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高速走丝电火花线切割机发展方向研讨

放大字体  缩小字体 发布日期:2021-04-12 20:36:19 来源: 作者:用户57879    浏览次数:2    
摘要

目前,高速走丝机的多次切割技术钉了长足的发展,加工质量的明显提高引起了众多制造1*和HJ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,ift坫指加工质量介于高速走丝机与低速走丝机之N.W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张旭东(杭州华方数控机床有限公司总经理)周大农(苏州三光科技有限公司副总经理)线切...

目前,高速走丝机的多次切割技术钉了长足的发展,加工质量的明显提高引起了众多制造1*和HJ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,ift坫指加工质量介于高速走丝机与低速走丝机之N.W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张旭东(杭州华方数控机床有限公司总经理)周大农(苏州三光科技有限公司副总经理)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。

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,加工表面粗糙度为尺al.25~1.6nm,综合加戴宪光(苏州工工效率为50mm2/min,业园区江南赛特S力卩工精度为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。

大家一直在探索如何进一步提高篼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/丨。21.6Mm时,三刀加工的总效率也可达到4050mm2/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,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:提高一次加工的切割速度,宜稳定在150mm2/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。

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。

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。

度,可采取加入螺距补偿,而'必要时可采用半闭环乃至全闭环控制方式。

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T.的顺利进行。

库。以根据材料的质地、厚度、粗糙度等条件选样对应的加丨:参数。

因此也存其生存的空间,但1-j低速走丝机相比,在加1:效率、精度、表面质等方面存在比较明!li的差距,生产企业在对川户的宣传上要注意,一定要实事求足。相信经过我们的努力,多次切割技术将史加完善,往复走丝电火花线切割加丨:技术也将得到史好的应用和发展。

2脉冲电源的改进bookmark2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丨:艺+.水甲,且由于该类机学机电工程学院副教授)而逐步波广大中小企加,但切割的工艺指标尤其适切割表面粗糙度却有较大幅度降低。但该类机床的切割粘度仍~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篼。究其原因在于:“中走丝机”虽然对现打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s的精度山r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g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m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b规律及速走丝机是否是间隙放电等涉及放电机理方面的M题还有待于进一步探索。

高坚强(苏州新火花机床有限公司总经理)丝机的A'频脉冲电源仍然圮以校拟电路为坫础的岛频脉冲屯源系统,介7i:脉冲炎甩中一、丨,W源不稳记、抗丨扰能力控等昶点,允法采丨丨!名次切叶军(苏州电加工机床研究次切割功能的高性能往复走丝电火花线切割机。它仍然M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、i:艺数据库、走丝系统、作液及大量的工艺问题,并不是简单地在高速走丝机卜。加丨:一套所所长)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,我们的割等先进的丨:艺方法。为此,需研制汗发史命质量的数7化多功能脉冲电源系统,提―次W剡加丁效率,降低长时间切割电极丝的损托,汗发多次切割软件及进行多次切割丨:艺研究,结介质li丨:的机床1:机,M终提高及改进高速走丝机的加I:效韦和降低加I:表面祖糙度,并达到山'场实川化。

我公司科研人员对数丨适丨、V:的枰能化衫波形高频脉冲电源进行了多年潜心研究,U传统的脉冲电源相比有以卜的突破:一足采川尚染成度硬件芯片平台,创新设i丨了全功能数7化脉冲电源系统电路。此全功能数字化脉冲电源,:灯多种数字化脉冲波型,它衔盖了n前传统电加工机床所需的所介脉冲波类增及脉冲宽度范闽,工作频申达到40MHz,输出信号定时误差小riOOns.二圮选取加T.参数的半饩能优化选择。它坫搦、MUiH确的加工工艺数椐库基础上的。我们将料、+同厚度、不N效率、不同表面籼糙度等种加丨:条件下,祖、屮、细不同的加I:参数泌入数椐库,根据客户需求,「I动杳询电加丨:参数和波形种类,也可以说它属i'经验型数据库和放数裾胙。二足加工过程中的智能化拧制。采川新式采tY屯路,对放电状态进行实时检测、并进丨控制。它能+度地代替人丨。监控功能,实现丨'1适应控制功能;它能根据某一给定U标连续不断地检测放电加I.状态,并与经验模型进行比较运算,然后按u:utr结果控制有关参数,以获得M佳加效。

使用该全功能数字化脉冲电源后,"丨达到以K的技术指标:①一次切割的效率l8mmVmin:②三次切割后表面粗糙度为11.6Mm,且加T.衣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,面光泽无切割条纹。四次切割的*佳表面粗糙度为肋0.86叫。采用直径0.丨8 1111钼丝,工件材料45钢,厚度50mm,平均切割效率为100丨20mm2/min,连续切割20万mm2,丝耗仅0.02mm,且无断丝现象,加工稳定可靠。

