往復(fù)走絲電火花線切割加工技術(shù)的發(fā)展與定位

張旭東

(杭州華方數(shù)控機(jī)床有限公司,浙江杭州 310024)

40多年來,往復(fù)走絲電火花線切割機(jī)床已在各行業(yè)的加工中越來越廣泛、大量地應(yīng)用,其特有的工藝能力是其他加工手段難以替代的,同時(shí)因其價(jià)格低廉、運(yùn)行成本低、切割厚度大,故應(yīng)用量遠(yuǎn)大于單向走絲電火花線切割機(jī)床,市場(chǎng)潛力巨大,發(fā)展前景寬闊。

關(guān)于往復(fù)走絲電火花線切割加工技術(shù)發(fā)展思路和定位,就我從事電加工工作多年來的認(rèn)識(shí)和體會(huì)與大家交流。

1 往復(fù)走絲電火花線切割加工技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用水平

(1)加工精度和加工表面粗糙度。用多次切割工藝,加工精度可達(dá)到±0.01mm;同樣用多次切割工藝,在3 000 mm2/h左右的加工效率下,可實(shí)現(xiàn)加工表面粗糙度Ra≤1.5μm,當(dāng)然也可達(dá)到 Ra1.0 μm左右,但此時(shí)加工效率會(huì)明顯下降,實(shí)際應(yīng)用不多。

在生產(chǎn)應(yīng)用中,當(dāng)加工效率在3 000 mm2/h左右,同時(shí)要達(dá)到上述的±0.01 mm的加工精度和Ra≤1.5μm的表面粗糙度水平,加工工件厚度≤80mm,工件切割總面積約在3萬mm2以內(nèi)(連續(xù)切割,不換絲),也就是說現(xiàn)在的水平能完成小型模具或者是較小零件中等水平的加工。

我們認(rèn)為,一根絲連續(xù)切割的精度、表面粗糙度的保持性更重要。

(2)加工效率。對(duì)一些表面質(zhì)量和精度要求不高的工件,目前加工效率可達(dá)7 000 mm2/h(工件厚度在120 mm以內(nèi)),一根絲可連續(xù)切割約21萬mm2,即連續(xù)切割約30 h(不斷絲);超過30 h以上,效率難以維持,且斷絲率明顯增加;若工件厚度超過200mm,以上指標(biāo)明顯下降。盡管如此,在以前,加工表面粗糙度要達(dá)到 Ra1.0μm,連續(xù)30 h加工效率達(dá)到7 000 mm2/h是不可想象的,所以說技術(shù)進(jìn)步是明顯的。

2 往復(fù)走絲電火花線切割加工技術(shù)發(fā)展的不足

(1)近20年來,對(duì)往復(fù)走絲電火花線切割加工技術(shù)的基礎(chǔ)研究幾乎處于停滯狀態(tài),技術(shù)進(jìn)步非常緩慢,加工表面粗糙度、精度、效率的指標(biāo)幾乎沒有提高(前面提到的技術(shù)水平只是近4～5年來才達(dá)到的),導(dǎo)致行業(yè)內(nèi)進(jìn)入了惡性價(jià)格競(jìng)爭(zhēng)的漩渦,可以說技術(shù)進(jìn)步是解決惡性價(jià)格競(jìng)爭(zhēng)的關(guān)鍵。

(2)只重視坐標(biāo)工作臺(tái)運(yùn)動(dòng)精度,對(duì)走絲系統(tǒng)的平穩(wěn)和張力控制的研究不夠。俗話說線切割首先要“割得了”,之后才能是“割得好”,走絲系統(tǒng)張力的精確控制對(duì)放電切割至關(guān)重要。

(3)多年來,對(duì)線切割的這把“刀”(即電極絲)的深入研究不夠。對(duì)于往復(fù)走絲,這把“刀”可能比單向走絲更重要。搞好了,可以進(jìn)一步提高連續(xù)切割的性能指標(biāo),往復(fù)走絲就更有生命力了。最近已有人在做這方面的探索。

