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數控低速走絲電火花線切割加工技術淺析

數控低速走絲電火花線切割機的技術進步及市場發展都很快，在業內引起了越來越廣泛、密切的關注，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進步

1.1 加工表面質量日臻完善
（1）納秒級大峰值電流脈沖電源技術
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，變質層增厚，內應力加大，易產生裂紋。而脈寬小到一定值時，作用時間極短，形成氣化加工，可以減小變質層厚度，改善表面質量，減小內應力，避免裂紋產生。
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工作液。水有一定的導電性，即使經過去離子處理，降低電導率，但還有一定的離子數量。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，并使硬質合金材料中的結合劑—鈷成離子狀態溶解在水中，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，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，可使表面變質層控制在1μm以下，避免硬質合金材料中鈷的析出溶解，保證硬質合金模具的壽命。
測試結果表明，防電解電源加工硬質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于機械磨削加工。
1.2 切割精度日益提高
（1）多次切割技術
多次切割技術是提高低速走絲電火花線切割加工精度及表面質量的根本手段。它是設計制造技術、數控技術、智能化技術、脈沖電源技術、精密傳動及控制技術的科學整合。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量。原來為達到高質量的表面，多次切割的次數需高達7～9次，現在只需3～4 次。
瑞士阿奇夏米爾公司開發的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）拐角加工技術不斷優化完善
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拐角處理策略。如：改變走絲路徑；改變加工速度（薄板）；自動調節水壓；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
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，被認為對厚件加工意義重大。
（4）機床結構更加精密
為了保證高精度的加工，采用了許多技術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。響應度高，精密定位可實現0.1μm當量的控制，進給無振動，無噪音，提高放電頻率，保持穩定放電，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、立柱移動結構，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，閉環電極絲張力控制。⑦高精度對刀：采用電壓調制對刀電源。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，各制造企業都花大力氣進行細絲切割技術的研究。目前世界主要電加工機的制造企業都可以采用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及檢測、控制、抗干擾技術的發展，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，自動調整加工參數，防止斷絲，達到該狀態的zui高加工效率。
（4）雙絲自動交換技術
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。總體可節省30%～50%的切割時間。
（5）快速自動穿絲技術
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。