1　快走絲(高速走絲)線切割加工技術(shù)的現(xiàn)狀

　　有我國特色的數(shù)控高速走絲電火花線切割加工技術(shù)自60年代末研制成功以來塘匣，經(jīng)過30年的不斷完善和發(fā)展，現(xiàn)已成為制造業(yè)中不可缺少的加工手段。目前氢熏，高速走絲線切割機的切割速度已由過去的20～40mm2/min普遍提高到100mm2/min以上，有的可達到260mm2/min粱宝，機床的加工精度為±0.01mm仲蔼，工件的表面粗糙度為Ra1.25～2.5μm,因而可滿足一般模具加工和其他復(fù)雜零件制造的要求。
　　隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展玖膨，對各類產(chǎn)品的制造要求越來越高些搅，對線切割加工技術(shù)也提出了更高的要求。國外(歐美赛邢、日本等)研究發(fā)展的數(shù)控低速走絲電火花線切割機為適應(yīng)對制造加工技術(shù)的要求乏呐，采用閉環(huán)數(shù)字交(直)流伺服控制系統(tǒng)，確保優(yōu)良的動態(tài)性能和高定位精度剥悟，加工精度可控制在若干微米以內(nèi)灵寺。同時機床具有數(shù)字自適應(yīng)控制電源、自動穿絲区岗、自動卸除廢料略板、短路自動回退等自動化技術(shù)，此外對電極絲張力和工作液壓力也可進行控制躏尉。由于使用了新技術(shù)并注重計算機軟件技術(shù)的更新和發(fā)展蚯根，低速走絲線切割機的工藝指標已達到了相當高的水平。即使對形狀復(fù)雜零件的加工胀糜，最高切割速度也可超過300mm2/min颅拦；尺寸精度可達到±2～5μm；表面粗糙度可達到Ra0.1～0.2μm(多次切割)教藻。機床的自動化程度高距帅，加工穩(wěn)定性好右锨，已向無人化加工發(fā)展。
　　由于高碌秸、低速走絲線切割加工采用不同的技術(shù)方案绍移，無論是機床的結(jié)構(gòu)，還是運絲系統(tǒng)或是加工條件都有很大的差異尖蚪。簡單地對比機床的加工性能未必十分恰當啤盯，但排除價格因素，與低速走絲線切割加工技術(shù)水平相比嫉簿，高速走絲線切割加工的精度抬而、功能、工藝指標封鹦、自動化程度等方面還有明顯的差距墓老。隨著科技的發(fā)展，對制造技術(shù)的要求越來越高晾游，高速走絲線切割機面臨相當嚴峻的形勢辽蚀，應(yīng)加快發(fā)展機床新技術(shù)，運用新工藝丽信，奮力趕上泳落。本文針對高速走絲線切割加工技術(shù)的發(fā)展趨勢，結(jié)合當前數(shù)控技術(shù)的發(fā)展物忠，進行了探討沙峻。

2　快走絲(高速走絲)線切割加工技術(shù)的發(fā)展趨勢

　　高速走絲線切割機由于受到電極絲損耗、機械部分的結(jié)構(gòu)與精度两芳、進給系統(tǒng)的開環(huán)控制、加工中工作液導(dǎo)電率的變化去枷、加工環(huán)境的溫度變化及本身加工的特點(如運絲速度快怖辆、振源比較多、導(dǎo)輪磨損大)等因素影響删顶，機床的加工精度有限竖螃。以目前機床的現(xiàn)狀，要在較短的時間內(nèi)與低速走絲線切割機在加工精度方面進行競爭逗余，困難是相當大的特咆，而且研究開發(fā)的代價也會很高，機床的制造成本將大幅度提高录粱，從現(xiàn)實和市場的角度來考慮都是不太適宜的腻格。因此，高速走絲線切割機的發(fā)展策略是揚長避短啥繁，以發(fā)展中低檔機床為主菜职，使機床向適當加工精度摊矮、良好的加工穩(wěn)定性和容易操作的方向發(fā)展，來滿足不斷發(fā)展的生產(chǎn)需要睬漩。