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 蘇州市寶瑪數(shù)控設(shè)備有限公司 技術(shù)部（任何轉(zhuǎn)載和發(fā)布，需注明出處，否則追究法律責(zé)任）

四、一種振動簧片導(dǎo)輪軸向進(jìn)電裝置的研制。
電火線切割機(jī)是把高頻脈沖電源的正極接到固定的工件上，把負(fù)極接到電極絲上，利用電極絲與工件間電火花放電產(chǎn)生的電蝕效應(yīng)來進(jìn)行線切割加工的。在線切割工件過程中，為了要把電火花放電產(chǎn)生的熱量和電蝕物及時從放電間隙中排出，防止電極絲與工件間發(fā)生集中放電而很快燒斷電極絲等原因，電極絲都采用運(yùn)動的方式。根據(jù)運(yùn)絲方向和運(yùn)絲速度的不同，電加工機(jī)床行業(yè)把目前使用的線切割機(jī)分為往復(fù)運(yùn)絲型線切割機(jī)（包括俗稱的快絲機(jī)和中絲機(jī)）和單向運(yùn)絲型電火花線切割機(jī)（俗稱慢絲機(jī)）二種型式。前者是我國的一種電火花線切割機(jī)，它采用可耐高溫的鉬絲作為電極絲，鉬絲的運(yùn)絲速度高達(dá)4-12m/sec，并采用雙向往復(fù)運(yùn)絲方式，電極絲可以反復(fù)使用。這種機(jī)床的優(yōu)點在于機(jī)床使用費用較低，可實現(xiàn)大厚度大錐度工件的切割加工。這種機(jī)床在切入工件的*次切割時，為了實現(xiàn)較高的切割效率，目前單個脈沖的zui大峰值電流已高達(dá)到40-50A。為了把高頻脈沖電源的負(fù)極傳輸?shù)礁咚龠\(yùn)動的鉬絲上，需要設(shè)計一種進(jìn)電裝置。為此，這種進(jìn)電裝置工作的穩(wěn)定性和可靠性，是此類機(jī)床能夠?qū)崿F(xiàn)率脈沖電火花放電切割加工的關(guān)鍵因素之一。目前國內(nèi)生產(chǎn)的往復(fù)走絲型電火花線切割機(jī)一般采用或曾經(jīng)采用過以下幾種進(jìn)電裝置：
1.目前行業(yè)內(nèi)使用zui廣的進(jìn)電裝置是導(dǎo)電塊進(jìn)電裝置。導(dǎo)電塊由硬質(zhì)合金或鎢鋼材料制造，鉬絲以4-12米/秒的高線速度貼著進(jìn)電塊表面滑動磨擦運(yùn)動，兩者接觸處有一個包角產(chǎn)生短園弧線段。高頻脈沖電源的負(fù)極連接到導(dǎo)電塊上，通過二者在這個小短園弧上的高速滑動接觸，傳輸?shù)竭\(yùn)動中的鉬絲上，鉬絲進(jìn)入放電間隙后與接脈沖電源正極的工件間發(fā)生電火花脈沖放電加工。在每個脈沖的放電回路中，鉬絲與導(dǎo)電塊間的接觸電阻是串聯(lián)在每個脈沖的放電電流回路中。雖然這種導(dǎo)電塊進(jìn)電裝置具有結(jié)構(gòu)簡單，易于制造和安裝的優(yōu)點，但也存在不少缺點：
A.這種鉬絲與導(dǎo)電塊之間高速滑動摩擦，會造成鉬絲和進(jìn)電塊二者的磨損。
