数控电火花线切割快走丝加工与慢走丝加工的发展现状
数控电火花线切割加工包括快走丝加工与慢走丝加工，它们广泛应用于模具制造行业。这两种技术的加工效率、切割精度以及表面质量等目前是什么发展状况呢？
快走丝加工技术的发展现状
快走丝加工是因为切割加工过程中电极丝作高速的走丝运转而得名。快走丝机床是我国独创的电加工机床，经过几十年的不断完善和发展，现已成为制造业中的一种重要加工手段。可满足中、低档模具加工和其他复杂零件制造的要求，在中低档市场中占有相当的分量。
最大的优势在于拥有良好的性能价格比。由于它的实用性、经济性，所以在国内有较大的市场。传统快走丝加工采用一次切割的工艺，加工效率在40㎜2/min左右，表面粗糙度在Ra3.0μm左右，表面有较明显的线纹，加工精度在0.02㎜左右。为改善加工品质，快走丝机床制造厂家参照多次切割工艺，改进了机床的相关部件，出现了所谓的“中走丝机床”。机床的数控精度、脉冲电源、走丝系统、工艺数据库等大量的工艺技术方面有了较大的提高。提高了加工精度，改善了表面质量。目前中走丝机床的技术指标：进行一次切割的效率180㎜2/min，多次切割后的表面粗糙度为Ra≤1.0μm，此时的平均效率为50㎜2/min，加工表面光泽无明显切割条纹，加工精度0.01㎜，电极丝损耗≤0.01㎜/20万㎜2 。这些性能指标看起来已经比较不错，但需要注意的是，获得这些指标需要保证好各个环节，一旦有出入，比如工作液的浓度、电极丝的损耗发生变化，就会影响加工质量的稳定性。
慢走丝加工技术的发展现状
精密、复杂、长寿命冲压模具制造精度及表面质量要求的不断提高，快走丝加工技术已不能适应精密模具的制造要求，这种现状促进了慢走丝加工技术的迅速发展，其各方面工艺指标已达到了相当高的水平，是其它加工技术不可替代的。
1. 慢走丝加工技术的发展现状
（1）加工精度提高
多次切割技术是提高慢走丝加工精度及表面质量的根本手段。一般是通过一次切割成形，二次切割提高精度，三次以上切割提高表面质量。由于在切割拐角时电极丝的滞后，会造成角部塌陷。为了提高拐角切割精度，采取了更多的动态拐角处理策略。如：自动改变加工速度、自动调节水压、控制加工能量等。先进的慢走丝加工机床采用的高精度精加工回路，是提高加工工件平直度的有效技术，使厚件加工的精度得到显著提高；为了进行小圆角、窄缝、窄槽及微细零件的微精加工，顶尖的数控低速走丝电火花线切割机床可以采用0.02～0.03㎜的细丝电极丝进行切割。为了保证高精度的加工，机床的机械精度、脉冲电源精度、伺服控制精度（包括对机械运动、脉冲参数、走丝系统和工作液系统的控制）都已达到极高的水准。采用水温冷却装置，使机床内部温度与水温相同，减小了机床的热变形；采用闭环数字交(直)流伺服控制系统，确保优良的动态性能和高定位精度，加工精度可控制在若干微米以内，精密定位可实现0.1μm当量的控制；采用浸入式加工，降低工件热变形；电机伺服，闭环电极丝张力控制；采用电压调制对刀电源实现高精度对刀，对刀精度可达0.002㎜，不损伤工件，不论干湿。
（2）表面质量日臻完善
先进的慢走丝机床采用平均电压为零的无防电解脉冲电源，电解的破坏已降到最低程度。此外，由于脉冲电源的改进，普遍采用高峰值，窄脉宽（微秒级），材料大多数为气相抛出，带走了大量的热，工件表面温度就上不去，开裂的现象大为减少；不仅加工效率高，而且使表面质量大大提高。采用无电解电源进行电火花线切割加工，可使表面变质层控制在2μm以下。切割的硬质合金冲模刃口的耐磨性和磨削没有什么不同，甚至优于机械磨削加工，越来越多的零件加工“以割代磨”。
（3）加工效率提升
由于纳秒级大峰值电流脉冲电源技术及检测、控制、抗干扰技术的发展，慢走丝加工机床的加工效率也在不断提高，当前先进的慢走丝加工机床的最高加工效率可达500㎜2/min。较大厚度工件的加工效率有实际意义的技术提升，如切割300㎜厚的工件时，加工效率可达170㎜2/min。对于厚度变化工件的加工，通过自动检测加工件的厚度，自动调整加工参数，防止断丝，达到该状态的最高加工效率。另外，先进慢走丝机床推出的快速自动穿丝技术，自动穿丝时间＜15s提高了加工操作的效率；推出的双丝自动交换技术，能采用0.20～0.02 ㎜的电极丝自动进行双丝切换加工。采用粗丝进行第一次切割，一般丝径为0.25 ㎜，以提高加工效率，并可无芯切割；然后采用细丝进行修整，一般采用0.10㎜的细丝，切割出小圆角，并可提高精度，总体可节省30%～50%的切割时间。
