再析電火花線切割機(jī)床的改進(jìn)

1、再析電火花線切割機(jī)床的改進(jìn)一種高性能往復(fù)走絲多次切割電火花線切割機(jī)床梅建恩顧元章謝天導(dǎo)邵劍民邱雪興蘇州市寶瑪數(shù)控設(shè)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(fù)走絲電火花線切割機(jī)床多次切割的比較分析，總結(jié)出了在往復(fù)走絲電火花線切割機(jī)床上多次切割加工所需進(jìn)一步改進(jìn)的關(guān)鍵點(diǎn)，著重介紹了對關(guān)鍵點(diǎn)實(shí)施的改進(jìn)措施關(guān)鍵詞：導(dǎo)輪軸向進(jìn)電裝置智能脈沖電源閉環(huán)雙向?qū)ΨQ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(jī)床有三項(xiàng)放電加工專項(xiàng)

2、的指標(biāo)：切割效率、電極絲損耗率和工件表面粗糙度。由于它們是實(shí)現(xiàn)時(shí)互相矛盾的三項(xiàng)指標(biāo)，所以在一次切割中，同時(shí)實(shí)現(xiàn)這三項(xiàng)高指標(biāo)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(shí)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(jī)首先采用的多次切割工藝，它巧妙地把實(shí)現(xiàn)這三項(xiàng)指標(biāo)，分別放在不同次的切割加工中來實(shí)現(xiàn)，從而避開它們之間的矛盾。在第一次切割時(shí)，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(shí)，由于電火花脈沖放電在敞開環(huán)境下進(jìn)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(jī)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(cè)重點(diǎn)不同的的分工要求是往復(fù)走絲電火花線切割機(jī)床改進(jìn)的關(guān)鍵點(diǎn)。一、往復(fù)運(yùn)絲電火花線切割機(jī)床實(shí)現(xiàn)多次切割工藝時(shí)存在的問題在往復(fù)運(yùn)絲電火花線

4、切割機(jī)床上試驗(yàn)多次切割工藝已有十年多。該工藝的運(yùn)用確實(shí)使機(jī)床的應(yīng)用范圍擴(kuò)大，但在實(shí)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(jī)和往復(fù)走絲型電火花線切割機(jī)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(jī)床經(jīng)驗(yàn)，公司的技術(shù)人員對照兩類機(jī)床的不同，進(jìn)而分析了其中的原因，認(rèn)為往復(fù)運(yùn)絲直接搬用多次切割工藝尚存在有以下問題：1目前往復(fù)運(yùn)絲電火花線切割機(jī)，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(jī)性，實(shí)際放電狀態(tài)是極其復(fù)雜的，有時(shí)甚至是瞬變的。這種等頻脈沖電源，在實(shí)際切割加工中，無法象單向低速運(yùn)絲線切割機(jī)那樣，可以根據(jù)放電狀態(tài)的實(shí)際需要，智能地對每一個(gè)輸往放電間隙的脈沖能量進(jìn)行實(shí)時(shí)控制，也無法實(shí)現(xiàn)最佳的脈間消電離時(shí)間。另外，簡單電源還沒有專門為修正切割和微精加工設(shè)計(jì)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(fù)運(yùn)絲型電火花線切割機(jī)實(shí)現(xiàn)多次切割的先決條件。二、一種高性能往復(fù)運(yùn)絲型

6、多次切割電火花線切割機(jī)的設(shè)計(jì)我公司組成的項(xiàng)目研制小組，分別針對上述問題進(jìn)行分析，通過如下的改進(jìn)設(shè)計(jì)，研制出了一種高性能往復(fù)走絲型電火花線切割機(jī)床。A.智能高頻脈沖電源本公司技術(shù)人員在十年前研制的單向低速運(yùn)絲電火花線切割機(jī)高頻脈沖電源的基礎(chǔ)上，把其智能高頻脈沖電源進(jìn)行改進(jìn)和發(fā)展，研制成一種適合于往復(fù)運(yùn)絲型線切割加工特點(diǎn)的高頻脈沖電源。該電源有以下特性：1.采用單向低速運(yùn)絲線切割機(jī)使用的智能高頻脈沖電源技術(shù)方案，根據(jù)放電狀態(tài)，實(shí)時(shí)控制每一個(gè)

7、輸往放電間隙脈沖能量。在正常脈沖放電狀況時(shí)，實(shí)現(xiàn)等能量脈沖放電，從而實(shí)現(xiàn)在相同的表面粗糙度條件下，獲得較高切割效率，同時(shí)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(shè)計(jì)了符合其特性要求，分為三個(gè)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(yùn)絲電火花

8、線切割機(jī)的伺服控制電路。該電路采用脈寬時(shí)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(shí)現(xiàn)根據(jù)采樣放電狀況，進(jìn)行伺服跟蹤控制工作臺的進(jìn)給。第一次切割、第二次修正切割和第三次微精切割時(shí)，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(biāo)準(zhǔn)試件的幾何精度可修到3um。再經(jīng)第四次精細(xì)切割，標(biāo)準(zhǔn)試件的表面粗糙度可達(dá)

9、Ra=0.7um。這樣伺服控制電路為實(shí)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(jìn)電導(dǎo)輪專利裝置單向運(yùn)絲和往復(fù)運(yùn)絲型電火花線切割機(jī)，都采用導(dǎo)電塊形式的進(jìn)電裝置。電極絲直接作為導(dǎo)電付的一半，直接與超硬材料制成的導(dǎo)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(yùn)絲速度。前者由于運(yùn)絲速度低而平穩(wěn)，采用這種進(jìn)電方法，傳輸功率脈沖能量較為穩(wěn)定。但往復(fù)走絲線切割機(jī)在第一次切割時(shí)，