數(shù)控電火花線切割加工包括快走絲加工與慢走絲加工，它們廣泛應(yīng)用于模具制造行業(yè)。這兩種技術(shù)的加工效率、切割精度以及表面質(zhì)量等目前是什么發(fā)展狀況呢？
 

　　快走絲加工技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀
 

　　顧名思義，快走絲加工是因為切割加工過程中電極絲作高速的走絲運轉(zhuǎn)而得名。快走絲加工機床是我國的電加工機床，經(jīng)過幾十年的不斷完善和發(fā)展，現(xiàn)已成為制造業(yè)中的一種重要加工手段。可滿足中、低檔模具加工和其他復(fù)雜零件制造的要求，在中低檔市場中占有相當?shù)姆至俊?br /> 

　　快走絲加工機床zui大的優(yōu)勢在于擁有良好的性能價格比。由于它的實用性、經(jīng)濟性，所以在國內(nèi)有較大的市場。傳統(tǒng)快走絲加工采用一次切割的工藝，加工效率在40 ㎜2/min左右，表面粗糙度在Ra3.0μm左右，表面有較明顯的線紋，加工精度在0.02㎜左右。
 

　　為改善加工品質(zhì)，快走絲加工機床制造廠家參照多次切割工藝，改進了機床的相關(guān)部件，出現(xiàn)了所謂的“中走絲機床”。機床的數(shù)控精度、脈沖電源、走絲系統(tǒng)、工藝數(shù)據(jù)庫等大量的工藝技術(shù)方面有了較大的提高。提高了加工精度，改善了表面質(zhì)量。
 

　　目前中走絲加工機床的技術(shù)指標：進行一次切割的效率180㎜2/min，多次切割后的表面粗糙度為Ra≤1.0μm，此時的平均效率為50㎜2/min，加工表面光澤無明顯切割條紋，加工精度0.01㎜，電極絲損耗≤0. 01 ㎜ /20 萬㎜2 。這些性能指標看起來已經(jīng)比較不錯，但需要注意的是，獲得這些指標需要保證好各個環(huán)節(jié)，一旦有出入，比如工作液的濃度、電極絲的損耗發(fā)生變化，就會影響加工質(zhì)量的穩(wěn)定性。
 

　　生產(chǎn)中走絲機床的典型廠家有蘇州三光、蘇州漢奇、上海特略、北京安德、蘇州寶瑪、蘇州新火花、上海大量等。
 

　　慢走絲加工技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀
 

　　精密、復(fù)雜、長壽命沖壓模具制造精度及表面質(zhì)量要求的不斷提高，快走絲加工技術(shù)已不能適應(yīng)精密模具的制造要求，這種現(xiàn)狀促進了慢走絲加工技術(shù)的迅速發(fā)展，其各方面工藝指標已達到了相當高的水平，是其它加工技術(shù)不可替代的。
 

　　1. 慢走絲加工技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀
 

　　(1)加工精度提高
 

　　多次切割技術(shù)是提高慢走絲加工精度及表面質(zhì)量的根本手段。一般是通過一次切割成形，二次切割提高精度，三次以上切割提高表面質(zhì)量。
 

　　由于在切割拐角時電極絲的滯后，會造成角部塌陷。為了提高拐角切割精度，采取了更多的動態(tài)拐角處理策略。如：自動改變加工速度、自動調(diào)節(jié)水壓、控制加工能量等。
 

　　*的慢走絲加工機床采用的高精度精加工回路，是提高加工工件平直度的有效技術(shù)，使厚件加工的精度得到顯著提高；為了進行小圓角、窄縫、窄槽及微細零件的微精加工，*的數(shù)控低速走絲電火花線切割機床可以采用0.02～0.03 ㎜的電極絲進行切割。
 

　　為了保證高精度的加工，機床的機械精度、脈沖電源精度、伺服控制精度(包括對機械運動、脈沖參數(shù)、走絲系統(tǒng)和工作液系統(tǒng)的控制)都已達到*的水準。采用水溫冷卻裝置，使機床內(nèi)部溫度與水溫相同，減小了機床的熱變形；采用閉環(huán)數(shù)字交(直)流伺服控制系統(tǒng)，確保優(yōu)良的動態(tài)性能和高定位精度，加工精度可控制在若干微米以內(nèi)，精密定位可實現(xiàn)0.1μm當量的控制；采用浸入式加工，降低工件熱變形；電機伺服，閉環(huán)電極絲張力控制；采用電壓調(diào)制對刀電源實現(xiàn)高精度對刀，對刀精度可達0.002 ㎜，不損傷工件，不論干濕。
 