目前市場上高速走絲線切割機最大的優(yōu)勢在于擁有良好的性能價格比影偶，機床的進一步發(fā)展必須以此為基本出發(fā)點，不能過分強調(diào)機床加工精度漫诬，而忽視機床性能價格比的因素确羹。如違背這一原則，機床制造商和用戶都難以接受胀垃。為在較短的時間內(nèi)癣偶，使高速走絲線切割機的加工性能有較大的提高，在今后的發(fā)展中應(yīng)優(yōu)先注意以下方面的研究径候。
2.1　基于PC的數(shù)控系統(tǒng)的開發(fā)
　　數(shù)控系統(tǒng)是數(shù)控機床的核心部分么养，其控制性能不僅直接影響機床加工的質(zhì)量和穩(wěn)定性，而且也是擴大機床加工范圍速袁、實現(xiàn)復(fù)雜加工的重要手段协固。目前，各國都非常重視數(shù)控技術(shù)的研究绳匀，將其作為實現(xiàn)制造技術(shù)突破性發(fā)展的一個重點芋忿。數(shù)控系統(tǒng)技術(shù)當前發(fā)展的一個重要趨勢是開放式數(shù)控系統(tǒng)。其含義是：數(shù)控系統(tǒng)的開發(fā)者在一個統(tǒng)一的體系結(jié)構(gòu)下開發(fā)自己的產(chǎn)品疾棵，該體系結(jié)構(gòu)是一個廣泛認可且透明的規(guī)范戈钢。這種結(jié)構(gòu)對電加工機床數(shù)控系統(tǒng)的重要性已非常明確了。
　　高速走絲線切割機要進一步發(fā)展是尔，必須擺脫單板機作為數(shù)控系統(tǒng)殉了，采用新的數(shù)控系統(tǒng)。根據(jù)目前國際上數(shù)控系統(tǒng)發(fā)展趨勢及PC的發(fā)展情況拟枚，應(yīng)開發(fā)和使用基于PC的數(shù)控系統(tǒng)薪铜。眾所周知，PC本身是插卡式結(jié)構(gòu)恩溅，是標準的開放式體系結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)隔箍。如高速走絲線切割機開發(fā)基于PC的數(shù)控系統(tǒng)，那將是國產(chǎn)高速走絲線切割機數(shù)控系統(tǒng)向開放式數(shù)控系統(tǒng)發(fā)展的一個有效方法脚乡。當前蜒滩，PC的價格持續(xù)下降，而性能和穩(wěn)定性不斷增強奶稠，使用PC不僅為高速走絲線切割機數(shù)控系統(tǒng)提供了優(yōu)越的硬件平臺绍掂，而且能保持機床性能價格比的優(yōu)勢。
　　目前國內(nèi)已有基于PC的高速走絲線切割機數(shù)控系統(tǒng)，但其主要功能是加工軌跡編程龄冀，機床加工控制功能還很不完善懒俊，沒有充分利用PC的資源。今后圆如，可在以下幾個方面開展工作：
　　(1)傳統(tǒng)的伺服進給控制系統(tǒng)多采用分立元件組成邏輯電路钮瘪，對放電狀態(tài)的檢測一般采用平均電壓法，這種方法的缺點是對放電間隙狀態(tài)的檢測不夠準確游颅，對放電開路狀態(tài)較敏感湿铃，而對正常放電和短路放電狀態(tài)響應(yīng)較慢，難以進行準確的進給跟蹤诞昧，因此加工的穩(wěn)定性差碉办。解決放電間隙的檢測必須對放電狀態(tài)進行分類統(tǒng)計，并建立控制模型步嘹，可采用單獨的芯片實現(xiàn)對放電間隙的檢測虐干，控制模型以軟件的形式存在于PC中，芯片與PC以RS 232接口或主板插卡的方式連接肘习。