B.在放電加工中的鉬絲表面粘沾堅硬的蝕除顆粒物和工件材料氧化物，這樣不但增加了二者的磨損，并且在切割某些材料工件時還會造成切割困難。例如切割鋁材料時，切割放電在小范圍內(nèi)產(chǎn)生的電火花溫度達(dá)一萬攝氏度左右，在蝕除工件的同時，也伴隨產(chǎn)生了氧化鋁。氧化鋁是一種研磨劑，粘沾著氧化鋁的鉬絲在與導(dǎo)電塊滑動摩擦中，一般切割1-2小時，在鎢鋼導(dǎo)電塊接觸線段上就會研磨出一個溝槽，很快會造成鉬絲進(jìn)電接觸不良，甚至發(fā)生瞬態(tài)燒絲。這是造成此類機(jī)床不能切割鋁材料的直接原因。
C.高速運(yùn)動的鉬絲實際上是處于一種縱、橫波的振動狀態(tài)，，鉬絲與進(jìn)電塊間常處于很不穩(wěn)定的接觸狀態(tài)。在進(jìn)電塊經(jīng)較長時間使用被磨損出溝槽之后，并且當(dāng)放電間隙處于跟蹤偏緊或發(fā)生短路狀態(tài)的時候，很容易會在鉬絲與進(jìn)電塊之間發(fā)生與放電間隙串聯(lián)的電蝕放電現(xiàn)象。此時鉬絲相對進(jìn)電塊來說處于脈沖電源的正極，在電火花脈沖放電的電子轟擊之下極容易造成鉬絲的燒傷，有時甚至?xí)l(fā)生瞬態(tài)斷絲故障。導(dǎo)電塊的損耗開始時是以機(jī)械磨損為主，隨著偶發(fā)性的電蝕現(xiàn)象的發(fā)生，導(dǎo)電塊的損耗很快轉(zhuǎn)為電蝕損耗為主，直至導(dǎo)電塊的報廢。所以導(dǎo)電塊的使用壽命是以機(jī)械磨損開始，到電蝕損耗結(jié)束。
D.由于經(jīng)過連續(xù)反復(fù)放電，鉬絲表面電蝕成無數(shù)凹坑而粗糙不平，使其表面沾粘著或貯存著許多放電產(chǎn)生的堅硬蝕除工件的小顆粒、工件材料的氧化物和工作液，這還會造成鉬絲與進(jìn)電塊之間的接觸電阻變得不穩(wěn)定。另外在實際加工中，鉬絲與進(jìn)電塊動態(tài)接觸的這段短園弧面積是不斷變化的，造成這段接觸短園弧上的電流密度是一個變數(shù)。在更換新進(jìn)電塊時，鉬絲與進(jìn)電塊間接觸面積很小，此時電流密度就很大，就有可能影響到脈沖放電的穩(wěn)定性，容易燒傷鉬絲，甚至發(fā)生新上鉬絲早期斷絲的現(xiàn)象。為此，有經(jīng)驗的往復(fù)運(yùn)絲電火花機(jī)床操作工都有經(jīng)驗，在更換新進(jìn)電塊之后的幾個小時內(nèi)，機(jī)床是不能用較大電流切割加工的。另外，這種進(jìn)電接觸電阻不穩(wěn)定的情況，會造成脈沖電火花放電效率的波動，還會造成脈沖電源和變頻采樣的不穩(wěn)定，從而造成工作臺進(jìn)給的不穩(wěn)定。
2.原杭州無線電設(shè)備一廠為了解決上述導(dǎo)電塊進(jìn)電的缺點，設(shè)計了安裝在貯絲筒軸向的進(jìn)電裝置，這種機(jī)床可以實現(xiàn)鋁材料的電火花線切割加工。但是因為鉬絲的電阻率是銅絲的3.05倍，從機(jī)床后部的貯絲筒上進(jìn)電，在線架的前端部放電，脈沖電流通過的鉬絲長度較長。由于鉬絲的電阻是串接電火花脈沖放電回路上，較長的鉬絲會造成切割加工時峰值電流大大衰減，從而安裝這種貯絲筒軸向進(jìn)電裝置的機(jī)床切割效率不高。通常這種進(jìn)電裝置只能用于短線架的JO175等小型往復(fù)運(yùn)絲型電火花線切割機(jī)床，現(xiàn)在行業(yè)內(nèi)一些線切割機(jī)床廠把這種貯絲筒軸向進(jìn)電裝置作為機(jī)床選購件供應(yīng)給用戶，以解決用戶切割鋁材料的困難。
