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高速走丝电火花线切割机专题1——多次切割技术的发展

高速走丝电火花线切割机专题1——多次切割技术的发展

  • 分类:技术展品
  • 作者:
  • 来源:
  • 发布时间:2007-11-27 17:48
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【概要描述】

高速走丝电火花线切割机专题1——多次切割技术的发展

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  高速走丝电火花线切割机专题1——多次切割技术的发展

  http://www.CHINA-NTM.com 技术交流  2007年11月27日
 
  多次切割技术是解决电火花线切割机加工速度与加工表面质量的矛盾、获得较高综合工艺效果的有效办法。该技术在低速走丝电火花线切割机(以下简称“低速走丝机”)上得到了较好的应用,而要在高速走丝电火花线切割机(以下简称“高速走丝机”)上实现多次切割,应具备以下条件:① 按国家相关标准严格控制机床的制造精度,提高走丝系统的稳定性,使前后二次切割轨迹完全一致;② 采用高耐磨性的导向装置,控制电极丝的空间形位变化,且导向装置离工件表面越近越好;③ 采取有效措施控制往返切割条纹的产生;④ 根据多次切割的需要,重新设计制作高频脉冲电源和跟踪控制系统;⑤ 合理设置粗切割、精修和精微修光的脉冲参数、加工轨迹补偿量、电极丝移动方式及其移动速度等,并开发相应的多次切割软件。
  多次切割技术可以明显提高高速走丝机的加工质量,解决一次切割时的材料变形影响,提高加工精度,获得较低的表面粗糙度,消除往返切割条纹,并保证一定的切割速度。如上海大量电子设备有限公司试验时的总平均切割速度已达到30 mm2/min以上,即第一次切割速度为120 mm2/min,第二次切割速度为70~80 mm2/min,第三次切割速度在90~100 mm2/min。而苏州新火花机床公司四次切割的总平均速度已达到40 mm2/min。
  目前,高速走丝机的多次切割技术有了长足的发展,加工质量的明显提高引起了众多制造商和用户的注意,并逐步被称之为“中走丝机”。所谓“中走丝机”并非指走丝速度介于高速与低速之间,而是指加工质量介于高速走丝机与低速走丝机之间。因而可以说,用户所说的“中走丝机”,实际上是指那些能实现无条纹切割和多次切割的往复走丝电火花线切割机。
  积极采用和推广多次切割技术,是解决高速走丝机加工质量问题的有效途径,有助于推动高速走丝电火花线切割技术的持续发展。但不是所有的高速走丝机都能进行多次切割,或者说不是所有的高速走丝机采用多次切割技术后都能获得好的工艺效果。只有那些制造精度高,并在诸方面创造了多次切割条件的高速走丝机才能进行多次切割和无条纹切割,并获得显著的工艺效果。高速走丝机采用多次切割技术后,虽加工质量有明显提高,但当前的切割速度仍旧偏低,不能满足用户的需要,有待于我们继续努力。
  (上海交通大学国家模具CAD工程研究中心李明辉教授)
  借鉴低速走丝机的多次切割工艺,我公司自主研发了智能型多次切割机,进行一割多修,变丝速、变加工参数、变加工电流,明显提升了加工效果,加工表面粗糙度为Ra 1.25~1.60 μm,综合加工效率为40~50 mm2/min,加工精度为≤0.01 mm。
  采用低丝速修刀,钼丝抖动引起的干扰降低,有利于提高加工精度。通过修刀也能提高工件表面加工后的质量指标,如变质层、蚀除层厚度减小,表面硬度、表面粗糙度由于窄脉宽小电流加工,也会出现不同程度的提高。
  多次切割加工要提高加工工艺指标,必须严格贯彻电火花线切割机的有关技术标准,提高机床的制造水平,特别是提高机床的定位精度和重复定位精度。在较低丝速下进行修刀,钼丝抖动对工作精度的影响减少,工作台本身的位置精度直接影响加工精度。达到电火花线切割机精度国家标准的机床能够明显提高加工精度。为了提高机床精度,同时也可采取提高丝杠精度等级、进行螺距补偿或者闭环控制等措施。
  多次切割加工对于大部分端子模、冲压模的凹模,加工效果明显,无论精度、粗糙度均有明显提升,操作也比较简单。对于凸模加工,工艺性较强,操作经验很重要,有些体积大、材料厚的凸模加工还有待积累加工经验。
