數控線切割機床的發展方向
電火花線切割加工是20世紀40年代由前蘇聯的科學家發明而隨之發展起來的一種加工工藝形式，他利用移動的細金屬絲做電極，對工件進行火花放電加工。隨著數控技術的不斷發展，目前可以切割金屬出二維、三維及多維的工件表面。根據電極絲的運行方式，電火花線切割機床通常分為兩大類：一類是單向走絲電火花線切割機床，另一類是往復走絲電火花線切割機床。 單向走絲電火花線切割機床早期只有國外公司的獨有機種。近10年以來，我國的科技工作者在該機種的研究、開發上取得了重大突破，目前已擁有了具有自主知識產權的產品，并占領了一定的市場份額。 往復走絲電火花線切割機床是我國獨創的機種，具有結構簡單、操作方便、使用成本低的特點，適用于中低檔模具和零件的加工，在大厚度、變厚度加工中具有獨特優勢，滿足了國內外客戶的需求。這類機床的數量正以較快的速度增長，由原來年產量2~3千臺上升到年產量數萬臺，目前全國往復走絲線切割機床的存量已達20余萬臺，應用于各類中低檔模具制造和特殊零件加工，成為我國數控機床中應用最廣泛的機種之一。 與單向走絲電火花線切割機床相比，往復走絲電火花線切割機床在平均生產率、切割精度及表面粗糙度等關鍵技術指標上還存在較大差距。針對這些差距，國內研究所、大專院校、生產企業的專家和廣大科技工作者多次舉行各類學術交流活動，共同尋找技術發展的突破口。經過多年的共同努力，各項技術指標有了明顯提高，尤其在機床的整機加工性能、加工范圍、切割效率、表面加工質量、加工精度等方面取得了實質性進展。 （1） 大錐度切割技術逐步完善。實現了錐度加工中電極絲跟隨傾斜,解決了大錐度切割時電極絲易跳出導輪槽的難題；采用多種數控補償，有效地提高了錐度加工的精度；改進了工作液噴流方式，保持錐度切割時良好的加工狀態，提高了錐度切割件的表面一致性；隨著大錐度切割的技術進步，變錐度、上下異形的切割加工也取得了很大的進步。 （2） 大厚度切割技術逐步完善。與單向走絲線切割機床相比，往復走絲線切割機床的大厚度切割具有一定的優勢，隨著相關技術的同步發展，大厚度切割件的橫剖面及縱剖面精度有了較大提高，表面均勻。可實現長時間穩定加工厚度為1000mm左右的大厚度工件。 （3） 脈沖電源技術有了新的突破。脈沖電源技術是往復走絲線切割機床的核心之一，它直接影響加工工藝指標，其發展方向是數字化、自適應控制、節能、超低電極絲損耗、低表面粗糙度。例如：蘇州三光科技股份有限公司生產的BKDK、SKD2控制系統應用了專利技術脈沖電源。它的成功運用，使“三光”系列產品尤其是具有多次切割功能的系列產品增添了新的內涵，具有節能、切割效率高、電極絲損耗低以及窄脈寬穩定加工的特點。 （4） 機床本體精度有了較大的提高。以往的往復走絲線切割機床X、Y坐標工作臺采用步進電機配合減速機構驅動滾珠絲杠的方式，存在較大的傳動誤差，近年許多國內的品牌產品采用了直流或交流伺服電機作驅動單元直接驅動滾珠絲杠，同時采用了帶螺距補償功能的半閉環控制，可以利用數控系統對機床的定位精度誤差進行補償和修正。在保證精度的前提下，減小因長期使用而導致的加工精度下降，延長機床的使用壽命。 （5） 走絲系統進一步完善。線架結構推陳出新，剛性進一步提高，同時配以高靈敏度的恒張力機構，確保了整個加工過程中電極絲的張力恒定，為保證表面加工質量提供了良好條件。 （6）多次切割技術成功運用。往復走絲線切割機床實現多次切割是精密傳動及控制技術、脈沖電源技術、數控技術的綜合應用的結果，也是提高切割加工精度及表面質量的重要手段。目前，具有多次切割技術的往復走絲線切割機床紛紛走向市場。如蘇州三光HA系列往復走絲線切割機床，采用SKD2控制系統和EAPT自動編程系統，控制系統帶有專家數據庫，可為用戶提供詳細的多次加工工藝參數。機床本體采用進口交流伺服系統驅動X、Y坐標工作臺，同時采用螺距補償功能，定位精度高、可長時間穩定加工、加工件表面光滑無條紋,尤其是大規格機床加工的型孔的精度和跳步精度均比以往機床有明顯提高,整機性能向前邁出了堅實的一步。在平均加工速度為50mm²/min時,通過4次切割能穩定獲得Ra≤1.0 μm的表面粗糙度,精度≤10μm 。 相信隨著我國經濟的高速增長,往復走絲電火花線切割機床的市場容量將不斷擴大,加工技術水平也會日漸成熟,并將為我國模具工業的發展做出新的貢獻。 |