　　(2)表面質(zhì)量日臻完善
 

　　*的慢走絲加工機床采用平均電壓為零的無防電解脈沖電源，電解的破壞已降到zui低程度。此外，由于脈沖電源的改進，普遍采用高峰值，窄脈寬(微秒級)，材料大多數(shù)為氣相拋出，帶走了大量的熱，工件表面溫度就上不去，開裂的現(xiàn)象大為減少；不僅加工效率高，而且使表面質(zhì)量大大提高。采用無電解電源進行電火花線切割加工，可使表面變質(zhì)層控制在2μm以下。切割的硬質(zhì)合金沖模刃口的耐磨性和磨削沒有什么不同，甚至優(yōu)于機械磨削加工，越來越多的零件加工“以割代磨”。
 

　　(3)加工效率提升
 

　　由于納秒級大峰值電流脈沖電源技術(shù)及檢測、控制、抗干擾技術(shù)的發(fā)展，慢走絲加工機床的加工效率也在不斷提高，當前*的慢走絲加工機床的zui高加工效率可達500㎜2/min。較大厚度工件的加工效率有實際意義的技術(shù)提升，如切割300 ㎜厚的工件時，加工效率可達170㎜2/min。對于厚度變化工件的加工，通過自動檢測加工件的厚度，自動調(diào)整加工參數(shù)，防止斷絲，達到該狀態(tài)的zui高加工效率。
 

　　另外，*慢走絲加工機床推出的快速自動穿絲技術(shù)，自動穿絲時間<15 s提高了加工操作的效率；推出的雙絲自動交換技術(shù)，能采用0.20～0.02 ㎜的電極絲自動進行雙絲切換加工。采用粗絲進行*次切割，一般絲徑為0.25 ㎜，以提高加工效率，并可無芯切割；然后采用細絲進行修整，一般采用0.10 ㎜的細絲，切割出小圓角，并可提高精度，總體可節(jié)省30%～50%的切割時間。
 

　　(4)自動化、智能化及信息化的發(fā)展
 

　　加工過程中，為了減少人的干預(yù)，保證達到預(yù)期的工藝指標，慢走絲加工的自動化、智能化及信息化取得了相應(yīng)的發(fā)展。
 

　　慢走絲加工機床完備的工藝專家系統(tǒng)按加工要求給出成套參數(shù)。不僅包括常用電極絲牌號和相應(yīng)的工件材料，還提供了如PCD、PCBN等特殊材料的加工參數(shù)，可依據(jù)上下噴嘴是否與工件接觸，距離多大，是在切風(fēng)中精修，還是敞開面精修，精度、表面粗糙度和效率哪一項優(yōu)先的加工策略來生成各自的規(guī)準；放電專家系統(tǒng)應(yīng)付切割中的隨機因素，在切入、切出、截面變化、中心切割、接近邊緣切割、大截面高速切割等情況下，在加工過程中運用自適應(yīng)控制策略及自動化控制功能，得到不斷絲穩(wěn)定加工。
 

　　自動無孔探測功能也很實用，自動跳步加工時，如果預(yù)孔被忘記打出或孔位偏移，機床就會自動移到下一個預(yù)孔上，這樣可防止在無人操作加工時停機，在穿好絲之后發(fā)生短路時，可自動搜尋消除短路的位置，提高了連續(xù)無人操作運轉(zhuǎn)的可靠性。
 

　　機床的CNC系統(tǒng)配以標準化機械接口，組成智能化的制造系統(tǒng)，通過3R系統(tǒng)或EROWA系統(tǒng)的機械手，可方便地實現(xiàn)工件(托盤)的自動交換，配以專家系統(tǒng)及電極絲自動交換技術(shù)，可以自動完成全部加工過程。
 

　　2. 各檔次慢走絲加工機床的技術(shù)水平
 

　　可將慢走絲加工機床分為*、、中檔、入門四個檔次。生產(chǎn)慢走絲機床的典型廠家有瑞士GF加工方案(原阿奇夏米爾)、日本牧野、日本三菱、日本沙迪克、日本西部、日本法蘭克等。
 

　　(1)*慢走絲加工機床
 

　　這種慢走絲加工機床代表了目前的zui高水平，主要由瑞士、日本制造。這類機床的加工精度能保證在±0.002 ㎜以內(nèi)，zui高加工效率可達400～500㎜2/min，表面粗糙度可達Ra0.05μm，具有的加工表面質(zhì)量，表面幾乎無變質(zhì)層，能使用Φ0.02 ㎜的電極絲進行微精加工，主機大都具有熱平衡系統(tǒng)，一些機床采用在油中進行切割加工。這類機床功能齊全，自動化程度高，可以直接完成模具的精密加工，所加工的模具壽命已達到機械磨削水平。
 