（4）自动化、智能化及信息化的发展
加工过程中，为了减少人的干预，保证达到预期的工艺指标，慢走丝加工的自动化、智能化及信息化取得了相应的发展。慢走丝机床完备的工艺专家系统按加工要求给出成套参数。不仅包括常用电极丝牌号和相应的工件材料，还提供了如PCD、PCBN等特殊材料的加工参数，可依据上下喷嘴是否与工件接触，距离多大，是在切风中精修，还是敞开面精修，精度、表面粗糙度和效率哪一项优先的加工策略来生成各自的规准；放电专家系统应付切割中的随机因素，在切入、切出、截面变化、中心切割、接近边缘切割、大截面高速切割等情况下，在加工过程中运用自适应控制策略及自动化控制功能，得到不断丝稳定高效加工。自动无孔探测功能也很实用，自动跳步加工时，如果预孔被忘记打出或孔位偏移，机床就会自动移到下一个预孔上，这样可防止在无人操作加工时停机，在穿好丝之后发生短路时，可自动搜寻消除短路的位置，提高了连续无人操作运转的可靠性。机床的CNC系统配以标准化机械接口，组成智能化的制造系统，通过3R系统或EROWA系统的机械手，可方便地实现工件（托盘）的自动交换，配以专家系统及电极丝自动交换技术，可以自动完成全部加工过程。
2. 各档次慢走丝机床的技术水平
可将慢走丝机床分为顶级、高档、中档、入门四个档次。生产慢走丝机床的典型厂家有瑞士GF加工方案（原阿奇夏米尔）、日本牧野、日本三菱、日本沙迪克、日本西部、日本法兰克等。
（1）顶级慢走丝加工机床
这种慢走丝机床代表了目前的最高水平，主要由瑞士、日本制造。这类机床的加工精度能保证在±0.002 ㎜以内，最高加工效率可达400～500㎜2/min，表面粗糙度可达Ra0.05μm，具有完美的加工表面质量，表面几乎无变质层，能使用Φ0.02 ㎜的电极丝进行微精加工，主机大都具有热平衡系统，一些机床采用在油中进行切割加工。这类机床功能齐全，自动化程度高，可以直接完成模具的精密加工，所加工的模具寿命已达到机械磨削水平。
（2）高档慢走丝加工机床
这类机床基本上由瑞士和日本公司生产，具有自动穿丝功能，无电阻防电解电源，整体热恒定系统，能采用Φ0.07㎜的电极丝进行切割，精度在±0.003㎜左右，最高加工效率能达300㎜2/min以上，表面粗糙度能达到Ra<0.2μm，具有适时检测工件截面变化、实时优化放电功率功能。这类机床也广泛用于精密冲压模加工。
（3）中档慢走丝机床
这档机床一般由瑞士和日本公司在中国的制造工厂生产，一些台湾机的技术水准也能达到这个档次，其配置和性能满足了国内大多数精密线切割加工的要求。一般都采用无电阻防电解电源，具有浸水式加工、锥度切割功能。实用的最高加工效率为150～200 ㎜2/min，最佳表面粗糙度达Ra＜0.4μm，切割精度可达±0.005㎜，一般采用Φ0.1㎜及以上的电极丝进行切割，配备的防撞保护系统可避免由编程错误或误操作引起的碰撞受损，配备或者可选配自动穿丝机构。
（4）入门级慢走丝加工机床
这档机床一般是台湾机床或者国内自主研发生产的机床，其配置和性能满足国内普通模具与零件的加工要求。一般多使用切一修一，切一修二的工艺，能稳定达到表面光洁度在Ra0.8μm左右，加工精度在±0.008㎜，大多只能使用0.15mm及以上的电极丝进行切割，加工的表面微细组织、拐角与先进的机床有一定的差距。
总的来说，慢走丝机床与快走丝机床相比，在加工效率、精度、表面质量等方面都具有非常明显的优越性。虽然慢走丝机床的价格较贵，但随着制造业的高速发展，它将会被越来越多地应用于各加工领域。
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作者： 日期：2018/11/26 16:18:05 人气：1275
