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邀您一起討論關(guān)于慢走絲加工技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀
發(fā)布時(shí)間：2020-08-04
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邀您一起討論關(guān)于慢走絲加工技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀
隨著精密、復(fù)雜、長(zhǎng)壽命沖壓模具制造精度及表面質(zhì)量要求的不斷提高，快走絲加工技術(shù)已不能適應(yīng)精密模具的制造要求，這種現(xiàn)狀促進(jìn)了慢走絲加工技術(shù)的迅速發(fā)展，其各方面工藝指標(biāo)已達(dá)到了相當(dāng)高的水平，是其它加工技術(shù)不可替代的。
1. 慢走絲技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀
（1）加工精度提高
多次切割技術(shù)是提高慢走絲加工精度及表面質(zhì)量的根本手段。一般是通過(guò)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。
由于在切割拐角時(shí)電極絲的滯后，會(huì)造成角部塌陷。為了提高拐角切割精度，采取了更多的動(dòng)態(tài)拐角處理策略。如：自動(dòng)改變加工速度、自動(dòng)調(diào)節(jié)水壓、控制加工能量等。
先進(jìn)的慢走絲加工機(jī)床采用的高精度精加工回路，是提高加工工件平直度的有效技術(shù)，使厚件加工的精度得到提高；為了進(jìn)行小圓角、窄縫、窄槽及微細(xì)零件的微精加工，數(shù)控低速走絲電火花線切割機(jī)床可以采用0.02～0.03 ㎜的電極絲進(jìn)行切割。
為了保證高精度的加工，機(jī)床的機(jī)械精度、脈沖電源精度、伺服控制精度（包括對(duì)機(jī)械運(yùn)動(dòng)、脈沖參數(shù)、走絲系統(tǒng)和工作液系統(tǒng)的控制）都已達(dá)到極高的水準(zhǔn)。采用水溫冷卻裝置，使機(jī)床內(nèi)部溫度與水溫相同，減小了機(jī)床的熱變形；采用閉環(huán)數(shù)字交(直)流伺服控制系統(tǒng)，確保優(yōu)良的動(dòng)態(tài)性能和高定位精度，加工精度可控制在若干微米以內(nèi)，精密定位可實(shí)現(xiàn)0.1μm當(dāng)量的控制；采用浸入式加工，降低工件熱變形；電機(jī)伺服，閉環(huán)電極絲張力控制；采用電壓調(diào)制對(duì)刀電源實(shí)現(xiàn)高精度對(duì)刀，對(duì)刀精度可達(dá)0.002 ㎜，不損傷工件，不論干濕。
（2）表面質(zhì)量日臻完善
先進(jìn)的慢走絲加工機(jī)床采用平均電壓為零的無(wú)防電解脈沖電源，電解的破壞已降到較低程度。此外，由于脈沖電源的改進(jìn)，普遍采用高峰值，窄脈寬（微秒級(jí)），材料大多數(shù)為氣相拋出，帶走了大量的熱，工件表面溫度就上不去，開(kāi)裂的現(xiàn)象大為減少；不僅加工效率高，而且使表面質(zhì)量大提高。采用無(wú)電解電源進(jìn)行電火花線切割加工，可使表面變質(zhì)層控制在2μm以下。切割的硬質(zhì)合金沖模刃口的耐磨性和磨削沒(méi)有什么不同，甚至優(yōu)于機(jī)械磨削加工，越來(lái)越多的零件加工“以割代磨”。
（3）加工效率提升
由于納秒級(jí)大峰值電流脈沖電源技術(shù)及檢測(cè)、控制、抗干擾技術(shù)的發(fā)展，慢走絲加工機(jī)床的加工效率也在不斷提高，當(dāng)前先進(jìn)的慢走絲加工機(jī)床的加工效率可達(dá)500㎜2/min。較大厚度工件的加工效率有實(shí)際意義的技術(shù)提升，如切割300 ㎜厚的工件時(shí)，加工效率可達(dá)170㎜2/min。對(duì)于厚度變化工件的加工，通過(guò)自動(dòng)檢測(cè)加工件的厚度，自動(dòng)調(diào)整加工參數(shù)，防止斷絲，達(dá)到該狀態(tài)的加工效率。
