電火花線切割機(jī)的發(fā)展趨勢(shì),共性技術(shù)和最新的特色技術(shù)
電火花線切割技術(shù)在電加工領(lǐng)域里發(fā)展最順,幾乎沒有競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手。該項(xiàng)技術(shù)的核心是加工精度高,表面質(zhì)量好和應(yīng)用范圍廣,而效率,用戶已相當(dāng)滿意了。
加工精度
與加工相關(guān)的因素很多,大致可分為機(jī)床因素和非機(jī)床因素。展臺(tái)上世界級(jí)品牌機(jī)在機(jī)床機(jī)械精度、脈沖電源精度、伺服控制精度(包括對(duì)機(jī)械運(yùn)動(dòng)、脈沖參數(shù)、走絲系統(tǒng)和工作液系統(tǒng)的控制)都已達(dá)到極高的水準(zhǔn)。高檔機(jī)無例外全都采用光柵尺全閉環(huán)系統(tǒng),整機(jī)剛性得到普遍重視,而且隨著進(jìn)給絲杠的加粗,傳動(dòng)剛度也有大幅度提高。瑞士阿奇公司還采用三維補(bǔ)償,機(jī)床的幾何精度有很大的改善。今天繼續(xù)改進(jìn)的重點(diǎn)放在克服機(jī)床熱變形方面,用熱平衡、熱對(duì)稱、熱隔離等各種措施減小機(jī)床熱源和室溫波動(dòng)對(duì)機(jī)床幾何精度的影響。普遍用恒溫的工作液冷卻立柱、上下機(jī)架、工作臺(tái)面、工件,整機(jī)用機(jī)殼包嚴(yán),形成隔離的小恒溫室。可以說高檔線切割機(jī)的幾何精度和坐標(biāo)磨床已完全相當(dāng)了。說到脈沖電源和伺服控制的精度,可能中國用戶還沒有清楚的概念。的確在機(jī)床驗(yàn)收中就沒有這個(gè)項(xiàng)目。所以一些低檔機(jī)就可在這方面鉆空子,而品牌機(jī)的優(yōu)勢(shì)就在于此。它們的主機(jī)可以海外生產(chǎn),但電柜一定是在總部封閉式運(yùn)作。它們以長期的技術(shù)積累,先進(jìn)的品質(zhì)管理和制造能力,從體系的高度保證各功能部件性能的穩(wěn)定和相互間的協(xié)調(diào)一致,而這些方面都是我們知之甚少急需補(bǔ)課的核心技術(shù)。
影響加工精度的非機(jī)床因素,例如操作人員的素質(zhì),人為的誤操作等現(xiàn)在能用強(qiáng)大的工藝數(shù)據(jù)庫和智能控制來消除。例如阿奇公司有FORMALCHECK功能用來確認(rèn)輸入數(shù)據(jù)是否遺漏。但看不見測(cè)不了的工件材料內(nèi)應(yīng)力誰都沒有辦法考慮,所以加工工件的尺寸和形狀與達(dá)到的加工精度---表面輪廓度TKM關(guān)系密切。各家所言可達(dá)到的加工精度是指對(duì)給定尺寸和形狀的樣件切割。例如高40mm,對(duì)邊尺寸30mm的六棱柱體樣件,就是指相對(duì)名義尺寸30mm的偏差,上中下三個(gè)截面共9個(gè)數(shù)據(jù)。注意這里要求的是絕對(duì)尺寸,要保證小間隙精密沖模的配合及互換性必須這樣要求。瑞士阿奇公司的EXCELLENCE的TKM就可以達(dá)到3µm(相對(duì)名義尺寸±1.5µm),這和美國莫爾(Moore)公司最新開發(fā)的450CPW/ATC坐標(biāo)磨床的指標(biāo)完全一樣。此外,由于角部配合間隙對(duì)沖模的壽命和沖件的毛刺影響巨大,故普遍注意到有沒有角部過切.目前品牌機(jī)尖角和小圓角精度可達(dá)到1-2µm。
表面質(zhì)量,主要是指加工硬質(zhì)合金沖模時(shí)電解作用下鈷的溶解和表面微觀裂紋造成刃口過早磨損。現(xiàn)在都已采用平均電壓為零的交流脈沖電源,電解的破壞已將到最低程度。此外,由于脈沖電源的改進(jìn),普遍采用高峰值,如三菱電機(jī)聲稱已達(dá)到1000A,窄脈寬(微秒級(jí)),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。可以認(rèn)為今天線切割的硬質(zhì)合金沖模刃口的耐磨性和磨削沒有什么不同。夏米爾公司聲稱表面變質(zhì)層厚僅1µm,而且沒有微觀裂紋。
由于窄脈沖高峰值脈沖電源的出現(xiàn),加上走絲系統(tǒng),伺服進(jìn)給系統(tǒng)不斷改進(jìn)和考慮了很多工作狀態(tài)因素---噴嘴形式,和工件間距離,精修是否在切縫中等等,有針對(duì)性地設(shè)置規(guī)準(zhǔn)逐檔減小加工間隙和加工面內(nèi)凹,故達(dá)到同樣的精度和表面粗糙度的切割次數(shù)大大減少,這樣不但加工效率高,電極消耗少,而且切割中偏移量小,形狀精度也明顯提高。
專家系統(tǒng)
品牌機(jī)都有成套的專家系統(tǒng),盡管稱呼各不相同,但功能大同小異。首先是工藝專家系統(tǒng),按加工要求給出成套參數(shù)。水平的高低看考慮的范圍大小,一般應(yīng)包括常用電極絲牌號(hào)和相應(yīng)的工件材料。近來還提供如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(xiàng)優(yōu)先的加工策略來生成各自的規(guī)準(zhǔn)。在規(guī)準(zhǔn)選擇無誤的情況下都有一個(gè)放電專家系統(tǒng)來應(yīng)付切割中的隨機(jī)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,得到不斷絲穩(wěn)定高效加工。現(xiàn)在臺(tái)階形切割水平有了普遍提高。曾經(jīng)五花八門的轉(zhuǎn)角策略,如今已殊途同歸,形成轉(zhuǎn)角專家:系統(tǒng)采取逐步改變加工參數(shù),等電極絲的滯后彎曲消失后在轉(zhuǎn)彎,而且在精加工轉(zhuǎn)彎時(shí)也注意到角部修整量的大小和放電點(diǎn)實(shí)際移動(dòng)速度變化造成角部加工間隙的變化。當(dāng)然這種不改變加工軌跡的轉(zhuǎn)角專家系統(tǒng)在保證角部精度的同時(shí),要犧牲一些加工效率,用戶可以在精度和效率之間取一滿意的這種方案。當(dāng)然也有例外,瑞士阿<
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