3.行業(yè)內(nèi)一些廠曾試用鋼球和電機(jī)電刷組成的導(dǎo)輪軸向進(jìn)電裝置。電火花線切割機(jī)床安裝這種進(jìn)電裝置，高頻功率脈沖在傳輸中的損耗較小，解決了在機(jī)床后部貯絲筒軸進(jìn)電的缺點。但鑲嵌在導(dǎo)輪軸端中心孔凹處的鋼球工作穩(wěn)定度很差，在相關(guān)部件制造與裝配中不可避免存在的允差，甚至由于電刷與其支承座之間存在軸向移動所必須的活動間隙，兩者都會使電刷彈簧作用力的方向偏離導(dǎo)輪的軸線，造成電刷與鋼球接觸點上產(chǎn)生一個垂直于導(dǎo)輪軸心線的水平分力。由于這個分力的存在，造成在實際切割加工中鑲嵌在導(dǎo)輪軸端中心孔的鋼球容易跳出。由于這種進(jìn)電裝置工作的可靠性差，實際上已很少見使用。
4.上世紀(jì)七十年代還出現(xiàn)過一種采用水銀的導(dǎo)輪軸向進(jìn)電裝置。這種進(jìn)電裝置工作可靠，高頻脈沖電源與鉬絲間傳輸損耗極低。但使用水銀有劇毒，還會污染環(huán)境。國家根據(jù)保護(hù)環(huán)境的要求，早已嚴(yán)令禁止使用。
目前我公司已研制成功一種新穎的導(dǎo)輪軸向進(jìn)電裝置，并且申報的該項已獲得*的批準(zhǔn)和*。該新穎進(jìn)電裝置已經(jīng)在我公司生產(chǎn)的機(jī)床上連續(xù)半年以上時間的試用，證明這種進(jìn)電裝置工作穩(wěn)定可靠。該進(jìn)電裝置有如下優(yōu)點：
A.*消除因鉬絲在進(jìn)電塊間機(jī)械磨擦造成鉬絲損耗。從而延長鉬絲的使用壽命
B.由于采用了導(dǎo)輪軸向進(jìn)電，鉬絲與高速旋轉(zhuǎn)的導(dǎo)輪之間是一種相對速度為零的靜接觸關(guān)系，兩者包絡(luò)接觸面積大，從而接觸穩(wěn)定可靠。另外導(dǎo)輪是距放電間隙zui近的機(jī)床零件，它距放電間隙的距離遠(yuǎn)小于導(dǎo)電塊至放電間隙間的距離，因此高頻脈沖電流至鉬絲傳輸中的阻抗很小，可以實現(xiàn)大峰值電流的率切割。
C.消除由于鉬絲與導(dǎo)電塊間因接觸不良，產(chǎn)生偶發(fā)放電而造成鉬絲燒傷或發(fā)生瞬態(tài)斷絲的現(xiàn)象，
D．該進(jìn)電裝置內(nèi)部機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)具有很高的機(jī)械振動頻率響應(yīng)特性，在裝置部件存在制造和裝配允差時，能保證觸點之間穩(wěn)定可靠接觸。
E．該進(jìn)電裝置采用專業(yè)的電觸點材料付，選用的觸點付既具有自潤滑特性和耐機(jī)械磨擦、又能耐電蝕等特點。并且動、靜電觸點之間相對平均線速度低于鉬絲與導(dǎo)電塊之間線速度達(dá)一個數(shù)量級以上。經(jīng)試用其壽命長于導(dǎo)輪本身和導(dǎo)輪內(nèi)安裝高速軸承的使用壽命。采用這種導(dǎo)輪軸向進(jìn)電裝置之后，觸點間面接觸的電流密度遠(yuǎn)小于鉬絲與導(dǎo)電塊之間線狀接觸的面積，具有兩者間接觸電阻小而穩(wěn)定等優(yōu)點。從而可以使電源與變頻采樣穩(wěn)定，功率脈沖在傳輸中的損耗極小。
寶瑪公司生產(chǎn)的各種型號電火花數(shù)控線切割機(jī)床，即將在短期內(nèi)陸續(xù)配套安裝這種新穎軸向進(jìn)電裝置的導(dǎo)輪組件。