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淺析線切割機(jī)床之共性技術(shù)和特色技術(shù)

電火花線切割技術(shù)在電加工領(lǐng)域里發(fā)展zui順，幾乎沒有競爭對(duì)手。該項(xiàng)技術(shù)的核心是加工精度高，表面質(zhì)量好和應(yīng)用范圍廣，而效率，用戶已相當(dāng)滿意了。

1加工精度

    與加工相關(guān)的因素很多，大致可分為機(jī)床因素和非機(jī)床因素。展臺(tái)上*品牌機(jī)在機(jī)床機(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*的水準(zhǔn)。機(jī)無例外全都采用光柵尺全閉環(huán)系統(tǒng)，整機(jī)剛性得到普遍重視，而且隨著進(jìn)給絲杠的加粗，傳動(dòng)剛度也有大幅度提高。瑞士阿奇公司還采用三維補(bǔ)償，機(jī)床的幾何精度有很大的改善。今天繼續(xù)改進(jìn)的重點(diǎn)放在克服機(jī)床熱變形方面，用熱平衡、熱對(duì)稱、熱隔離等各種措施減小機(jī)床熱源和室溫波動(dòng)對(duì)機(jī)床幾何精度的影響。普遍用恒溫的工作液冷卻立柱、上下機(jī)架、工作臺(tái)面、工件，整機(jī)用機(jī)殼包嚴(yán)，形成隔離的小恒溫室?？梢哉f線切割機(jī)的幾何精度和坐標(biāo)磨床已*相當(dāng)了。說到脈沖電源和伺服控制的精度，可能中國用戶還沒有清楚的概念。的確在機(jī)床驗(yàn)收中就沒有這個(gè)項(xiàng)目。所以一些低檔機(jī)就可在這方面鉆空子，而品牌機(jī)的優(yōu)勢就在于此。它們的主機(jī)可以海外生產(chǎn)，但電柜一定是在總部封閉式運(yùn)作。它們以長期的技術(shù)積累，先進(jìn)的品質(zhì)管理和制造能力，從體系的高度保證各功能部件性能的穩(wěn)定和相互間的協(xié)調(diào)一致，而這些方面都是我們知之甚少急需補(bǔ)課的核心技術(shù)。

    影響加工精度的非機(jī)床因素，例如操作人員的素質(zhì)，人為的誤操作等現(xiàn)在能用強(qiáng)大的工藝數(shù)據(jù)庫和智能控制來消除。例如阿奇公司有FORMALCHECK功能用來確認(rèn)輸入數(shù)據(jù)是否遺漏。但看不見測不了的工件材料內(nèi)應(yīng)力誰都沒有辦法考慮，所以加工工件的尺寸和形狀與達(dá)到的加工精度---表面輪廓度TKM關(guān)系密切。各家所言可達(dá)到的加工精度是指對(duì)給定尺寸和形狀的樣件切割。例如高40mm，對(duì)邊尺寸30mm的六棱柱體樣件，就是指相對(duì)名義尺寸30mm的偏差，上中下三個(gè)截面共9個(gè)數(shù)據(jù)。注意這里要求的是尺寸，要保證小間隙精密沖模的配合及互換性必須這樣要求。瑞士阿奇公司的EXCELLENCE的TKM就可以達(dá)到3µ;m（相對(duì)名義尺寸±1.5µ;m）,這和美國莫爾（Moore）公司開發(fā)的450CPW/ATC坐標(biāo)磨床的指標(biāo)*一樣。此外，由于角部配合間隙對(duì)沖模的壽命和沖件的毛刺影響巨大，故普遍注意到有沒有角部過切.目前品牌機(jī)尖角和小圓角精度可達(dá)到1-2µ;m。

    表面質(zhì)量，主要是指加工硬質(zhì)合金沖模時(shí)電解作用下鈷的溶解和表面微觀裂紋造成刃口過早磨損。現(xiàn)在都已采用平均電壓為零的交流脈沖電源，電解的破壞已將到zui低程度。此外，由于脈沖電源的改進(jìn)，普遍采用高峰值，如三菱電機(jī)聲稱已達(dá)到1000A，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，開裂的現(xiàn)象大為減少?？梢哉J(rèn)為今天線切割的硬質(zhì)合金沖模刃口的耐磨性和磨削沒有什么不同。夏米爾公司聲稱表面變質(zhì)層厚僅1µ;m，而且沒有微觀裂紋。

    由于窄脈沖高峰值脈沖電源的出現(xiàn)，加上走絲系統(tǒng)，伺服進(jìn)給系統(tǒng)不斷改進(jìn)和考慮了很多工作狀態(tài)因素---噴嘴形式，和工件間距離，精修是否在切縫中等等，有針對(duì)性地設(shè)置規(guī)準(zhǔn)逐檔減小加工間隙和加工面內(nèi)凹，故達(dá)到同樣的精度和表面粗糙度的切割次數(shù)大大減少，這樣不但加工效率高，電極消耗少，而且切割中偏移量小，形狀精度也明顯提高。