  (苏州工业园区江南赛特数控设备有限公司戴宪光副总经理)
  长期以来,大家一直在探索如何进一步提高高速走丝机的加工指标,由于受到其往复走丝结构性的制约,进展非常迟缓,很难突破。近年来,多次切割技术走出实验室,趋向实用化,这不仅使单项加工指标有明显提高,而且综合性的实用指标也有所突破,例如在保证Ra 1.2~1.6 μm时,三刀加工的总效率也可达到40~50 mm2/min.,用户就接受和欢迎这类产品。
  我们认为,这类具有多次切割功能的“中走丝机”将有一定的客户群,毕竟用户增加的设备购置成本不多,却可以显著降低加工表面粗糙度,还保持了较高的加工效率,与低速走丝机相比,使用成本低廉得多。但目前水平的“中走丝机”还存在一些问题,所做的一些改进工作也是初步的,这意味着还有很大发展空间。在进一步解决机床本身的精度、重复定位精度及保持性问题的同时,在精细规准的脉冲电源产生和传输、运丝的稳定和丝张力的控制、伺服跟踪和工作液等方面,大家也在进行不断的探索和试验,着手攻克难题。相信经过一段时间的努力,新一代的“中走丝机”产品将会推向市场。
  (杭州华方数控机床有限公司张旭东总经理)
  多次切割是数控高速走丝电火花线切割机的重要发展方向,目的是为了获得良好的加工效果。结合本公司产品的情况,我们认为必须在以下几方面展开深入研究:
  (1)脉冲电源方面:提高一次加工的切割速度,宜稳定在150 mm2/min.以上,尽量减小电极丝损耗,保证加工件的精度,解决好这方面问题,为多次切割奠定基础。同时提供性能良好的精加工脉冲电源。
  (2)变频伺服方面:提供适合粗、精加工的伺服模式,满足不同加工对象的加工要求,与电规准合成将伺服参数写入加工参数数据库。
  (3)运丝系统方面:采用特殊电极丝保持器,保持电极丝的相对稳定,减小加工过程中电极丝的张力变化。
  (4)机床本体方面:进一步提高机床本体精度,可采取加入螺距补偿,有必要时可采用半闭环乃至全闭环控制方式。
  (5)冷却系统方面:改变常用的粗放冷却方式,采取多级过滤并对介电常数等关键参数加以控制,确保精加工的顺利进行。
  (6)控制软件方面:提供开放的加工参数数据库,可以根据材料的质地、厚度、粗糙度等条件选择对应的加工参数。
  (苏州三光科技有限公司周大农副总经理)
  本世纪初,国内有数家生产企业实现了在高速走丝机上的多次切割加工(该类机床被俗称为“中走丝机”),较大地提高了高速走丝机的工艺水平,且由于该类机床具有较高的性价比而逐步被广大中小企业用户所接受。对于“中走丝机”而言,使用过程中的运行成本并未增加,但切割的工艺指标尤其是切割表面粗糙度却有较大幅度降低。但该类机床的切割精度仍与低速走丝机存在较大差距,且精度的保持性也需要进一步提高。究其原因在于:“中走丝机”虽然对现有高速走丝机的运丝系统进行了改进,但其基本结构仍然没有质的变化,电极丝空间位置的精度由于运丝系统的刚性和精度保持性问题仍需要进一步改善。由于电极丝的重复使用,在切割过程中必然存在电极丝的损耗,从而影响放电间隙并最终降低切割精度。此外,有关理论修正量与实际修正量的差异与规律及高速走丝机是否是间隙放电等涉及放电机理方面的问题还有待于进一步探索。
  (南京航空航天大学机电工程学院刘志东副教授)
  “中走丝机”应该是具有多次切割功能的高性能往复走丝电火花线切割机。它仍然属于高速走丝电火花线切割机的范畴,执行的标准应是高速走丝机的相关标准。多次切割是一项综合性的技术,它涉及到机床的数控精度、脉冲电源、工艺数据库、走丝系统、工作液及大量的工艺问题,并不是简单地在高速走丝机上加上一套运丝变频调速系统即可实现的,因此我们的生产企业必须充分注意到这个问题,一定要按系统工程来做。多次切割技术的应用给高速走丝机带来了希望,我们的企业一定要把握好这一机会,真正把这一技术用好,把这一产品做好。“中走丝机”具有它的特点,因此也有其生存的空间,但与低速走丝机相比,在加工效率、精度、表面质量等方面存在比较明显的差距,生产企业在对用户的宣传上要注意,一定要实事求是。相信经过我们的努力,多次切割技术将更加完善,往复走丝电火花线切割加工技术也将得到更好的应用和发展。
  (苏州电加工机床研究所叶军所长)

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