再析電火花線切割機床的改進

1、再析電火花線切割機床的改進一種高性能往復走絲多次切割電火花線切割機床梅建恩顧元章謝天導邵劍民邱雪興蘇州市寶瑪數(shù)控設備有限公司新產(chǎn)品研制小組摘要：通過對單向走絲和往復走絲電火花線切割機床多次切割的比較分析，總結出了在往復走絲電火花線切割機床上多次切割加工所需進一步改進的關鍵點，著重介紹了對關鍵點實施的改進措施關鍵詞：導輪軸向進電裝置智能脈沖電源閉環(huán)雙向對稱張力伺服控制低絲耗低粗糙度穩(wěn)定高效切割前言眾所周知電火花線切割機床有三項放電加工專項

2、的指標：切割效率、電極絲損耗率和工件表面粗糙度。由于它們是實現(xiàn)時互相矛盾的三項指標，所以在一次切割中，同時實現(xiàn)這三項高指標是不可能的。要獲得最高切割效率，工件表面粗糙度必定很差，此時電極絲的損耗也大；要獲得切割工件表面最低粗糙度，必然使切割效率很低。國外單向低速走絲型電火花線切割機首先采用的多次切割工藝，它巧妙地把實現(xiàn)這三項指標，分別放在不同次的切割加工中來實現(xiàn)，從而避開它們之間的矛盾。在第一次切割時，可以考慮在較小絲損條件下，優(yōu)先考慮

3、以最大的切割效率加工；在第二刀修正切割和第三刀微精切割時，由于電火花脈沖放電在敞開環(huán)境下進行，排屑容易，切割效率已不是主要矛盾，可逐步減小脈沖能量，優(yōu)先以降低工件表面粗糙度為主要目的加工。因此從放電加工的原理上分析，在電火花線切割機床上采用多次切割加工工藝，代表著其發(fā)展的方向。如何滿足多次切割中每次切割側重點不同的的分工要求是往復走絲電火花線切割機床改進的關鍵點。一、往復運絲電火花線切割機床實現(xiàn)多次切割工藝時存在的問題在往復運絲電火花線

4、切割機床上試驗多次切割工藝已有十年多。該工藝的運用確實使機床的應用范圍擴大，但在實際使用中發(fā)現(xiàn)，許多性能還不盡如人意。這是什么原因造成的呢？的。首先要分析單向低速走絲型電火花線切割機和往復走絲型電火花線切割機床間存在的不同。我公司有研制單向低速走絲型電火花線切割機床經(jīng)驗，公司的技術人員對照兩類機床的不同，進而分析了其中的原因，認為往復運絲直接搬用多次切割工藝尚存在有以下問題：1目前往復運絲電火花線切割機，一般都使用簡單的等頻脈沖電源。由

5、于電火花脈沖放電的隨機性，實際放電狀態(tài)是極其復雜的，有時甚至是瞬變的。這種等頻脈沖電源，在實際切割加工中，無法象單向低速運絲線切割機那樣，可以根據(jù)放電狀態(tài)的實際需要，智能地對每一個輸往放電間隙的脈沖能量進行實時控制，也無法實現(xiàn)最佳的脈間消電離時間。另外，簡單電源還沒有專門為修正切割和微精加工設計其專用電路；在電源部分、電柜的布線和功率脈沖傳輸?shù)确矫?，都沒有采取窄脈寬功復運絲型電火花線切割機實現(xiàn)多次切割的先決條件。二、一種高性能往復運絲型

6、多次切割電火花線切割機的設計我公司組成的項目研制小組，分別針對上述問題進行分析，通過如下的改進設計，研制出了一種高性能往復走絲型電火花線切割機床。A.智能高頻脈沖電源本公司技術人員在十年前研制的單向低速運絲電火花線切割機高頻脈沖電源的基礎上，把其智能高頻脈沖電源進行改進和發(fā)展，研制成一種適合于往復運絲型線切割加工特點的高頻脈沖電源。該電源有以下特性：1.采用單向低速運絲線切割機使用的智能高頻脈沖電源技術方案，根據(jù)放電狀態(tài)，實時控制每一個

7、輸往放電間隙脈沖能量。在正常脈沖放電狀況時，實現(xiàn)等能量脈沖放電，從而實現(xiàn)在相同的表面粗糙度條件下，獲得較高切割效率，同時獲得較低的鉬絲損耗率。2.為第一次切割、第二次修正切割和第三次微精切割加工，分別設計了符合其特性要求，分為三個脈寬段和不同特性的電流波形的脈沖生成電路。最小的微精加工的脈寬為0.3uS。在功率脈沖輸出上，采用符合高頻功率脈沖傳輸要求的措施，以保證最終送入放電間隙的脈沖放電電流波形失真度為最小。3.直接采用低速運絲電火花

8、線切割機的伺服控制電路。該電路采用脈寬時采樣，脈間保持的脈沖放電采樣方法。即使在脈寬為1.2uS的微小脈沖，該電路都可以實現(xiàn)根據(jù)采樣放電狀況，進行伺服跟蹤控制工作臺的進給。第一次切割、第二次修正切割和第三次微精切割時，采用不同伺服跟蹤和跟蹤靈敏度。從而采用了這種伺服控制電路之后，經(jīng)過第二次修正切割，基本可將試件的幾何精度誤差修正到5um左右。經(jīng)過第三次微精切割，標準試件的幾何精度可修到3um。再經(jīng)第四次精細切割，標準試件的表面粗糙度可達

9、Ra=0.7um。這樣伺服控制電路為實現(xiàn)高精度、低表面粗糙度為最終目的微精切割加工創(chuàng)造了條件。B.采用進電導輪專利裝置單向運絲和往復運絲型電火花線切割機，都采用導電塊形式的進電裝置。電極絲直接作為導電付的一半，直接與超硬材料制成的導電塊滑動接觸傳輸功率脈沖大峰值電流。從理論上兩者接觸面是接近于線狀，并且相對滑動摩擦速度，即為運絲速度。前者由于運絲速度低而平穩(wěn)，采用這種進電方法，傳輸功率脈沖能量較為穩(wěn)定。但往復走絲線切割機在第一次切割時，