電火花線切割機(jī)床

2.1  國(guó)外單向走絲電火花線切割機(jī)床

國(guó)外單向走絲電火花線切割機(jī)床的技術(shù)發(fā)展著重針對(duì)電火花線切割加工特點(diǎn)及應(yīng)用情況，在脈沖電源、自動(dòng)控制及主機(jī)結(jié)構(gòu)等影響線切割加工主要指標(biāo)的幾個(gè)關(guān)鍵功能部件有所創(chuàng)新，且在實(shí)用性、穩(wěn)定性、可靠性以及各功能模塊的自適應(yīng)控制性能等方面有所提升。

2.1.1  脈沖電源技術(shù)

高效電火花脈沖電源是單向走絲線切割機(jī)床的核心單元，高頻脈沖電源的自適應(yīng)控制策略的優(yōu)劣對(duì)單向走絲線切割的加工效率、加工精度以及加工表面粗糙度的影響至關(guān)重要。

在高效加工方面，國(guó)外各公司推出了各自的系列高效自適應(yīng)控制電源，強(qiáng)化自適應(yīng)能力、縮短放電時(shí)間，增大峰值電流的方法，優(yōu)化放電能量，脈寬僅幾十納秒，峰值電流1 000 A以上，形成氣化蝕除，表面質(zhì)量大大提高。日本三菱電機(jī)公司的FA系列機(jī)床采用高速V電源，用直徑0.25 mm的電極絲即可達(dá)到360 mm2/min的高效加工。日本牧野公司采用H.E.A.T高能量技術(shù)，在上/下噴水嘴不能貼緊工件的情況下，實(shí)現(xiàn)直徑0.25 mm電極絲120 mm2/min的高速加工，加工速度比以往提高了25%～75%。

在高精度加工方面，日本三菱電機(jī)公司的FA10S和FA20S ADVANCE床可選配V-PACKAGE高速電源，裝備了新開(kāi)發(fā)的形狀控制電源（Digital-AEⅡ），通過(guò)控制上下進(jìn)電塊進(jìn)電能量的配比，對(duì)放電位置進(jìn)行控制，可有效減小加工零件的鼓肚或凹心，在粗、中、精加工中實(shí)現(xiàn)零件的高直線度。

在微細(xì)加工方面，日本三菱電機(jī)公司推出的超微細(xì)精加工電源（Digital-FS）,不用專門卡具，工件直接裝卡在工作臺(tái)上，可實(shí)現(xiàn)Ra0.03 μm的鏡面加工（硬質(zhì)合金材料，10 mm厚），可實(shí)現(xiàn)直徑0.05 mm的細(xì)絲加工。日本牧野公司推出SPGII電源，實(shí)現(xiàn)油基放電加工，表面粗糙度可達(dá)Ra0.022 μm。瑞士阿奇夏米爾公司繼續(xù)推出其獨(dú)創(chuàng)的雙絲自動(dòng)交換技術(shù)，實(shí)施在一臺(tái)機(jī) 床上用不同直徑的電極絲進(jìn)行粗、精切割加工。粗加工時(shí)使用加工效率高的直徑0.2～0.25 mm的粗絲，精加工時(shí)自動(dòng)切換為適合于微細(xì)形狀加工的直徑0.02～0.15 mm的細(xì)絲，可將加工時(shí)間縮短30%～60%。

2.1.2.2  防止斷絲技術(shù)

偶發(fā)的電極絲斷絲現(xiàn)象是引起加工誤差甚至失敗的重要原因。日本三菱電機(jī)公司開(kāi)發(fā)的PM控制就是加工過(guò)程中實(shí)時(shí)檢測(cè)出工件厚度、工作液流通狀況，并按其自動(dòng)生成加工條件來(lái)控制加工能量，實(shí)現(xiàn)了變截面加工等加工環(huán)境下大速度的無(wú)斷絲加工。日本牧野公司UPV系列機(jī)床的PVG功能通過(guò)監(jiān)控放電脈沖加工情況，感應(yīng)探測(cè)異常電火花狀態(tài)，實(shí)時(shí)控制脈沖參數(shù)，使其處于不會(huì)導(dǎo)致斷絲的狀態(tài)。

