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高速走絲電火花線切割機(jī)床發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢

2017-6-30 來源：青島理工大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院作者：王賢勇，吳漢卿

摘要:隨著社會經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，對于高速走絲電火花線切割機(jī)床的需求也越來越高。本文主要從切割效率、高厚度切割和大錐度切割等方面分析了我國線切割的現(xiàn)狀，并指出了高速走絲未來的發(fā)展方向，以增強(qiáng)高速走絲的競爭力。

關(guān)鍵詞：電火花；線切割；高速走絲

1.引言

高速走絲電火花線切割技術(shù)是利用電能對工件進(jìn)行加工，而不是采用機(jī)械力。所以高速走絲可以加工任何硬度、強(qiáng)度和脆性的導(dǎo)電材料，不受材料性能的限制，在現(xiàn)在的機(jī)械加工領(lǐng)域中占有很重要的位置，應(yīng)用十分前景廣闊。

2.高速走絲電火花線切割技術(shù)的研究現(xiàn)狀

2.1 切割效率

高速走絲電火花線切割技術(shù)在切割效率方面較之以前已經(jīng)有了質(zhì)的提高。采用智能脈沖電源，配合復(fù)合工作液，一次切割效率可以達(dá)到150~180mm2/min此時電極絲損耗≤0.01mm/20萬mm2，最高加工效率可達(dá)到 250mm2/min 以上。這些指標(biāo)已經(jīng)接近一般單向走絲切割效率要求，但由于高速走絲電火花線切割機(jī)床的運(yùn)行成本僅僅是低速走絲的幾十分之一，因此相比之下高速走絲具有十分明顯的優(yōu)勢。

2.2 高厚度切割

單向走絲由于運(yùn)行速度慢，單靠電極絲本身的速度是很難將工作液帶入到加工間隙中來進(jìn)行冷卻、消電離和排除雜質(zhì)，需要將去離子水高壓噴入。但當(dāng)切割厚度超過200mm后，靠高壓也很難將去離子水帶入到放電間隙中，造成斷絲幾率大大增加，增加了生產(chǎn)成本，同時也影響后續(xù)生產(chǎn)環(huán)節(jié)的進(jìn)行。而高速走絲的工作液主要依靠高速移動的電極絲帶入，工作液很容易進(jìn)入到放電間隙中，進(jìn)行冷卻、洗滌和消電離，所以高速走絲可以進(jìn)行高厚度甚至超高厚度切割。現(xiàn)在高速走絲機(jī)床最高切割厚度已超過1,000mm，并且已有1,500mm以上切割厚度的定制產(chǎn)品問市。

2.3 大錐度切割

錐度切割顧名思義就是在加工過程中，電極絲需要傾斜一定的角度，但是對與低速走絲電火花線切割機(jī)床而言是非常困難的，因?yàn)樾枰诩庸み^程中將工作液高壓噴入傾斜的加工縫隙中，實(shí)施難度很大。因此利用低速走絲較大錐度進(jìn)行工件生產(chǎn)時，極易造成電極絲斷裂，影響后續(xù)生產(chǎn)。但高速走絲主要是依靠高速運(yùn)行的電極絲將工作液帶入到加工縫隙中，相對而言就比較容易實(shí)現(xiàn)大錐度切割。目前高速走絲的最大切割錐度已經(jīng)可達(dá)±45°，優(yōu)勢相當(dāng)明顯。

2.4 穩(wěn)定多次切割的實(shí)現(xiàn)

在加工精度以及表面粗糙度方面，高速走絲相對于低速走絲而言，還是具有一定的差距，而如果使用高速走絲進(jìn)行多次切割工件，將大大縮小它們之間的差距。目前高速走絲多次切割已經(jīng) 能達(dá) 到Ra＜0.8μm，切割精度穩(wěn)定在 0.01mm 以內(nèi)，3 次切割（割一修二）綜合效率可達(dá) 80mm2/min，Ra＜1.2μm，與低速走絲的差距依然不大。