　　(2)慢走絲加工機床
 

　　這類機床基本上由瑞士和日本公司生產(chǎn)，具有自動穿絲功能，無電阻防電解電源，整體熱恒定系統(tǒng)，能采用Φ0.07 ㎜的電極 絲進行切割，精度在±0.003 ㎜左右，zui高加工效率能達300㎜2/min以上，表面粗糙度能達到Ra<0.2μm，具有適時檢測工件截面變化、實時優(yōu)化放電功率功能。這類機床也廣泛用于精密沖壓模加工。
 

　　(3)中檔慢走絲加工機床
 

　　這檔機床一般由瑞士和日本公司在中國的制造工廠生產(chǎn)，一些中國臺灣機的技術(shù)水準也能達到這個檔次，其配置和性能滿足了國內(nèi)大多數(shù)精密線切割加工的要求。一般都采用無電阻防電解電源，具有浸水式加工、錐度切割功能。實用的zui高加工效率為150～200 ㎜2/min，*表面粗糙度達Ra<0.4μm，切割精度可達±0.005㎜，一般采用Φ0.1㎜及以上的電極絲進行切割，配備的防撞保護系統(tǒng)可避免由編程錯誤或誤操作引起的碰撞受損，配備或者可選配自動穿絲機構(gòu)。
 

　　(4)入門級慢走絲加工機床
 

　　這檔機床一般是中國臺灣機床或者國內(nèi)自主研發(fā)生產(chǎn)的機床，其配置和性能滿足國內(nèi)普通模具與零件的加工要求。一般多使用切一修一，切一修二的工藝，能穩(wěn)定達到表面光潔度在Ra0.8μm左右，加工精度在±0.008㎜，大多只能使用0.15mm及以上的電極絲進行切割，加工的表面微細組織、拐角與*的機床有一定的差距。
 

　　總的來說，慢走絲加工機床與快走絲加工機床相比，在加工效率、精度、表面質(zhì)量等方面都具有非常明顯的*性。雖然慢走絲加工機床的價格較貴，但隨著制造業(yè)的高速發(fā)展，它將會被越來越多地應(yīng)用于各加工領(lǐng)域。
 

　　快走絲加工技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀
 

　　顧名思義，快走絲加工是因為切割加工過程中電極絲作高速的走絲運轉(zhuǎn)而得名。快走絲加工機床是我國的電加工機床，經(jīng)過幾十年的不斷完善和發(fā)展，現(xiàn)已成為制造業(yè)中的一種重要加工手段。可滿足中、低檔模具加工和其他復(fù)雜零件制造的要求，在中低檔市場中占有相當?shù)姆至俊?br /> 

　　快走絲加工機床zui大的優(yōu)勢在于擁有良好的性能價格比。由于它的實用性、經(jīng)濟性，所以在國內(nèi)有較大的市場。傳統(tǒng)快走絲加工采用一次切割的工藝，加工效率在40 ㎜2/min左右，表面粗糙度在Ra3.0μm左右，表面有較明顯的線紋，加工精度在0.02㎜左右。
 

　　為改善加工品質(zhì)，快走絲加工機床制造廠家參照多次切割工藝，改進了機床的相關(guān)部件，出現(xiàn)了所謂的“中走絲機床”。機床的數(shù)控精度、脈沖電源、走絲系統(tǒng)、工藝數(shù)據(jù)庫等大量的工藝技術(shù)方面有了較大的提高。提高了加工精度，改善了表面質(zhì)量。
 

　　目前中走絲加工機床的技術(shù)指標：進行一次切割的效率180㎜2/min，多次切割后的表面粗糙度為Ra≤1.0μm，此時的平均效率為50㎜2/min，加工表面光澤無明顯切割條紋，加工精度0.01㎜，電極絲損耗≤0. 01 ㎜ /20 萬㎜2 。這些性能指標看起來已經(jīng)比較不錯，但需要注意的是，獲得這些指標需要保證好各個環(huán)節(jié)，一旦有出入，比如工作液的濃度、電極絲的損耗發(fā)生變化，就會影響加工質(zhì)量的穩(wěn)定性。
 