2.1.3  其他實(shí)用功能

2.1.3.1  自動(dòng)穿絲功能

國(guó)外線切割機(jī)床全部配置了自動(dòng)穿絲機(jī)構(gòu)，穿絲成功率和自動(dòng)化程度都很高。自動(dòng)穿絲的可靠性是長(zhǎng)期無(wú)人檢測(cè)操作成功的關(guān)鍵。瑞士阿奇夏米爾公司的CUT系列機(jī)床設(shè)計(jì)了開(kāi)放式導(dǎo)嘴，即使絲徑非常細(xì)?。ㄖ睆?.03 mm），也能更加方便地通過(guò)導(dǎo)嘴。推出的智能穿絲系統(tǒng)在即使實(shí)際穿絲孔與編程穿絲孔稍有偏移的情況下，也能自動(dòng)探測(cè)所偏移的穿絲孔，自動(dòng)穿絲和修正加工起始點(diǎn)。

2.1.3.2  熱變形控制技術(shù)

隨著線切割機(jī)床加工精度越來(lái)越高，機(jī)床受環(huán)境溫度影響而產(chǎn)生的精度變化越顯重要。日本牧野公司在機(jī)床本體內(nèi)部，通過(guò)使機(jī)床內(nèi)部溫度與通過(guò)加工液冷卻裝置控制的加工液溫度相同，以降低本體鑄件的熱變形對(duì)機(jī)床精度的影響。并通過(guò)增加機(jī)床熱防護(hù)罩殼，使通過(guò)溫度控制的氣體在加工區(qū)內(nèi)循環(huán)，以保證整個(gè)機(jī)床避免因環(huán)境溫度影響而產(chǎn)生熱變形，有利于長(zhǎng)時(shí)間的加工以及高精度孔距加工。外部氣溫變化引起的機(jī)床軸偏移量能對(duì)X軸控制到1 .2 μm/3 ℃，Y軸控制到2.4 μm/3 ℃。瑞士阿奇夏米爾公司的CUT系列機(jī)床所有的散熱元件都是通過(guò)水循環(huán)進(jìn)行冷卻，包括脈沖電源和所有泵都配有各自的冷卻系統(tǒng)，這樣所有部件都得到熱穩(wěn)定性保護(hù)，有助于保證機(jī)床極高的精度。

2.1.3.3  節(jié)能和保護(hù)技術(shù)

為了控制生產(chǎn)成本，節(jié)約能源已成為很多用戶考慮的問(wèn)題。瑞士阿奇夏米爾公司CUT200機(jī)床的Econnwatt電力使用管理模塊，當(dāng)機(jī)床加工完成或中斷時(shí)，機(jī)床電源損耗會(huì)降低到較小。日本三菱電機(jī)公司的WARK UP模式是合理安排工作時(shí)間段的新節(jié)能控制模式，大幅度削減了電力消耗。

瑞士阿奇夏米爾公司機(jī)床的5個(gè)運(yùn)動(dòng)軸都通過(guò)ICP防撞系統(tǒng)進(jìn)行保護(hù)，可避免由編程錯(cuò)誤或誤操作引起的碰撞，該系統(tǒng)完全內(nèi)置于運(yùn)動(dòng)控制部件，可檢測(cè)出微小的異常力，并在工件或電極絲導(dǎo)向系統(tǒng)受損之前自動(dòng)停機(jī)，其機(jī)械能量吸收系統(tǒng)能有效防護(hù)速度3m/min的碰撞。

2.1.3.4  自動(dòng)化操作

隨著機(jī)床加工數(shù)據(jù)制作的自動(dòng)化、簡(jiǎn)易化、加工條件的自動(dòng)設(shè)定、自動(dòng)穿絲、自動(dòng)升降液槽、遠(yuǎn)程信息和報(bào)警傳遞、機(jī)床保養(yǎng)檢測(cè)信息提示，都極大地提高了線切割機(jī)床的自動(dòng)化運(yùn)行程度，減小了對(duì)操作者技術(shù)經(jīng)驗(yàn)的依賴。

2.1.3.5  人性化操作及其他

許多廠家不僅注重提升機(jī)床的加工性能，還從操作的方便性、安全性、節(jié)能等方面加以強(qiáng)化。比如日本牧野公司的SP系列機(jī)床采用雙片“V”型導(dǎo)絲嘴，日常維護(hù)只需幾分鐘即可完成，且清洗完成后不再需要進(jìn)行垂直度的矯正。