　　(2)傳統(tǒng)的脈沖電源多為等頻的矩形和分組脈沖信號际乘，放電信號不隨放電加工中的間隙狀態(tài)而自適應(yīng)變化，加工效果差漂佩，因此研制數(shù)字自適應(yīng)脈沖電源的意義重大脖含，該電源可直接與PC相連接，獲得放電間隙狀態(tài)的信息投蝉，并根據(jù)一定的算法進行自適應(yīng)控制养葵。
　　(3)加工參數(shù)的優(yōu)化選取對高速走絲線切割加工也非常重要。長久以來瘩缆，高速走絲線切割的工藝數(shù)據(jù)庫和加工參數(shù)優(yōu)選功能為國內(nèi)機床制造商所忽略关拒，高速走絲線切割的工藝參數(shù)優(yōu)化及自動選取軟件將是新一代高速走絲線切割機必備的，同時基于PC的數(shù)控制系統(tǒng)可十分容易地將此軟件模塊進行集成庸娱。
　　(4)目前的高速走絲線切割機幾乎沒有教育培訓(xùn)功能夏醉，因此機床的操作培訓(xùn)難，機床的的使用性能依賴操作人員的水平涌韩，已是眾所皆知的問題，而基于PC的數(shù)控系統(tǒng)將充分利用目前PC日益成熟的多媒體技術(shù)匙杏，將為這一功能的實現(xiàn)提供良好的軟模朋、硬件基礎(chǔ)。
　　充分利用PC的資源來開發(fā)高性能的數(shù)控系統(tǒng)充陷，將是高速走絲線切割機的一個重要發(fā)展方向谆府。
2.2　人工智能(AI)技術(shù)的運用
　　智能化數(shù)控系統(tǒng)也是當前數(shù)控技術(shù)發(fā)展的另一個重要趨勢。由于在機床加工控制系統(tǒng)中使用了智能控制技術(shù)，機床自動如有經(jīng)驗的操作者一樣使加工過程持續(xù)灯趁、穩(wěn)定裙靶、優(yōu)化地進行。人工智能技術(shù)也成功地運用到加工參數(shù)的設(shè)定稼炉、加工程序的生成犹喜、工件位置的測定及加工結(jié)果的測量等整個機床操作過程，大大地提高了機床的加工性能和自動化程度草嫉，降低了對操作者的要求阎敬，使非熟練操作者也能取得熟練操作者的加工效果。且人工智能技術(shù)多以計算機軟件的形式存于主控系統(tǒng)症慰，因此研究開發(fā)的成本低魄帽，而且功能易于擴展、使用靈活凯傲、更新的速度快犬辰，在當前提高數(shù)控機床的自動化、可操作性和增強機床的功能中所起的作用越來越大冰单。
　　高速走絲線切割加工由于運絲速度快幌缝、開環(huán)控制等加工特點，故放電加工過程具有復(fù)雜的隨機性球凰，傳統(tǒng)理論對其研究進展緩慢狮腿，加工機理至今還不十分明了。人工智能技術(shù)的興起呕诉，為高速走絲線切割加工技術(shù)的進一步發(fā)展提供了新的有效方法缘厢。低速走絲線切割機中，機械部分已是相當穩(wěn)定甩挫，現(xiàn)在主要是軟件的功能不斷更新贴硫、增強，并逐步發(fā)展到運用人工智能技術(shù)伊者。作為有中國特色的高速走絲線切割機英遭，應(yīng)抓住這次機會，充分重視人工智能技術(shù)的研究和運用托津。人工智能技術(shù)運用到電火花線切割加工蔑氛，在國際上也是一個新的領(lǐng)域，因此有一定的難度嚎姨，在研究中要針對高速走絲線切割加工的關(guān)鍵性環(huán)節(jié)汇割，同時注意借鑒國外發(fā)展的經(jīng)驗，使高速走絲電火花線切割機向智能化方向發(fā)展勘职，以提高機床的整體加工性能恋得。目前國內(nèi)已開始進行人工智能技術(shù)在電火花線切割加工中的研究，然而研究的深度和廣度還很不夠。還有許多方面有待進一步研究：