2.5 電極絲的壽命

電極絲的壽命是高速走絲能夠高效率加工工件的關(guān)鍵，是高速走絲的生命力之所在。目前在加工條件合適的情況下，1 次上絲 300m，切割面積可以達(dá)到900,000mm2，非常可觀。

3 .高速走絲電火花線切割技術(shù)的發(fā)展趨勢

隨著經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展越來越迅速，人們對于產(chǎn)品的質(zhì)量要求也越來越高。為此，高速走絲電火花線切割技術(shù)不能在原地踏步，也需在許多方面進(jìn)行提高和發(fā)展，以滿足各方面的需求，提高市場競爭力。

3.1 更高的加工表面質(zhì)量。

隨著經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，人們對高速走絲加工表面的質(zhì)量要求也越來越高，而電極絲在加工過程中的振動是造成表面質(zhì)量差的重要原因，為此應(yīng)加強(qiáng)恒張力運(yùn)絲系統(tǒng)的研發(fā)，以減少加工過程中電極絲的振動，提高高速走絲加工工件的表面質(zhì)量。

3.2 性能更優(yōu)越的工作液。

高速走絲能夠進(jìn)行大厚度甚至超大厚度切割，使其優(yōu)勢之所在，但對工作液的要求也更高，要保證切割過程平穩(wěn)，對環(huán)境污染少，對人體無害。陶瓷型復(fù)合材料在近年來應(yīng)用非產(chǎn)廣泛，但在利用高速走絲進(jìn)行加工時，現(xiàn)有的工作液在加工過程中不易流動，且會粘附在電極絲上，影響電蝕產(chǎn)物的排除以及消電離，很容易造成斷絲，影響后續(xù)加工，因此開發(fā)適用于這些特殊材料的工作液將迫在眉睫。

3.3 綠色節(jié)能

隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展以及人口的迅速增加，人們對于能源的需求也越來越大，綠色節(jié)能已經(jīng)成為世界經(jīng)濟(jì)發(fā)展的新主題。為此必須進(jìn)行新的脈沖電源的研發(fā)，綠色節(jié)能和環(huán)保將是其必須具備的品質(zhì)，這將為高速走絲的快速發(fā)展注入新的活力。

3.4 超厚度加工

在超厚度加工方面，雖然高速走絲已經(jīng)可以加工超過 1,000mm 的工件，但是加工過程不穩(wěn)定，造成加工精度以及表面粗糙度較差，需對600mm以上的超厚度工件切割方面多投入力量，使其能夠穩(wěn)定加工。

3.5 氣中加工技術(shù)。

氣中加工技術(shù)顧名思義就是在空氣中進(jìn)行加工，相對于在工作液中的線切割電火花加工，它具有加工過程環(huán)保無污染，加工表面沒有電解腐蝕，表面質(zhì)量好等特點(diǎn)。哈爾濱理工大學(xué)的專家們已經(jīng)對氣中加工工藝進(jìn)行了研究，并通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了其操作的可行性。不過通過實(shí)驗(yàn)也發(fā)現(xiàn)了其存在的缺陷，如靠空氣冷卻，冷卻效果很差，沒有工作液帶走切屑，排屑效果差，導(dǎo)致加工速度緩慢。因此，如何改善氣中加工技術(shù)的冷卻效果和排屑效果將是氣中加工技術(shù)發(fā)展的重點(diǎn)，對于促進(jìn)高速走絲的發(fā)展也有極其重要的作用。

4.結(jié)論

本文主要介紹了高速走絲電火花線切割技術(shù)在切割效率和大錐度切割等方面的現(xiàn)狀，以及其在切割效率和加工表面質(zhì)量等方面發(fā)展趨勢，通過這些可以了解自己的不足以及未來的發(fā)展方向，期望對以后的線切割技術(shù)的發(fā)展有所貢獻(xiàn)。

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