淺談數控電火花線切割機床的國內外動態(tài) 國外低速走絲線切割機床有代表性的廠家主要有瑞士Charmilles公司，瑞士Agie公司，日本Sodick公司等，他們自20世紀70年代研制成功并生產低速走絲線切割機床，現在基本占領了大部分市場。隨著生產領域對電火花線切割加工技術需求的不斷增加，近幾年來國外電火花線切割加工在走絲系統(tǒng)、自動化及人工智能技術、微細電火花線切割加工等關鍵技術方面又取得了新的進展。 據介紹目前低速走絲線切割機切割加工，zui高加工速度己達到325~350mm2/min，加工精度達±2μm，加工表面粗糙度Ra < 0.3μm。三菱電機公司稱，在加工速度325 mm2/min時能穩(wěn)定加工；國內低速走絲線切割機床加工速度與國外相比還有差距，如北京阿奇夏米爾公司WE 1機床，其加工速度在150~210 mm2/min 。 為解決低速走絲線切割機高速和高精度加工的矛盾，瑞士夏米爾公司推出了ROBOF1L2030SI—IW型自動切換雙走絲系統(tǒng)的線切割機床，粗加工用Φ0.25mm粗絲和高峰值電流進行高速切割；精加工用Φ0.1mm細絲，用精規(guī)準進行高精度和低粗糙度切割，兩套走絲系統(tǒng)各自獨立，粗加工完成后，自動斷絲（燒斷），換精加工系統(tǒng)再穿絲，整個過程45秒完成，使用一個導向器，據介紹加工效率提高200%。穿絲時間節(jié)省30%，能切割R0.06mm小拐角零件。雖然雙走絲線切割機結構較復雜，機床投資增加5~10%，但效果明顯，可以很快得以回報。 目前低速走絲線切割機床，自動穿絲的成功率幾乎達到100%，一般都采用把電極絲前端拉細變尖變硬和加入高壓水柱等措施Φ0.03mm的銅絲，穿絲孔為Φ0.05mm也能穿絲，例如：日本沙迪克公司AQ系列機床的高速自動穿絲裝置，一個循環(huán)穿絲時間為13秒，成功率100%，并有穿絲張力傳感器，檢測穿絲完成避免多走絲。日本三菱電機公司的自動穿絲裝置，穿絲時間為10秒，能斷點再穿絲，能進行Φ0.03mm穿絲。 沙迪克公司zui早在電火花成型機床上采用了直線電機驅動，在 2001年第七屆北京機床展覽上，推出了AQSSOL性直線電機馭動的低速走絲線切割機床[13]，由于直線電機驅動與主軸為同一個零件，無絲杠聯接，無反向間隙，移動準確，實現了高響應和高跟蹤，以及高精度位置控制，防止了斷絲，能保持*放電狀態(tài)的穩(wěn)定加工，提高了放電效率和加工精度，并克服了線切割加工中的表面條紋。 國外低速走絲線切割機床的自動控制功能強控制內容豐富，輸入參數越來越簡捷，都有專家系統(tǒng)（智能控制或模糊控制），它包含對加工條件自動選擇和編程，自動找垂直自動穿絲，在切割中斷絲再處理，切割異常時加工參數和加工條件再修改等等，操作者僅輸入工件材料、切割厚度、加工形狀尺寸、粗糙度等，自動生成加工電規(guī)準和工藝，自動完成加工，有的也可以采用圖形掃描輸入例如夏米爾和阿奇公司的穿絲導套，在銅絲直徑改變時不更換，能自動打開調整，穿絲后自動找正垂直度和加工工件的中心，在切割時能跟蹤檢測，消除切割拐角處電極絲滯后和彎曲，保證了切割的高質量和效率，一般采用調整電極絲張力和改變切割軌跡等措施：三菱電機公司線切割機床，在切割厚度（切入、切出、臺階等）改變時，能自動調整參數，提高了切割效率，其拐角切割控制（CM-R ），采用了軌跡和能量控制相結合的方法 。
