中國特有的高速走絲電火花線切割機（WEDM-HS），由于結(jié)構(gòu)簡單想幻、造價低粱栖、工藝效果好，加上使用過程消耗少脏毯，自上世紀六十年代末被研制成功之后就得到飛速發(fā)展闹究，現(xiàn)已成為制造業(yè)中一種必不可少工藝裝備。至2004年底食店，全國年產(chǎn)量已超過3萬臺渣淤，約占世界電火花線切割機總產(chǎn)量的70%。但由于其加工質(zhì)量問題未得到有效解決吉嫩，而隨著國外生產(chǎn)的低速走絲電火花線切割機（WEDM-LS）技術水平的不斷提高价认，曾令中國人感到自豪的中國特有的WEDM-HS，如今卻陷入難于發(fā)展的困境自娩。
        

圖1：TP系列高速走絲線切割機

        多次切割技術的提出
        
        電火花線切割加工（Wire cut Electro Discharge Machining用踩，WEDM）是基于電極絲與工件之間脈沖放電時的電腐蝕現(xiàn)象，即每次脈沖時都會產(chǎn)生大量的熱量使放電點附近的局部金屬瞬時融化和氣化忙迁，并把熔融和氣化金屬去除脐彩，從而在工件表面形成一個小凹坑。如果所用的脈沖放電能量大，加工速度就快发刨；但放電凹坑也大勇袋，加工表面粗糙度差。
        
        電火花線切割加工技術自上世紀50年代末研制成功之后太队，有相當長的一段時間都是采用精規(guī)準參數(shù)進行一次切割成型淑助，其切割速度與加工表面質(zhì)量之間存在著一定的矛盾，即在一次切割過程中痢玖，既要獲得很高的切割速度光稽，又要獲得很好加工表面質(zhì)量是十分困難的。
        
        隨著模具工業(yè)的發(fā)展砍没，廣大用戶都紛紛提出懒竖，電火花線切割加工不僅要切割速度快，而且要求加工質(zhì)量好鸥司，否則難于滿足模具發(fā)展需要舅洋。為了滿足用戶需要，國外低速走絲電火花線切割機都開發(fā)應用了多次切割技術培愁，即第一次切割用較大的電規(guī)準進行高速粗切割著摔，然后用精規(guī)準和精微規(guī)準進行第二次、第三次甚至第四定续、五次切割谍咆，將加工表面逐級修光，以獲得較理想的加工表面質(zhì)量和加工精度私股。低速走絲電火花線切割加工采用多次切割技術的應用結(jié)果表明摹察，多次切割是解決切割速度與加工表面質(zhì)量矛盾，提高線切割綜合工藝效果的有效辦法倡鲸。
        
        在國外低速走絲電火花線切割機上開發(fā)應用多次切割技術的同時供嚎，國內(nèi)也在WEDM-HS上進行了大量的多次切割試驗，但始終沒有在生產(chǎn)實踐中得到應用峭状，其主要原因是：在電極絲高速移動的情況下克滴，運絲系統(tǒng)工作不穩(wěn)定，電極絲的空間形位變化異常优床，使先后二次切割的空間位置難于保證一致劝赔，加上高速走絲線切割的往返切割條紋明顯，要在WEDM-HS上實現(xiàn)多次切割比較困難胆敞。
        
        前人所進行的大量試驗研究結(jié)果表明诸痢，中國特有的高速走絲電火花線切割機采用多次切割工藝，不僅是必要的酝梧，而且是有可能的斜回，但必須創(chuàng)造如下條件：
        
        ①按國家有關技術標準岔歼，嚴格控制高速走絲電火花線切割機的制造精度和運絲系統(tǒng)的穩(wěn)定性。
        
        ②深入研究電極絲在加工過程中的空間形位變化跛猛，并提出穩(wěn)定電級絲空間形位的有效措施。
        
        ③采取有效措施爬喝，抑制往返切割條紋的產(chǎn)生儡绩。
        
        ④開發(fā)一種能滿足多次切割需要的高頻脈沖電源及其跟蹤控制系統(tǒng)。
        
        ⑤深入研究WEDM-HS的多次切割工藝程鸵，合理設定粗切割鹿磁、精修及精微修光的脈沖參數(shù)、加工軌跡補償量频僵、電極絲移動方式及其速度等骆喉，并開發(fā)相應的多次切割軟件。
        
        能實現(xiàn)多次切割的WEDM-HS設備
        
        為了提高WEDM-HS的加工質(zhì)量嫌术，上海大量電子設備有限公司在DK77系列高速走絲電火花線切割機基礎上哀澈，利用國際上精密模具加工設備的先進理念及自己開發(fā)的多項專利技術，開發(fā)了一種能實現(xiàn)多次切割的TP系列高速走絲電火花線切割機（圖1）度气。TP系列高速走絲機之所以能像低速走絲機那樣進行多次切割割按，是因為對原有的高速走絲機進行了下述富有成效的改革。
        
        ▲ 深入研究了電極絲的空間形位變化規(guī)律磷籍，發(fā)現(xiàn)放電加工時所產(chǎn)生的電極絲撓度與導向?qū)л嗠x工件表面距離有關适荣。電極絲的支點離工件表面愈遠，其撓度愈大院领；而工件內(nèi)P的撓度很小弛矛，一般只有0.002～0.005mm。采用該公司開發(fā)的高耐磨性導向裝置專利技術后比然，能有效地穩(wěn)定電極絲的空間位置丈氓，為實現(xiàn)多次切割創(chuàng)造了條件。
        