　　慢走絲加工技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀
 

　　精密、復(fù)雜、長壽命沖壓模具制造精度及表面質(zhì)量要求的不斷提高，快走絲加工技術(shù)已不能適應(yīng)精密模具的制造要求，這種現(xiàn)狀促進了慢走絲加工技術(shù)的迅速發(fā)展，其各方面工藝指標已達到了相當高的水平，是其它加工技術(shù)不可替代的。
 

　　1. 慢走絲加工技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀
 

　　(1)加工精度提高
 

　　多次切割技術(shù)是提高慢走絲加工精度及表面質(zhì)量的根本手段。一般是通過一次切割成形，二次切割提高精度，三次以上切割提高表面質(zhì)量。
 

　　由于在切割拐角時電極絲的滯后，會造成角部塌陷。為了提高拐角切割精度，采取了更多的動態(tài)拐角處理策略。如：自動改變加工速度、自動調(diào)節(jié)水壓、控制加工能量等。
 

　　*的慢走絲加工機床采用的高精度精加工回路，是提高加工工件平直度的有效技術(shù)，使厚件加工的精度得到顯著提高；為了進行小圓角、窄縫、窄槽及微細零件的微精加工，*的數(shù)控低速走絲電火花線切割機床可以采用0.02～0.03 ㎜的電極絲進行切割。
 

　　為了保證高精度的加工，機床的機械精度、脈沖電源精度、伺服控制精度(包括對機械運動、脈沖參數(shù)、走絲系統(tǒng)和工作液系統(tǒng)的控制)都已達到*的水準。采用水溫冷卻裝置，使機床內(nèi)部溫度與水溫相同，減小了機床的熱變形；采用閉環(huán)數(shù)字交(直)流伺服控制系統(tǒng)，確保優(yōu)良的動態(tài)性能和高定位精度，加工精度可控制在若干微米以內(nèi)，精密定位可實現(xiàn)0.1μm當量的控制；采用浸入式加工，降低工件熱變形；電機伺服，閉環(huán)電極絲張力控制；采用電壓調(diào)制對刀電源實現(xiàn)高精度對刀，對刀精度可達0.002 ㎜，不損傷工件，不論干濕。
 

　　(2)表面質(zhì)量日臻完善
 

　　*的慢走絲加工機床采用平均電壓為零的無防電解脈沖電源，電解的破壞已降到zui低程度。此外，由于脈沖電源的改進，普遍采用高峰值，窄脈寬(微秒級)，材料大多數(shù)為氣相拋出，帶走了大量的熱，工件表面溫度就上不去，開裂的現(xiàn)象大為減少；不僅加工效率高，而且使表面質(zhì)量大大提高。采用無電解電源進行電火花線切割加工，可使表面變質(zhì)層控制在2μm以下。切割的硬質(zhì)合金沖模刃口的耐磨性和磨削沒有什么不同，甚至優(yōu)于機械磨削加工，越來越多的零件加工“以割代磨”。
 

　　(3)加工效率提升
 

　　由于納秒級大峰值電流脈沖電源技術(shù)及檢測、控制、抗干擾技術(shù)的發(fā)展，慢走絲加工機床的加工效率也在不斷提高，當前*的慢走絲加工機床的zui高加工效率可達500㎜2/min。較大厚度工件的加工效率有實際意義的技術(shù)提升，如切割300 ㎜厚的工件時，加工效率可達170㎜2/min。對于厚度變化工件的加工，通過自動檢測加工件的厚度，自動調(diào)整加工參數(shù)，防止斷絲，達到該狀態(tài)的zui高加工效率。
 

　　另外，*慢走絲加工機床推出的快速自動穿絲技術(shù)，自動穿絲時間<15 s提高了加工操作的效率；推出的雙絲自動交換技術(shù)，能采用0.20～0.02 ㎜的電極絲自動進行雙絲切換加工。采用粗絲進行*次切割，一般絲徑為0.25 ㎜，以提高加工效率，并可無芯切割；然后采用細絲進行修整，一般采用0.10 ㎜的細絲，切割出小圓角，并可提高精度，總體可節(jié)省30%～50%的切割時間。
 