2專家系統(tǒng)

    品牌機(jī)都有成套的專家系統(tǒng)，盡管稱呼各不相同，但功能大同小異。首先是工藝專家系統(tǒng)，按加工要求給出成套參數(shù)。水平的高低看考慮的范圍大小，一般應(yīng)包括常用電極絲牌號(hào)和相應(yīng)的工件材料。近來還提供如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)先的加工策略來生成各自的規(guī)準(zhǔn)。在規(guī)準(zhǔn)選擇無誤的情況下都有一個(gè)放電專家系統(tǒng)來應(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，得到不斷絲穩(wěn)定加工?，F(xiàn)在臺(tái)階形切割水平有了普遍提高。曾經(jīng)五花八門的轉(zhuǎn)角策略，如今已殊途同歸，形成轉(zhuǎn)角專家:系統(tǒng)采取逐步改變加工參數(shù)，等電極絲的滯后彎曲消失后在轉(zhuǎn)彎，而且在精加工轉(zhuǎn)彎時(shí)也注意到角部修整量的大小和放電點(diǎn)實(shí)際移動(dòng)速度變化造成角部加工間隙的變化。當(dāng)然這種不改變加工軌跡的轉(zhuǎn)角專家系統(tǒng)在保證角部精度的同時(shí)，要犧牲一些加工效率，用戶可以在精度和效率之間取一滿意的這種方案。當(dāng)然也有例外，瑞士阿奇公司藝高膽大，它在充分試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，也可采用變軌跡角部粗加工，不降低效率也不過切。

3自動(dòng)穿絲

    自動(dòng)穿絲近來都有很大進(jìn)展，普遍采用了穿絲前的退火工序，剪刀不見了，退火后局部過熱拉斷，這樣電極絲直徑變細(xì)、變硬、變尖，穿絲噴水嘴亦變小，水柱更有力，水池中穿絲、切縫中穿絲與穿絲孔僅0.05mm間隙的穿絲都有很高的成功率，穿絲前的孔搜索，穿過后自動(dòng)尋找脫離短路的位置，這些功能都配齊全了?，F(xiàn)在各家都在打擂臺(tái)，比誰穿得快，有10-20s的不等，但工況都不太清楚，誰zui快無從評(píng)說，但總的說來比以前快多了。由于這部分結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，改進(jìn)十分頻繁，自診斷、自清洗保養(yǎng)的功能增加不少。

    這次展會(huì)上的亮點(diǎn)應(yīng)是瑞士夏米爾公司的ROBOFIL 2030S1-TW線切割加工中心。它能夠在45s內(nèi)實(shí)現(xiàn)ø;0.25mm和ø;0.1mm電極絲之間的轉(zhuǎn)換。如果車間里有30%的模具需要小內(nèi)角和窄縫，只要增加10%的投資，就可以得到40%的回報(bào)。因?yàn)樵摍C(jī)床的兩種電極絲*處在各自*工況下待命，故自動(dòng)轉(zhuǎn)換中無需操作者介入，從而保證了機(jī)床的連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)。一般用ø;0.25mm的電極絲粗加工兩次，換ø;0.1mm的細(xì)絲精加工3次，并完成清角和窄縫。在無芯加工的場合下，可先用ø;0.25mm粗絲完成型孔的電火花銑削，去除所有的材料，效率高，也不必消耗昂貴的細(xì)絲，可節(jié)省可觀的成本。同樣在用細(xì)絲完成微細(xì)型孔加工后，可用粗加工導(dǎo)柱孔或銷孔。這種雙絲系統(tǒng)動(dòng)作并不復(fù)雜，走絲路程并沒有變化，只是外加一個(gè)粗絲庫，每根傳動(dòng)軸上有兩個(gè)導(dǎo)絲輪，用拉鍵和剎車來選擇哪一套走絲系統(tǒng)工作，兩個(gè)可擺動(dòng)的導(dǎo)絲管共用一套V型金剛石導(dǎo)向器，導(dǎo)向器在轉(zhuǎn)一個(gè)角度后可以補(bǔ)償其磨損重復(fù)使用。自動(dòng)換絲的想法并不是今天才有，只應(yīng)為線切割的走絲系統(tǒng)本來結(jié)構(gòu)就十分復(fù)雜，要不是5年來夏米爾在設(shè)計(jì)上做了一系列重大改進(jìn)，雙線系統(tǒng)是不可能成功的。在這次展會(huì)上三菱電機(jī)和牧野都介紹了自己高性能的走絲系統(tǒng)，可以估計(jì)雙線系統(tǒng)必將成為其下一個(gè)攻克的目標(biāo)。

    TW系統(tǒng)并不限制應(yīng)用范圍，該機(jī)床只要換上相應(yīng)附件，同樣可以用ø;0.03mm、0.05mm、0.07mm的電極絲進(jìn)行微細(xì)加工，也可在錐度專家系統(tǒng)的控制下完成精密的±30°的大錐度切割。