意到這個問題,一定要按系統工程來做,真正把這一技術用好,把這一產品做好。如目前已有一些企業為進一步提高機床本體精度,X、Y座標工作臺採用了直流或交流伺服電機作驅動單元直接驅動滾珠絲槓,同時採用了帶螺距補償功能的全閉環控制,可以利用數控系統對機床的定位精度誤差進行補償和修正。在保證精度的前提下,減小因長期使用而導致的加工精度下降,延長機床的使用壽命。運絲系統方面採用特殊(大多數採用金剛石)電極絲保持器,保持電極絲的相對穩定,減小加工過程中電極絲的張力變化。冷卻系統方面改變常用的粗放冷卻方式,採取多級過濾並對介電常數等關鍵引數加以控制,確保精加工的順利進行。控制軟體方面提供開放的加工引數資料庫,可以根據材料的質地、厚度、粗糙度等條件選擇對應的加工引數。相信經過我們的努力,多次切割技術將會更加完善,往復走絲電火花線切割加工技術也將得到更好的應用和發展。

    往復走絲電火花線切割機採用多次切割技術後,雖加工質量有明顯提高,但它仍然屬於高速走絲電火花線切割機的範疇,切割精度和光潔度仍與低速走絲機存在較大差距,且精度和光潔度的保持性也需要進一步提高。“中走絲機”具有結構簡單、造價低以及使用消耗少等特點,因此也有其生存的空間,目前執行的標準仍然是高速走絲機的相關標準,因此生產企業在對使用者的宣傳上要注意,一定要實事求是。

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