周大农(苏州三光科技有限公司副总经理)BKDK控制机足我公司潜心研发的新一代产品,它是在大批ft生产的BKDC控制机基础h实施*大改进而成,集成了节能超低损耗脉冲电源技术、多次切割加I:技术、史加完善的数控技术和自动编程技术,并借鉴了一些低速走丝机的技术。整个系统采承了“三光”控制系统的制造风格,核心部件全部采用国外品牌产品。该产品采用了已获准国家专利的节能超低损耗脉冲电源,与传统脉冲电源相比节能80°/.以I:,彻底解决了机箱的内部温升M题,提高了产品长期使用的可靠性。

在该产品研发过程中,科技人员进rr大*的对较快的加1:速度时,保证*佳表面粗糙度,同时在长时间切割时,保持极低的电极丝损耗,常规电规准条件卜,每加丨:零件表面积200000mm2,屯极丝损托仅为0.01mm,提高了大模具的切割精度,为多次切割精度提供/保证。同时该产品还采用了专JtJ步进电机驱动模块,L作台移动速度是悴通驱动模式卜'移动速度的68倍,提高了跳步模具的加工效韦,问时缩短了用双面激光干涉仪检测定位精度的时N,另外,该产品具有螺距补偿功能。

3机床结构的创新火花线切割机的开发研制中,发现(r前的产品在功能上有一定的局限性,为此我们瞄准集大规格、大维度、大李冬庆(江苏冬庆数控机篼度工件切割加床有限公司总经理)T.为一体的机床产品进行开发。

针对该项H的特点,我们分析认为:机床须实现X、K、(/、轴大行程联动,t/、V轴的大行程设计结构要能满足大偏摆,构件不干涉,同时大高度切割变跨距,构件体积质tt大,要充分考虑升降劳动强度等等。经过研讨,技术人员精心设计了首创的“大偏距立柱”、“移动式流线型悬臂”、“上出式偏置伸缩摆杆组件”、“三轮导向排丝装置”、度切割高度达到600mm、加工60*锥度切割高度达240mm的大厚度、大锥度切割加工。该项目己通过了柯级科技成果鉴定,认为在技术方面H闺内领水平。

的新型高速走丝电火花线切割机对机床的排丝、运丝系统的粮体结构进行了创新设汁,下曲'简要介绍一K该机床的创新理念和机王剑秋(江苏三星机械制械结构部件的丨:造有限公司副总经理)作原理及特点。

机械结构创新的原理:①原机械结构原理的基础方法仍然保留,将运丝的往复运动模式取消,运丝的横卩运动形式改变为垂直固定旋转并通过排丝架进行钔丝的往M运动;②钔丝的张紧度通过进出钔丝的双向衡张力机构完成;③机床的坏保、污染m题运m全封闭式柄坏水道和铝丝运动机械组成结构的全封W及冷却液过滤等方式来实现。

机械结构的优点:①丝筒、运丝电机毋须往SK线运动,宵去了运丝K拖板及需往复茛线运动的运丝上拖板,占用纵向空间较小,运丝机构段床身宽度丨减小,床旮成本得以降低;②竹去了运丝拖板及运丝机构导轨副,转而采用质量较小的排丝架与价格较低的导向杆装置,通过排丝架排丝,大人降低了运丝拖板及运丝机构导轨副带来的高成本;③与运丝机构屮的丝母相固定的为质量较小的排丝架,承载力低,且不存在着一侧严重偏重问题,磨损率大为降低,降低了维修率:④运丝机构运动时,运丝电机必须频繁换向,上述结构由于将运丝电机的位置固定,其振动大为减小,提高了加I:的稳定性;⑤钼丝运动通过双向衡张力结构减少丝在运行过程中的人为紧丝环节,提高了加工的功率和降低加工件的表面粗糙度;⑥全封闭水道和全封闭运丝、加工件结构,降低了噪音,杜绝了冷却液的泄漏和切割件时产生的烟味现象;⑦机床结构更加合理,体积更小,成本更低。钟树平(宁波海恩机床有限公司总经理〉我公司自行开发研制的“双丝筒智能走丝电火花线切割机”突破了传统概念,具有高精度、低粗糙度、低使用成本等特点,主要技术性能指标为:切割精度本产品的主要特点如下:采用特殊的双丝筒电极丝恒张力机构。屯极丝运行方式为开放状运丝,闭环自适应控制,张力可根据电极丝直径设定,且随着电极丝的损耗直径变化而相应变化。电极丝一次上丝无需再人工紧丝,保证了多次切割,特别是大尺寸工件的加工精度,可大大提高加工效率及工件表面质量。