　　(4)自動化、智能化及信息化的發(fā)展
 

　　加工過程中，為了減少人的干預(yù)，保證達到預(yù)期的工藝指標，慢走絲加工的自動化、智能化及信息化取得了相應(yīng)的發(fā)展。
 

　　慢走絲加工機床完備的工藝專家系統(tǒng)按加工要求給出成套參數(shù)。不僅包括常用電極絲牌號和相應(yīng)的工件材料，還提供了如PCD、PCBN等特殊材料的加工參數(shù)，可依據(jù)上下噴嘴是否與工件接觸，距離多大，是在切風(fēng)中精修，還是敞開面精修，精度、表面粗糙度和效率哪一項優(yōu)先的加工策略來生成各自的規(guī)準；放電專家系統(tǒng)應(yīng)付切割中的隨機因素，在切入、切出、截面變化、中心切割、接近邊緣切割、大截面高速切割等情況下，在加工過程中運用自適應(yīng)控制策略及自動化控制功能，得到不斷絲穩(wěn)定加工。
 

　　自動無孔探測功能也很實用，自動跳步加工時，如果預(yù)孔被忘記打出或孔位偏移，機床就會自動移到下一個預(yù)孔上，這樣可防止在無人操作加工時停機，在穿好絲之后發(fā)生短路時，可自動搜尋消除短路的位置，提高了連續(xù)無人操作運轉(zhuǎn)的可靠性。
 

　　機床的CNC系統(tǒng)配以標準化機械接口，組成智能化的制造系統(tǒng)，通過3R系統(tǒng)或EROWA系統(tǒng)的機械手，可方便地實現(xiàn)工件(托盤)的自動交換，配以專家系統(tǒng)及電極絲自動交換技術(shù)，可以自動完成全部加工過程。
 

　　2. 各檔次慢走絲加工機床的技術(shù)水平
 

　　可將慢走絲加工機床分為*、、中檔、入門四個檔次。生產(chǎn)慢走絲機床的典型廠家有瑞士GF加工方案(原阿奇夏米爾)、日本牧野、日本三菱、日本沙迪克、日本西部、日本法蘭克等。
 

　　(1)*慢走絲加工機床
 

　　這種慢走絲加工機床代表了目前的zui高水平，主要由瑞士、日本制造。這類機床的加工精度能保證在±0.002 ㎜以內(nèi)，zui高加工效率可達400～500㎜2/min，表面粗糙度可達Ra0.05μm，具有的加工表面質(zhì)量，表面幾乎無變質(zhì)層，能使用Φ0.02 ㎜的電極絲進行微精加工，主機大都具有熱平衡系統(tǒng)，一些機床采用在油中進行切割加工。這類機床功能齊全，自動化程度高，可以直接完成模具的精密加工，所加工的模具壽命已達到機械磨削水平。
 

　　(2)慢走絲加工機床
 

　　這類機床基本上由瑞士和日本公司生產(chǎn)，具有自動穿絲功能，無電阻防電解電源，整體熱恒定系統(tǒng)，能采用Φ0.07 ㎜的電極 絲進行切割，精度在±0.003 ㎜左右，zui高加工效率能達300㎜2/min以上，表面粗糙度能達到Ra<0.2μm，具有適時檢測工件截面變化、實時優(yōu)化放電功率功能。這類機床也廣泛用于精密沖壓模加工。
 

　　(3)中檔慢走絲加工機床
 

　　這檔機床一般由瑞士和日本公司在中國的制造工廠生產(chǎn)，一些中國臺灣機的技術(shù)水準也能達到這個檔次，其配置和性能滿足了國內(nèi)大多數(shù)精密線切割加工的要求。一般都采用無電阻防電解電源，具有浸水式加工、錐度切割功能。實用的zui高加工效率為150～200 ㎜2/min，*表面粗糙度達Ra<0.4μm，切割精度可達±0.005㎜，一般采用Φ0.1㎜及以上的電極絲進行切割，配備的防撞保護系統(tǒng)可避免由編程錯誤或誤操作引起的碰撞受損，配備或者可選配自動穿絲機構(gòu)。
 

　　(4)入門級慢走絲加工機床
 

　　這檔機床一般是中國臺灣機床或者國內(nèi)自主研發(fā)生產(chǎn)的機床，其配置和性能滿足國內(nèi)普通模具與零件的加工要求。一般多使用切一修一，切一修二的工藝，能穩(wěn)定達到表面光潔度在Ra0.8μm左右，加工精度在±0.008㎜，大多只能使用0.15mm及以上的電極絲進行切割，加工的表面微細組織、拐角與*的機床有一定的差距。
 

　　總的來說，慢走絲加工機床與快走絲加工機床相比，在加工效率、精度、表面質(zhì)量等方面都具有非常明顯的*性。雖然慢走絲加工機床的價格較貴，但隨著制造業(yè)的高速發(fā)展，它將會被越來越多地應(yīng)用于各加工領(lǐng)域。

    （原標題：中走絲與慢走絲加工的技術(shù)差距，到底有多大？）