2.2  國(guó)內(nèi)單向走絲電火花線切割機(jī)床

國(guó)內(nèi)共有3家單位展出單向走絲電火花線切割機(jī)床，相對(duì)于上一次展會(huì)國(guó)內(nèi)數(shù)控單向走絲線切割機(jī)床的技術(shù)水平已有很大提升。蘇州電加工機(jī)床研究所有限公司展出的DK7632單向走絲電火花線切割機(jī)床，獲得國(guó)家“863”項(xiàng)目的支持；蘇州三光科技有限公司展覽的LB600單向走絲線切割機(jī)床和北京安德建奇數(shù)字設(shè)備有限公司展覽的AW310TA單向走絲線切割機(jī)床，都獲得國(guó)家科技重大專項(xiàng)的支持。通過(guò)對(duì)國(guó)家“863”項(xiàng)目和國(guó)家科技重大專項(xiàng)的實(shí)施，課題承擔(dān)單位在單向走絲電火花線切割技術(shù)上都取得了很大進(jìn)步。3家的單向走絲電火花線切割機(jī)床都達(dá)到了項(xiàng)目技術(shù)指標(biāo)要求，加工精度±2 μm、加工表面粗糙度Ra＜0.2 μm，高加工效率達(dá)350 mm2/min。其中LB600和AW310TA機(jī)床還配置了帶自動(dòng)穿絲系統(tǒng)，提升了國(guó)內(nèi)品牌數(shù)控單向走絲電火花線切割機(jī)床的自動(dòng)化技術(shù)水平。

2.3  國(guó)內(nèi)往復(fù)走絲電火花線切割機(jī)床

此次參展的往復(fù)走絲電火花線切割機(jī)床廠家有10多家，這只是線切割機(jī)床生產(chǎn)廠商的一部分。但這些廠家的展品代表了我國(guó)往復(fù)走絲電火花線切割機(jī)床的發(fā)展水平和特點(diǎn)，在市場(chǎng)方面占據(jù)往復(fù)走絲電火花線切割機(jī)床的中高端市場(chǎng)。

2.3.1  中高檔機(jī)床注重精度保持性

具有多次切割功能的往復(fù)走絲電火花線切割機(jī)床(中走絲電火花線切割機(jī)床)的推出，主要實(shí)現(xiàn)了對(duì)工件的多次切割，提高了加工效率、精度和工件的表面質(zhì)量，所以市場(chǎng)上的中走絲機(jī)床都為實(shí)現(xiàn)這3個(gè)主要的指標(biāo)而努力。為實(shí)現(xiàn)多次切割，現(xiàn)各個(gè)品牌的中走絲機(jī)床大多用變頻器控制絲筒電機(jī)進(jìn)行調(diào)速，以適應(yīng)切割過(guò)程中不同的運(yùn)絲速度。

許多廠家在部分機(jī)床上選用導(dǎo)軌和絲杠，伺服系統(tǒng)采用交流伺服，可以達(dá)到較高的定位控制精度。為使機(jī)床精度能長(zhǎng)期保持，定位高一點(diǎn)的機(jī)床都普遍采用“C”形機(jī)械結(jié)構(gòu)。

2.3.2  機(jī)床加工試件表面質(zhì)量趨于穩(wěn)定

參展的大多數(shù)機(jī)床加工試件的表面質(zhì)量可達(dá)到表面粗糙度Ra1.0～1.2 μm，個(gè)別廠家宣稱可達(dá)到Ra0.8 μm左右，但需要更多次切割，如北京凝華科技有限公司的機(jī)床需要切割次數(shù)大于4次以上。對(duì)于大多數(shù)機(jī)床，一般使用多為切割3次或4次。表面粗糙度這項(xiàng)指標(biāo)對(duì)于任一機(jī)床廠家已沒(méi)有優(yōu)勢(shì)，切割效果水平相當(dāng)。

2.3.3  機(jī)床切割效率水平不一

廠家在樣本標(biāo)明的大切割效率高低不一。有的公司機(jī)床可達(dá)180mm2/min，有的公司樣本標(biāo)明的大切割效率120 mm2/min。這一般是一個(gè)極限指標(biāo)，若用大切割效率加工試件，鉬絲的損耗也會(huì)相當(dāng)嚴(yán)重