(4)對(duì)實(shí)現(xiàn)電火花放電最基本的條件之一的介質(zhì),即工作液的研究投入不夠。近年來有研究單位和企業(yè)已經(jīng)開始重視和研究這個(gè)課題,但整機(jī)廠對(duì)與工作液生產(chǎn)和研究單位的合作還不夠重視。

(5)對(duì)電極絲導(dǎo)向輪、導(dǎo)向器的精度、壽命的研究滯后和不足。

(6)在當(dāng)今世界,人的價(jià)值在提升,以人為本的觀念越來越為大家所認(rèn)同。改善機(jī)床操作區(qū)的環(huán)境,包括換絲、穿絲在內(nèi)人性化操作的探索才剛剛開始。

(7)盡管建立往復(fù)走絲線切割加工工藝數(shù)據(jù)庫的復(fù)雜程度甚至要超過單向走絲線切割加工,但這個(gè)工作已勢(shì)在必行?？蛇@方面實(shí)質(zhì)進(jìn)展非常緩慢,研究觀念存在誤區(qū),所謂一流人才搞方案,二流人才搞設(shè)計(jì),三流人才搞工藝試驗(yàn)。電火花線切割加工技術(shù)的發(fā)展應(yīng)該以工藝試驗(yàn)領(lǐng)路,一流人才要參加到工藝研究中來。

3 往復(fù)走絲電火花線切割加工技術(shù)研究的幾個(gè)思路與定位

(1)電火花線切割加工技術(shù)是機(jī)電一體化的綜合技術(shù),應(yīng)以多學(xué)科的視野進(jìn)行研究,以專業(yè)技術(shù)和集成技術(shù)相集合的方法進(jìn)行研究,所以各學(xué)科的合作至關(guān)重要。

(2)往復(fù)走絲電火花線切割加工主要是放電技術(shù),一切研究都應(yīng)圍繞著“放電”。能放好電,不僅要研究脈沖能量輸入的量和方式,還要繼續(xù)深入研究工作介質(zhì)、電極絲對(duì)放電的作用和影響,在持續(xù)放電后介質(zhì)、電極絲特性的變化以及變化趨勢(shì)。另一方面,“有效放電”不等于切割效率,還要加上“有效排屑”。

(3)對(duì)放電時(shí)電參數(shù)的實(shí)時(shí)檢測(cè)很重要。但根據(jù)檢測(cè)到的工況,得到趨勢(shì)性分析,隨后提供合理對(duì)策可能更重要。這項(xiàng)工作只能建立在大量工藝試驗(yàn)的基礎(chǔ)之上。

(4)對(duì)于往復(fù)走絲電火花線切割加工,其特點(diǎn)主要源自往復(fù)走絲,往復(fù)走絲就是對(duì)電極絲的重復(fù)使用。一根絲的壽命周期、在壽命期內(nèi)絲的特性、尺寸的變化對(duì)加工指標(biāo)的影響等問題,不能回避。對(duì)此進(jìn)行深入的研究非常必要,對(duì)一根絲壽命周期內(nèi)較長(zhǎng)時(shí)間段加工效果的追求才更有實(shí)際意義。

(5)往復(fù)走絲電火花線切割加工的發(fā)展應(yīng)該有不同的定位:一個(gè)定位是追求更高精度、更低表面粗糙度以及在絲的壽命周期內(nèi)的持久性,滿足中端市場(chǎng)的需求;另一個(gè)定位應(yīng)該是更高切割效率的實(shí)現(xiàn)以及在絲的壽命周期內(nèi)的持久性。

4 結(jié)束語

往復(fù)走絲電火花線切割加工技術(shù)是機(jī)電一體、多學(xué)科的綜合技術(shù),只要我們抓住機(jī)遇,做好基礎(chǔ)研究,開拓創(chuàng)新、運(yùn)用科技、各學(xué)科合作,具有中國(guó)特色的往復(fù)走絲電火花線切割加工技術(shù)的發(fā)展前景是美好的。