　　(1)高速走絲線切割機的伺服進給變頻調(diào)節(jié)一直依靠操作人員此妙，因此操作人員的工作強度大侵宝，機床性能的發(fā)揮受到限制。模糊控制技術(shù)是人工智能技術(shù)中的一個重要方面继韵，它能模仿熟練工人對機床進行控制省喝，已在電火花成形機上成功地應(yīng)用，在電火花線切割加工中具有良好的應(yīng)用前景昔搂。
　　(2)總結(jié)多年來高速走絲線切割加工工藝研究成果玲销，建立相應(yīng)的知識庫和專家系統(tǒng)，降低機床的操作難度是十分必要的摘符。瑞士阿奇公司的Agievision專家系統(tǒng)贤斜，其智能化功能只需規(guī)定一些有關(guān)加工工件的性能和加工要求即可。加工工序是自動生成逛裤，且自動連接各道工序瘩绒，無須人工干預(yù)，大大降低了機床操作人員的工作強度带族。
　　(3)在加工參數(shù)自適應(yīng)等方面能有所作為锁荔。日本沙迪克公司推出了NF(神經(jīng)模糊)數(shù)控電源，它不必輸入復(fù)雜的NC代碼能自動選擇加工參數(shù)蝙砌，并可根據(jù)加工狀態(tài)自動進行調(diào)節(jié)阳堕，使電加工機床成為一般操作人員也能使用好的機床，解決了電火花加工過程中工藝參數(shù)設(shè)置長期以來取決于操作人員水平的問題择克。
　　將最新發(fā)展的人工智能技術(shù)引入到高速走絲線切割機中恬总，研制高速走絲線切割機的智能化控制部件和執(zhí)行機構(gòu)，這與當前國家優(yōu)先發(fā)展高技術(shù)產(chǎn)業(yè)是一致的肚邢，具有重要的實際意義辱雅。
2.3　機床設(shè)計的改善
　　為改善高速走絲線切割機的加工精度，必須進一步改進機床的結(jié)構(gòu)苛每，使其更為合理怨颜。目前機床的整體結(jié)構(gòu)多為音叉式，此種結(jié)構(gòu)的剛度差木鸭，固有頻率低夯架，易發(fā)生振動，且放電加工將產(chǎn)生大量的熱巴俯，使機床的本體發(fā)生較大的熱變形批痘，這都在一定程度上影響了高速走絲線切割機的加工精度。因此蚣锌，在設(shè)計機床整體結(jié)構(gòu)時，必須充分利用先進的技術(shù)手段進行分析以提高機床結(jié)構(gòu)的合理性。這方面的研究將涉及到運用先進的計算機有限元模擬軟件對機床的結(jié)構(gòu)進行力學(xué)和熱穩(wěn)定性分析计浮。同時谓墨，機床運動精度的改善對提高加工精度也是十分重要的，傳統(tǒng)的方法是通過提高工作臺傳動鏈的零件精度與傳動剛度來改善線切割機的運動精度辫继，但這將使機床的成本大為增加怒见。而建立在基于PC數(shù)控系統(tǒng)的高速走絲線切割機，可方便地運用螺距誤差與間隙補償技術(shù)來提高機床的運動精度姑宽，這種方法可在進給系統(tǒng)開環(huán)控制狀態(tài)下遣耍，較大幅度地提高機床的加工精度，且成本低炮车，非常適合高速走絲線切割機舵变。
