数控线切割机床的发展方向
电火花线切割加工是20世纪40年代由前苏联的科学家发明而随之发展起来的一种加工工艺形式，他利用移动的细金属丝做电极，对工件进行火花放电加工。随着数控技术的不断发展，目前可以切割金属出二维、三维及多维的工件表面。根据电极丝的运行方式，电火花线切割机床通常分为两大类：一类是单向走丝电火花线切割机床，另一类是往复走丝电火花线切割机床。 单向走丝电火花线切割机床早期只有国外公司的独有机种。近10年以来，我国的科技工作者在该机种的研究、开发上取得了重大突破，目前已拥有了具有自主知识产权的产品，并占领了一定的市场份额。 往复走丝电火花线切割机床是我国独创的机种，具有结构简单、操作方便、使用成本低的特点，适用于中低档模具和零件的加工，在大厚度、变厚度加工中具有独特优势，满足了国内外客户的需求。这类机床的数量正以较快的速度增长，由原来年产量2~3千台上升到年产量数万台，目前全国往复走丝线切割机床的存量已达20余万台，应用于各类中低档模具制造和特殊零件加工，成为我国数控机床中应用最广泛的机种之一。 与单向走丝电火花线切割机床相比，往复走丝电火花线切割机床在平均生产率、切割精度及表面粗糙度等关键技术指标上还存在较大差距。针对这些差距，国内研究所、大专院校、生产企业的专家和广大科技工作者多次举行各类学术交流活动，共同寻找技术发展的突破口。经过多年的共同努力，各项技术指标有了明显提高，尤其在机床的整机加工性能、加工范围、切割效率、表面加工质量、加工精度等方面取得了实质性进展。 （1） 大锥度切割技术逐步完善。实现了锥度加工中电极丝跟随倾斜,解决了大锥度切割时电极丝易跳出导轮槽的难题；采用多种数控补偿，有效地提高了锥度加工的精度；改进了工作液喷流方式，保持锥度切割时良好的加工状态，提高了锥度切割件的表面一致性；随着大锥度切割的技术进步，变锥度、上下异形的切割加工也取得了很大的进步。 （2） 大厚度切割技术逐步完善。与单向走丝线切割机床相比，往复走丝线切割机床的大厚度切割具有一定的优势，随着相关技术的同步发展，大厚度切割件的横剖面及纵剖面精度有了较大提高，表面均匀。可实现长时间稳定加工厚度为1000mm左右的大厚度工件。 （3） 脉冲电源技术有了新的突破。脉冲电源技术是往复走丝线切割机床的核心之一，它直接影响加工工艺指标，其发展方向是数字化、自适应控制、节能、超低电极丝损耗、低表面粗糙度。例如：苏州三光科技股份有限公司生产的BKDK、SKD2控制系统应用了专利技术脉冲电源。它的成功运用，使“三光”系列产品尤其是具有多次切割功能的系列产品增添了新的内涵，具有节能、切割效率高、电极丝损耗低以及窄脉宽稳定加工的特点。 （4） 机床本体精度有了较大的提高。以往的往复走丝线切割机床X、Y坐标工作台采用步进电机配合减速机构驱动滚珠丝杠的方式，存在较大的传动误差，近年许多国内的品牌产品采用了直流或交流伺服电机作驱动单元直接驱动滚珠丝杠，同时采用了带螺距补偿功能的半闭环控制，可以利用数控系统对机床的定位精度误差进行补偿和修正。在保证精度的前提下，减小因长期使用而导致的加工精度下降，延长机床的使用寿命。 （5） 走丝系统进一步完善。线架结构推陈出新，刚性进一步提高，同时配以高灵敏度的恒张力机构，确保了整个加工过程中电极丝的张力恒定，为保证表面加工质量提供了良好条件。 （6）多次切割技术成功运用。往复走丝线切割机床实现多次切割是精密传动及控制技术、脉冲电源技术、数控技术的综合应用的结果，也是提高切割加工精度及表面质量的重要手段。目前，具有多次切割技术的往复走丝线切割机床纷纷走向市场。如苏州三光HA系列往复走丝线切割机床，采用SKD2控制系统和EAPT自动编程系统，控制系统带有专家数据库，可为用户提供详细的多次加工工艺参数。机床本体采用进口交流伺服系统驱动X、Y坐标工作台，同时采用螺距补偿功能，定位精度高、可长时间稳定加工、加工件表面光滑无条纹,尤其是大规格机床加工的型孔的精度和跳步精度均比以往机床有明显提高,整机性能向前迈出了坚实的一步。在平均加工速度为50mm²/min时,通过4次切割能稳定获得Ra≤1.0 μm的表面粗糙度,精度≤10μm 。 相信随着我国经济的高速增长,往复走丝电火花线切割机床的市场容量将不断扩大,加工技术水平也会日渐成熟,并将为我国模具工业的发展做出新的贡献。 |