电极丝进电方式上的重大改进。采用大直径、小惯量导轮的进电方式,把电极丝进电方式由传统的导电块与电极丝的摩擦进电改为先由电触点与导轮轴中心进电点的滑动进电,再由导轮与电极丝滚动进电,因此消除了电极丝由于高速运丝时与导电块摩擦而产生的磨损,以及导电块容易产生槽沟并造成摩擦力变化等影响加工质量的因素。

导轮轴承副具有自洁功能。此功能是利用导轮自身旋转惯性原理,在轴承与工作液之间形成负压区,再引入新鲜空气,*终该新鲜空气形成隔离带,阻止工作液进入轴承副,同时无需另外增加动力及润滑,具有节能环保特点。

电极丝非接触式自动检测补偿系统。采用该系统对电极丝进行实时跟踪,并实时补偿电极丝的损耗,补偿当量0.001mm,可确保工件多次切割后的加工精度。

X、y轴采用lum分辨率的光尺进行全闭环控制,保证全行程的精度在0.008mm范围内。

刘志东(南京航空航天大学机电工程学院副教授)双运丝系统精密电火花线切割机的原理:在目前“中走丝机”的平台上,增加一套低速运丝系统,利用低速走丝机运丝系统可以保持较高的电极丝空间位置精度及稳定性的特点,在精加工时用低速运丝系统进行一次或多次切割,从而达到较好的表面质量和切割精度。而对于切割厚度较高的工件,如果加X要求不是很高,仍用高速走丝或“中走丝”

方案进行切割,维持较高的切割效率和一般的切割精度,其切割方案及预期效果见表1.双运丝系统精密电火花线切割机的研制,对于我国电加工产业的技术进步及电加工理论的发展具有较大的促进作用,预期其工艺指标将接近目前中档低速走丝机的水平,同时具有很高的性价比,且有较低的运行成本,这将开拓出一种符合中国国情的精密电火花线切割机发展的思路。

表1切割方案及预期工艺指标切割方案适用工件厚度/mm预期工艺指标速走丝一次切削M高切割效率综合切割效率高速走丝多次切荆DIC-206水溶性线切割液的主要特点:浓缩液和稀释液都是水溶液,在加丁过程中形成的电蚀产物,在水中是分散的;安全、无毒:环保。

在DIC-206水溶性线切割液研发过程屮解决了以下主要技术问题:①筛选在保证卫生、安全的前提下有适宜电导率的水溶性防锈剂。电导率过高容易造成短路,切割不能稳定进行,而水溶性防锈剂大多是电解质容易电离:电导率小的防锈剂其效果大多不能满足要求,因而其筛选和复配是一主要技术难点;②筛选合适的润湿剂。良好的润湿性是保证工作液能瞬时随高速运动的电极丝带入切割缝隙的保证,而有润湿性的水溶性物质基本对黑色金属的防锈都有一定的干扰性,因而其筛选和添加*的确认过程是一技术难点;③筛选具有合适介电特性的水溶性物质。适宜的介电性能保证工作液能快速有效地灭弧并抑制电火花散射,使之局限成狭窄的火花束,以保证有较高的工作效率。

通过全国不同地区的各类使用者在各种气候环境、水质、多种型号机床及各种不同工艺条件下长期使用,并经机械工业电加1:机床产品质景监督检测中心检测,表明D〖C-206水溶性线切割液具有优异的综合性能。

用水溶性物质(水溶液)作为速走丝电火花线切割加工的工作液,从工艺性能和经济性肴都是可行的。采用水溶液线切割液能减少排污,可以实现循环使用不排放,现场不再使用溶剂油消除了火灾危险,为实现清洁生产创造了条件。

刘志东(南京航空航天大学机电工程学院副教授)在使用乳化液作为工作介质的前提下,以往对于高频脉冲电源的诸多改进以及运丝系统的完善等措施均对切割效率的提高收效甚微,这就是目前高速走丝机切割效率长期徘徊在很低水平的根本原因。

由于乳化液的使用会导致蚀除产物在切缝出口部位堆积,在存在大量蚀除产物且冷却不充分的条件下产生的放电将导致碳黑物质反粘在工件表面并可能引起工件表面烧伤,产生黑白交叉条纹,洗涤能力越差的乳化液切割表面的条纹就会越明显。目前人们只能通过增加乳化液的浓度、添加一些洗涤性物质和增加脉间来改善切缝内的冷却和洗涤状态,减弱条纹的颜色。

