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、切割精度以及表面水平等现在是什么进步情况呢?
快走丝加工技术的进步近况
顾名思义,快走丝加工是由于切割加工流程中电极丝作高速的走丝运转而得名。快走丝加工机床是国内的电加工机床,经过几十年的不断健全和进步,现已成为制造业中的一种要紧加工方法。可满足中、低档模具加工和其他复杂零件制造的需要,在中低档市场中占有相当的分量。
快走丝加工机床较大的优势在于拥有良好的性能价钱比。由于它的实用性、经济性,所以在国内有较大的市场。传统快走丝加工使用一次切割的工艺,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。
为改变加工品质,快走丝加工机床制造厂家参照多次切割工艺,改进了机床的有关部件,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、工艺数据库等很多的工艺技术方面有了较大的提升。提升了加工精度,改变了表面水平。
现在中走丝加工机床的技术指标: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很好,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,譬如工作液的浓度、电极丝的损耗发生变化,就会影响加工水平的稳定性。
慢走丝加工技术的进步近况
精密、复杂、长寿命冲压模具制造精度及表面水平需要的不断提升,快走丝加工技术已不可以适应精密模具的制造需要,这种近况促进了慢走丝加工技术的飞速进步,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。
一、慢走丝加工技术的进步近况
1、加工精度提升
多次切割技术是提升慢走丝加工精度及表面水平的根本方法。一般是通过一次切割成形,二次切割提升精度,三次以上切割提升表面水平。
由于在切割拐角时电极丝的滞后,会造成角部塌陷。为了提升拐角切割精度,采取了更多的动态拐角处置方案。如:自动改变加工速度、自动调节水压、控制加工能量等。
一流的慢走丝加工机床使用的高精度精加工回路,是提升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升;为了进行小圆角、窄缝、窄槽及微细零件的微精加工,的数控低速走丝电火花线切割机床可以使用0.02~0.03㎜的电极丝进行切割。
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。使用水温冷却装置,使机床内部温度与水温相同,减小了机床的热变形;使用闭环数字交(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,精密定位可达成0.1μm当量的控制;使用浸入式加工,减少工件热变形;电机伺服,闭环电极丝张力控制;使用电压调制对刀电源达成高精度对刀,对刀精度可达0.002㎜,不损伤工件,不论干湿。
2、表面水平日臻健全
一流的慢走丝加工机床使用平均电压为零的无防电解脉冲电源,电解的破坏已降到较低程度。此外,由于脉冲电源的改进,一般使用高峰值,窄脉宽(微秒级),材料大部分为气相抛出,带走了很多的热,工件表面温度就上不去,开裂的现象大为降低;不仅加工效率高,而且使表面水平大大提升。使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哪些不一样,甚至优于机械磨削加工,愈来愈多的零件加工“以割代磨”。
3、加工效率提高
由于纳秒级大峰值电流脉冲电源技术及测试、控制、抗干扰技术的进步,慢走丝加工机床的加工效率也在不断提升,当今一流的慢走丝加工机床的较高加工效率可达 500㎜²/min。较大厚度工件的加工效率有实质意义的技术提高,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,通过自动测试加工件的厚度,自动调整加工参数,防止断丝,达到该状况的较高加工效率。
另外,先进慢走丝加工机床推出的飞速自动穿丝技术,自动穿丝时间<15 s提升了加工操作的效率;推出的双丝自动交换技术,能使用0.20~0.02㎜的电极丝自动进行双丝切换加工。使用粗丝进行一次切割,一般丝径为 0.25㎜,以提升加工效率,并可无芯切割;然后使用细丝进行修整,一般使用0.10㎜的细丝,切割出小圆角,并可提升精度,总体可节省30%~50%的切割时间。
4、智能化、智能化及信息化的进步
加工流程中,为了降低人的干预,保证达到预期的工艺指标,慢走丝加工的智能化、智能化及信息化获得了相应的进步。
慢走丝加工机床完备的工艺专家系统按加工需要给出成套参数。不仅包括常用电极丝牌号和相应的工件材料,还供应了如PCD、PCBN等特殊材料的加工参数,可依据上下喷嘴是不是与工件接触,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方案来生成各自的规准;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、大截面高速切割等状况下,在加工流程中运用自适应控制方案及智能化控制功能,得到不断丝稳定加工。
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,提升了连续无人操作运转的靠谱性。
机床的CNC系统配以准则化机械接口,组成智能化的制造系统,通过3R系统或EROWA系统的机械手,可便捷地达成工件(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流程。
二、各档次慢走丝加工机床的技术水平
可将慢走丝加工机床分为、高级、中档、入门四个档次。
1、慢走丝加工机床
这种慢走丝加工机床代表了现在的较高水平,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,较高加工效率可达400~500 ㎜²/min,表面粗糙度可达Ra0.05μm,具有的加工表面水平,表面几乎无变质层,能采用Φ0.02㎜的电极丝进行微精加工,主机大都具有热平衡系统,一些机床使用在油中进行切割加工。这类机床功能齐全,智能化程度高,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、高级慢走丝加工机床
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,能使用Φ0.07㎜的电极丝进行切割,精度在±0.003 ㎜左右,较高加工效率能达300㎜²/min以上,表面粗糙度能达到Ralt;0.2μm,具有适时测试工件截面变化、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、中档慢走丝加工机床
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部分精密线切割加工的需要。一般都使用无电阻防电解电源,具有浸水式加工、锥度切割功能。实用的较高加工效率为150~200㎜²/min,较佳表面粗糙度达Ra<0.4μm,切割精度可达±0.005㎜,一般使用Φ0.1㎜及以上的电极丝进行切割,配备的防撞保护系统可防止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一般模具与零件的加工需要。一般多采用切一修一,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㎜,大多只能采用0.15mm及以上的电极丝进行切割,加工的表面微细组织、拐角与一流的机床有肯定的差距。
总的来说,慢走丝加工机床与快走丝加工机床相比,在加工效率、精度、表面水平等方面都具有非常明显的优越性。虽然慢走丝加工机床的价钱较贵,但伴随制造业的高速进步,它将会被愈来愈多地应用于各加工范围。