我國對線切割加工的研究比較早，因而幾乎在慢走絲機（用低速走絲電火花線切割機）誕生的同時，我國也自制成功*臺快走絲線切割機（即高速走絲電火花線切割機），簡稱線切割。起初，線切割的工藝指標與慢走絲機相當或略高，但隨著時間的推移，線切割機的各項指標（除切割厚度外）已明顯落后于慢走絲線切割機。其中的主要原因就是慢走絲機采用了高自動化水平的CNC系統(tǒng)和多次切割、自適應控制技術。由于線切割機采取了價格低廉的策略，極大地限制了新型工藝技術的實施和加工過程自動化水平的提高，因而導致了線切割機床的生產和研究單一，步伐緩慢。 目前國內使用得比較多的線切割控制系統(tǒng)是蘇州開拓電子技術有限公司開發(fā)的YH線切割控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)建立在DOS平臺上，采用雙CPU結構，加工時可以同機編程；系統(tǒng)采用ISO指令，兼容3B代碼；zui多可以實現五軸控制。該控制卡zui突出的優(yōu)點是穩(wěn)定可靠，抗干擾能力強，但是該卡使用ISA總線，在DOS平臺運行，速度較慢，編程軟件資源也并非十分豐富，而且控制卡每次能接收的指令數量不多，從而限制了其應用。 另外，國內許多大學院校正在開展對開放式線切割數控系統(tǒng)的研究。上海交通大學開發(fā)了基于Linux下的開放式WEDM數控系統(tǒng)，該系統(tǒng)的執(zhí)行效率、穩(wěn)定性不弱于WindowsNT，而且性能*，穩(wěn)定性和軟件移植性好；另外，該校還以自行開發(fā)的ISA控制卡為硬件基礎，建立了基于開放式PC平臺的微細電火花機床實時控制系統(tǒng)。北京航天航空大學開發(fā)了基于工控PC和Windows操作系統(tǒng)的多軸多通道開放式線切割數控系統(tǒng)，其核心硬件是80486或以上的工控PC，可實現4坐標錐度的線切割。浙江大學進行了數控電火花線切割DNC小型系統(tǒng)的開發(fā)，從而提高了設備的利用率。 目前，高速線切割機數控系統(tǒng)的主要缺點表現在： 1、機床設計不合理 音叉式絲架結構剛度差，固有頻率低，容易起振。在快速往復運絲機構和導輪跳動的激勵下，空載運行時也會有較大的振動。單卷絲筒不利于恒張力控制，因而難以抑制電極絲的振動。無法實現自動穿絲。導輪在高速運轉時會產生較大的振動。由于電極絲傾斜時導輪和電極絲接觸點不定，因而導輪也不利于進行大錐度切割。 2、伺服控制系統(tǒng)落后 普遍采用步進電機伺服系統(tǒng)，因而線切割機的進給速度受到限制。沒有回零控制和行程控制，因而對齒隙、螺距誤差和步進電機的丟步不能合理地補償。 3、控制系統(tǒng)過于簡單 3B格式編程語言，不利于提高加工精度和實現標準化。由于3B格式無法提供幾何描述語句以外的參數，因而不利于加工過程控制和實現CNC系統(tǒng)的高自動化。此外，3B格式幾何描述復雜，需要描述幾何段所在象限和zui大計數長度。圓弧插補計算有較大的計算誤差。偏移軌跡只有AP （Automatic circle for offset Path）法一種計算方法，而且功能差，因而對于復雜的編程軌跡往往不能勝任。錐度切割能力差，無法進行上下異型面切割，因而不能加工復雜錐度型面，很不適用。鍵盤過于簡單，數據顯示不規(guī)范。由于沒有CRT，因而操作不直觀，人機通信能力差，無法顯示實際位置坐標和進行圖形顯示。普遍使用“硬件電源”，對數字式脈沖電源和自適應控制系統(tǒng)重視不夠，因而不利于控制拐角精度和加工質量。 4、自動編程語言混亂，幾何元素定義復雜，標準化差。 總之，與慢走絲機相比快走絲機的綜合性能指標低、工藝指標差，使得慢走絲機的進口量不斷增加，花費了大量的外匯。 蘇州中航長風數控科技有限公司主營產品有：線切割機床，電火花成型機，快走絲線切割，中走絲線切割，電火花線切割，電火花穿孔機，取斷絲錐機。 |