        ▲ 采用了自己開發(fā)的超短程往返切割專利技術谈秫，可以實現(xiàn)無條紋切割扒寄。
        
        ▲ 采用了一些新的結(jié)構(gòu)，提高了電火花線切割機床的制造精度私免，凡檢驗合格出廠的TP系列線切割機木冈，其實際的機床精度各項參數(shù)均高于國家標準GB7926-2005規(guī)定。
        
        ▲ 所開發(fā)的高頻脈沖電源能滿足多次切割需要：⑴大幅度提高了脈沖電流幅值檀抡；⑵最大限度縮短了脈沖放電的最小持續(xù)時間（最小脈寬小于1μs）演易；⑶能有效控制脈沖電流的上升率。
        
        ▲ 改革了跟蹤控制方法：⑴第一次大電流快速切割時采用過跟蹤控制园溃，以避免斷絲現(xiàn)象的發(fā)生坝偶；⑵第二次掺胖、第三次修光切割時采用限速進給的控制方式，以提高切割表面質(zhì)量醉檐。
        
        ▲ 在工藝試驗的基礎上盾叭，開發(fā)了多次切割軟件，以利于用戶操作勿镇。
        

圖2：多次切割的零件

        多次切割工藝參數(shù)設置
        
        ◆ 第一次切割任務是高速穩(wěn)定切割
        
        ⑴脈沖參數(shù)：選用高峰值電流肄高，較長脈寬的規(guī)準進行大電流切割，以獲得較高的切割速度蚂兴。
        
        ⑵電極絲中心軌跡的補償量衅庹恪：
        f = 1/2φd +δ+ △ + S式中，f為補償量(mm);δ為第一次切割時的放電間隙(mm);φd為電極絲直徑(mm);△為留給第二次切割的加工余量(mm); S為精修余量(mm)章姓。
        
        在高峰值電流粗規(guī)準切割時佳遣，單邊放電間隙大約為0.02mm；精修余量甚微凡伊，一般只有0.003mm零渐；而加工余量△則取決于第一次切割后的加工表面粗糙度及機床精度，大約在0.03～0.04mm范圍內(nèi)系忙。這樣相恃，第一次切割的補償量應在0.05～0.06mm之間，選大了會影響第二次切割的速度笨觅，選小了又難于消除第一次切割的痕跡拦耐。
        
        ⑶走絲方式：采用全程往返走絲，走絲速度為11m/s见剩。
        
        ◆ 第二次切割的任務是精修杀糯，保證加工尺寸精度
        
        ⑴脈沖參數(shù)：選用中等規(guī)準，使第二次切割后的粗糙度Ra在1.4～1.7μm之間苍苞。
        ⑵補償量f：由于第二次切割是精修固翰，此時放電間隙較小，δ不到0.01mm耕粪，而第三次切割所需的加工質(zhì)量甚微治盆，只有幾微米，二者加起來約為0.01mm妨宙。所以矫摸，第二次切割的補償量f約為1/2d+0.01mm即可。
        ⑶走絲方式：為了達到精修的目的伐歇，通常采用超短程往返走絲方式烧锋，并對跟蹤進給速度限止在一定范圍內(nèi)，以消除往返切割條紋磁姻，并獲得所需的加工尺寸精度密梯。
        
        ◆ 第三次切割的任務是拋磨修光
        ⑴脈沖參數(shù)：用最小脈寬進行修光桌苔，而峰值電流隨加工表面質(zhì)量要求而異。
        ⑵補償量f：理論上是電極絲的半徑加上0.003mm的放電間隙安影，實際上精修過程是一種電火花磨削腻喇，加工量甚微，不會改變工件的尺寸大小膏蚓。所以猖败，僅用電極的半徑作補償量也能獲得理想效果。
        ⑶走絲方式：像第二次切割那樣采用超短行程往返走絲限速進給即可降允。
        
        多次切割工藝效果
        
        上海大量電子設備有限公司開發(fā)生產(chǎn)的TP系列高速走絲電火花線切割機，可以進行多次切割艺糜，目前已在市場上銷售了600余臺剧董，用戶普遍反映這種線切割機的加工質(zhì)量比較好，溫州地區(qū)還把這種線切割機稱作“中速走絲機”破停。說“中速走絲”翅楼，并非電極絲移動速度介于“高速”與“低速”之間，而是指線切割加工質(zhì)量高于“高速走絲機”真慢，并逼近低速走絲機毅臊。TP系列線切割機進行三次切割后，最佳表面粗糙度Ra≤1μm黑界，尺寸差△≤0.006mm管嬉；遠遠高于GB7926-2005規(guī)定的Ra≤2.51μm，△≤0.015mm規(guī)定朗鸠。
        
        用TP25型高速走絲線切割機加工圖2所示零件,電級絲為φ0.18mm鉬絲蚯撩，工件為40mm厚的淬火Cr12。
        
        結(jié)論
        中國特有的高速走絲電火花線切割機長期存在的加工質(zhì)量問題抵刺，可以采用多次切割工藝來解決饲悟。凡能實現(xiàn)多次切割的高速走絲電火花線切割機，在保留其結(jié)構(gòu)簡單衫喜、造價低根朱、工藝效果好以及使用消耗少等特點基礎上，都能大幅度提高線切割加工質(zhì)量可丝。但是敏盒，不是所有的高速走絲線切割機都能進行多次切割，而應該像TP系列線切割機那樣進行必要的改革氓愿，創(chuàng)造多次切割所需的必備條件纪娄。（完）

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