另外，先進(jìn)慢走絲加工機(jī)床推出的快速自動(dòng)穿絲技術(shù)，自動(dòng)穿絲時(shí)間＜15 s提高了加工操作的效率；推出的雙絲自動(dòng)交換技術(shù)，能采用0.20～0.02 ㎜的電極絲自動(dòng)進(jìn)行雙絲切換加工。采用粗絲進(jìn)行一次切割，一般絲徑為0.25 ㎜，以提高加工效率，并可無(wú)芯切割；然后采用細(xì)絲進(jìn)行修整，一般采用0.10 ㎜的細(xì)絲，切割出小圓角，并可提高精度，總體可節(jié)省30%～50%的切割時(shí)間。
（4）自動(dòng)化、智能化及信息化的發(fā)展
加工過(guò)程中，為了減少人的干預(yù)，保證達(dá)到預(yù)期的工藝指標(biāo)，慢走絲加工的自動(dòng)化、智能化及信息化取得了相應(yīng)的發(fā)展。
慢走絲加工機(jī)床完備的工藝專(zhuān)家系統(tǒng)按加工要求給出成套參數(shù)。不僅包括常用電極絲牌號(hào)和相應(yīng)的工件材料，還提供了如PCD、PCBN等特殊材料的加工參數(shù)，可依據(jù)上下噴嘴是否與工件接觸，距離多大，是在切風(fēng)中精修，還是敞開(kāi)面精修，精度、表面粗糙度和效率哪一項(xiàng)優(yōu)先的加工策略來(lái)生成各自的規(guī)準(zhǔn)；放電專(zhuān)家系統(tǒng)應(yīng)付切割中的隨機(jī)因素，在切入、切出、截面變化、中心切割、接近邊緣切割、大截面高速切割等情況下，在加工過(guò)程中運(yùn)用自適應(yīng)控制策略及自動(dòng)化控制功能，得到不斷絲穩(wěn)定高效加工。
自動(dòng)無(wú)孔探測(cè)功能也很實(shí)用，自動(dòng)跳步加工時(shí)，如果預(yù)孔被忘記打出或孔位偏移，機(jī)床就會(huì)自動(dòng)移到下一個(gè)預(yù)孔上，這樣可防止在無(wú)人操作加工時(shí)停機(jī)，在穿好絲之后發(fā)生短路時(shí)，可自動(dòng)搜尋消除短路的位置，提高了連續(xù)無(wú)人操作運(yùn)轉(zhuǎn)的可靠性。
隨著精密、復(fù)雜、長(zhǎng)壽命沖壓模具制造精度及表面質(zhì)量要求的不斷提高，快走絲加工技術(shù)已不能適應(yīng)精密模具的制造要求，這種現(xiàn)狀促進(jìn)了慢走絲加工技術(shù)的迅速發(fā)展，其各方面工藝指標(biāo)已達(dá)到了相當(dāng)高的水平，是其它加工技術(shù)不可替代的。
1. 慢走絲技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀
（1）加工精度提高
多次切割技術(shù)是提高慢走絲加工精度及表面質(zhì)量的根本手段。一般是通過(guò)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。
由于在切割拐角時(shí)電極絲的滯后，會(huì)造成角部塌陷。為了提高拐角切割精度，采取了更多的動(dòng)態(tài)拐角處理策略。如：自動(dòng)改變加工速度、自動(dòng)調(diào)節(jié)水壓、控制加工能量等。
先進(jìn)的慢走絲加工機(jī)床采用的高精度精加工回路，是提高加工工件平直度的有效技術(shù)，使厚件加工的精度得到提高；為了進(jìn)行小圓角、窄縫、窄槽及微細(xì)零件的微精加工，數(shù)控低速走絲電火花線切割機(jī)床可以采用0.02～0.03 ㎜的電極絲進(jìn)行切割。
為了保證高精度的加工，機(jī)床的機(jī)械精度、脈沖電源精度、伺服控制精度（包括對(duì)機(jī)械運(yùn)動(dòng)、脈沖參數(shù)、走絲系統(tǒng)和工作液系統(tǒng)的控制）都已達(dá)到極高的水準(zhǔn)。采用水溫冷卻裝置，使機(jī)床內(nèi)部溫度與水溫相同，減小了機(jī)床的熱變形；采用閉環(huán)數(shù)字交(直)流伺服控制系統(tǒng)，確保優(yōu)良的動(dòng)態(tài)性能和高定位精度，加工精度可控制在若干微米以內(nèi)，精密定位可實(shí)現(xiàn)0.1μm當(dāng)量的控制；采用浸入式加工，降低工件熱變形；電機(jī)伺服，閉環(huán)電極絲張力控制；采用電壓調(diào)制對(duì)刀電源實(shí)現(xiàn)高精度對(duì)刀，對(duì)刀精度可達(dá)0.002 ㎜，不損傷工件，不論干濕。