选用在放电过程中尽量不生成粘稠状高分子化合物的非油或少油性工作液,从而保证切缝内工作介质的均匀与流动,才能达到改善放电状态的目的。试验证明,当选用洗涤性良好且油性比例严格控制的复合工作液后(如佳润系列的JR1A、JR3A),切割完毕工件自动落下,切割表面只有一层薄膜状物质。表面没有换向条纹,证明其极间呈现均匀冷却状况。在此冷却条件下,可以采用较大的放电能量(平均切割电流67A)进行长期稳定切割,切割效率己超过200mm2/min.试验表明,使用复合工作液在同等切割条件下电极丝损耗是其他工作液的1/21/3,并且这种效果在大能量切割时体现得愈加明显。采用复合工作液改善了极间的洗涤状态后,还可以通过脉冲电源的改进增宽放电间隙,从而进一步改善极间的洗涤状态,适合更高切割能量进行高效率切割的需求。

阻碍高速走丝线切割加工工艺指标提高的根本原因是极间十分恶劣的间隙状态所造成的,一旦解决了极间洗涤性问题,影响其工艺指标的许多问题将会迎刃而解,在高速走丝机上实行的多次切割工艺也会逐步进入实用阶段,且对高频电源的改进也必将在工艺指标方面获得较显著的成效。高速走丝机会获得比低速走丝机更好的极间冷却条件,许多在低速走丝机已经成熟应用的成果,有可能经过针对性的研究和改进而应用在高速走丝机h,可以预言在不久的将来高速走丝机的切割效率将会有更大幅度的提高,并且其他加工艺指标也将会得到显著的改善。

5应用领域的开拓戴宪光(苏州工业园区江南赛特数控设备有限公司副总经理)提升行业水平,其中一个重要方面是发扬优势开拓市场。高速走丝机制造成本及使用成本低,环境要求不高,操作维修简单,在大厚度、大锥度加工方面具有独特的优势,在一些需要特殊加工的领域具有较大的lU场空间。对于解决革:负荷、太体积金属零件加工,优势特别明显。例如一些重型设备、军工设备的大型零件,其型腔内部有局部加工,用高速走丝机比较经济实用,由于体积大、工件重,普通机床无法承受,我公司研发的DK77100H机床采用固定或旋转工作台。负重5000kg以上,线架移动,滑座部件借鉴了数控铣床的结构技术,刚性强,精度高,能满足此类特殊加工的要求。针对电子行业部分精密微型零件以及贵重金属的切片、落料加工对切缝的要求,研发了DKH12紧凑型台式机,钼丝直径0.060.12mm,可多次切割,占地小、精度高,在市场上备受欢迎。通过走出去参展、宣传我们公司产品,外销市场逐步增大,特别是实现超大体积、重量加工,精密、微细加工,高精度、低粗糙度值加工等,使产品在海外市场受到广泛欢迎。2007年14月我们公司的产品外销已超过去年的外销总额。

张旭东(杭州华方数控机床有限公司总经理)高速走丝电火花线切割机*初应用于精密复杂的模具与零件加工,体现它独特的优势。当时的机床规格较小,效率较低,后来大行程、大厚度、大锥度、高效率的机床推向市场,满足了一些大型塑料制品模具的加工要求。近年来,对模具的要求和交货期越来越严格,制造商越来越多采用了高效精密的进口设备来制造模具,在沿海经济较发达地区,进口的高速数控铣床、复合加工中心、精密低速走丝机床数量急剧增长。使得高速走丝线切割机仅用来当粗加工设备,或者用于一般要求的零部件加工。但在磁钢行业,却有大批高速走丝机昼夜加工着类同的零件。成了专用设备。它对机床的功能要求单一,精度也不需很高,追求的是高效率和低使用成本。这就突破了我们原有的概念,即速走丝机灰要应用在模具行业。我们只存及时调理念,去开发出符合市场要求的各类产品,包拈各种专机,扩大高速走丝线切割机在模具行业以外的应用,才能促进高速走丝机的进一步发展。

叶军(苏州电加工机床研究所所长)行、Ik要发展,必须依靠技术创新和技术进步。m这种创新必须是效的创新,也就是说这种创新要真正能提高产品的技术指标和性能,耍能给企、Ik带宋效益。我们的企业,特别足中小企业在立项或发新产品时,要请本行业内的资深专家进行认A:论证,以避免走巧路。

电火花线切割加K技术是一种不m丨衿代的加技术,尤论是低速走丝机还是高速走丝机,成坫“屮走丝机”都苻着很广阔的发展甜和|丨丨场中间。全行业应坚定信心,加快产品结构的凋1j升级,+断提A企业的竞,力。

 
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