　　高速走絲線切割機的一個重要特征是電極絲高速往復(fù)循環(huán)使用，這使機床運絲系統(tǒng)的穩(wěn)定性較差瘦穆。當絲高速運行時纪隙，引起的振動較大，且導(dǎo)輪磨損大扛或，此外電極絲的恒張力控制及張力分檔調(diào)節(jié)較難绵咱，運絲系統(tǒng)的這些特點在一定程度上影響了加工精度。因此熙兔，必須加強對走絲系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的深入研究并進行改進悲伶，保證放電加工時電極絲運動的穩(wěn)定性。對于電極絲的往返循環(huán)使用使電極絲產(chǎn)生放電損耗是不能忽視的候妻，它會對加工精度產(chǎn)生影響锨耍。此外在重視商品包裝的今天，機床的外觀設(shè)計和包裝也十分重要灯忙，注意運用人機工程學(xué)和美學(xué)對高速走絲線切割機進行設(shè)計是很重要的给番，這對富有中國特色的高速走絲線切割機走向世界具有重要意義』抖遥總之狞绰，改善機床設(shè)計的研究涉及面較廣，在考慮保持機床性能價格比優(yōu)勢的前提下置凤，研究開發(fā)的難度是很大的峦夺，然而，一旦有所突破辐杜，將對高速走絲線切割加工技術(shù)產(chǎn)生重大的影響拄屈。
2.4　多次切割工藝的應(yīng)用
　　多次切割加工是高速走絲線切割加工技術(shù)的一個重要發(fā)展方向。目前無論是金屬切削機床還是低速走絲線切割機拿杉，一次加工都無法得到良好的加工效果斋值，欲達到較高的加工精度绑雄，都必須在粗加工后再作精加工才能獲得。低速走絲線切割機能達到很高的加工精度奥邮，也因采用了多次切割工藝万牺。為改善高速走絲線切割機的加工品質(zhì)，必須進行多次切割加工的研究洽腺。以往的高速走絲線切割機由于功能和結(jié)構(gòu)所限脚粟，不具備進行多次切割的基礎(chǔ)。近年來蘸朋，高速走絲線切割機的脈沖電源核无、進給策略和電極絲的張力控制等方面有了較大的提高，為多次切割工藝的應(yīng)用提供了可能性藕坯。目前有的高速走絲線切割機已能實施多次切割加工团南，并能一定程度地提高加工精度。然而堕担，研究應(yīng)用的深度還不夠已慢。為更好地實現(xiàn)多次切割加工，機床的功能和結(jié)構(gòu)有待于進一步改進和提高霹购；為保證多次切割加工的效率佑惠，仍須大幅度提高一次加工的速度，第一次切割加工的速度應(yīng)保持在100mm2/min以上［4］贾瞪。國內(nèi)的研究機構(gòu)在進行多次切割研究的同時凯践，要注意盡快地把研究成果轉(zhuǎn)化到機床的加工技術(shù)中，以實現(xiàn)加工精度的提高习怒。

3　結(jié)論和展望

　　高速走絲電火花線切割機是我國獨創(chuàng)的電加工機床符站，在模具制造及零件加工領(lǐng)域內(nèi)有廣泛的應(yīng)用，在中低檔市場中占有相當?shù)姆至棵獭Ｄ壳巴淞ぃ咚僮呓z線切割機如何發(fā)展是電加工行業(yè)十分關(guān)心的課題。我們必須吸取國外的成功經(jīng)驗造星，揚長避短鸳辛，直接應(yīng)用當今計算機技術(shù)的最新成果，盡快研制功能強大的基于PC的數(shù)控系統(tǒng)毛彼，從硬件上為高速走絲線切割機的發(fā)展打下良好的基礎(chǔ)舒疚；同時注意人工智能技術(shù)與高速走絲線切割機的結(jié)合，運用計算機軟件技術(shù)來提高機床的性能衫凭。此外兜畸，加強機床本體的研究和開展多次切割工藝技術(shù)的應(yīng)用，使機床的整體加工水平有一個較大的提高碘梢，不斷增強高速走絲線切割機在市場上的競爭能力咬摇。在運用新技術(shù)伐蒂、新工藝的同時，還必須重視對電火花線切割加工工藝規(guī)律進行深入細致的基礎(chǔ)理論和實驗研究肛鹏，這也是一個非常重要的環(huán)節(jié)饿自。

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