（2）表面質(zhì)量日臻完善
先進(jìn)的慢走絲加工機(jī)床采用平均電壓為零的無(wú)防電解脈沖電源，電解的破壞已降到較低程度。此外，由于脈沖電源的改進(jìn)，普遍采用高峰值，窄脈寬（微秒級(jí)），材料大多數(shù)為氣相拋出，帶走了大量的熱，工件表面溫度就上不去，開(kāi)裂的現(xiàn)象大為減少；不僅加工效率高，而且使表面質(zhì)量大提高。采用無(wú)電解電源進(jìn)行電火花線切割加工，可使表面變質(zhì)層控制在2μm以下。切割的硬質(zhì)合金沖模刃口的耐磨性和磨削沒(méi)有什么不同，甚至優(yōu)于機(jī)械磨削加工，越來(lái)越多的零件加工“以割代磨”。
（3）加工效率提升
由于納秒級(jí)大峰值電流脈沖電源技術(shù)及檢測(cè)、控制、抗干擾技術(shù)的發(fā)展，慢走絲加工機(jī)床的加工效率也在不斷提高，當(dāng)前先進(jìn)的慢走絲加工機(jī)床的加工效率可達(dá)500㎜2/min。較大厚度工件的加工效率有實(shí)際意義的技術(shù)提升，如切割300 ㎜厚的工件時(shí)，加工效率可達(dá)170㎜2/min。對(duì)于厚度變化工件的加工，通過(guò)自動(dòng)檢測(cè)加工件的厚度，自動(dòng)調(diào)整加工參數(shù)，防止斷絲，達(dá)到該狀態(tài)的加工效率。
另外，先進(jìn)慢走絲加工機(jī)床推出的快速自動(dòng)穿絲技術(shù)，自動(dòng)穿絲時(shí)間＜15 s提高了加工操作的效率；推出的雙絲自動(dòng)交換技術(shù)，能采用0.20～0.02 ㎜的電極絲自動(dòng)進(jìn)行雙絲切換加工。采用粗絲進(jìn)行一次切割，一般絲徑為0.25 ㎜，以提高加工效率，并可無(wú)芯切割；然后采用細(xì)絲進(jìn)行修整，一般采用0.10 ㎜的細(xì)絲，切割出小圓角，并可提高精度，總體可節(jié)省30%～50%的切割時(shí)間。
（4）自動(dòng)化、智能化及信息化的發(fā)展
加工過(guò)程中，為了減少人的干預(yù)，保證達(dá)到預(yù)期的工藝指標(biāo)，慢走絲加工的自動(dòng)化、智能化及信息化取得了相應(yīng)的發(fā)展。
慢走絲加工機(jī)床完備的工藝專(zhuān)家系統(tǒng)按加工要求給出成套參數(shù)。不僅包括常用電極絲牌號(hào)和相應(yīng)的工件材料，還提供了如PCD、PCBN等特殊材料的加工參數(shù)，可依據(jù)上下噴嘴是否與工件接觸，距離多大，是在切風(fēng)中精修，還是敞開(kāi)面精修，精度、表面粗糙度和效率哪一項(xiàng)優(yōu)先的加工策略來(lái)生成各自的規(guī)準(zhǔn)；放電專(zhuān)家系統(tǒng)應(yīng)付切割中的隨機(jī)因素，在切入、切出、截面變化、中心切割、接近邊緣切割、大截面高速切割等情況下，在加工過(guò)程中運(yùn)用自適應(yīng)控制策略及自動(dòng)化控制功能，得到不斷絲穩(wěn)定高效加工。
自動(dòng)無(wú)孔探測(cè)功能也很實(shí)用，自動(dòng)跳步加工時(shí)，如果預(yù)孔被忘記打出或孔位偏移，機(jī)床就會(huì)自動(dòng)移到下一個(gè)預(yù)孔上，這樣可防止在無(wú)人操作加工時(shí)停機(jī)，在穿好絲之后發(fā)生短路時(shí)，可自動(dòng)搜尋消除短路的位置，提高了連續(xù)無(wú)人操作運(yùn)轉(zhuǎn)的可靠性。
機(jī)床的CNC系統(tǒng)配以標(biāo)準(zhǔn)化機(jī)械接口，組成智能化的制造系統(tǒng)，通過(guò)3R系統(tǒng)或EROWA系統(tǒng)的機(jī)械手，可方便地實(shí)現(xiàn)工件（托盤(pán)）的自動(dòng)交換，配以專(zhuān)家系統(tǒng)及電極絲自動(dòng)交換技術(shù)，可以自動(dòng)完成全部加工過(guò)程。
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