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中走丝电火花线切割讲座(一)

中走丝线切割中走丝电火花线切割机(Medium-speed Wire cut Electrical Discharge Machining简写MS-WEDM),属往复高速走丝电火花线切割机床范畴,是在高速往复走丝电火花线切割机上实现多次切割功能,被俗称为“中走丝线切割”。


中走丝也是电火花线切割机床的一种,工作原理是利用连续移动的钼丝(称为电极丝)作电极,对工件进行脉冲火花放电蚀除金属、切割成型。其走丝速度及工件质量介于快走丝和慢走丝之间所以叫做中走丝,准确的说:中走丝是快走丝的升级产品,所以也可以叫:能多次切割的快走丝,所以它的加工中走丝切割机床速度接近于快走丝,而加工的质量也趋于慢走丝。走丝速度在1~12m/s之间,可以根据需要进行调节。
具备多次切割功能(和慢走丝线切割工作原理相同),在加工的时候,控制系统将根据编制程序自动调节加工参数(高频的脉宽、脉间、功率管数量及走丝速度),并且,在加工同时也可人为更改加工参数,进行适当调节。

中走丝在保留快速走丝线切割机床结构简单、造价低、工艺效果好、使用过程消耗少等特点的基础上,引用国际上精密模具加工设备的先进理念及慢走丝多次切割技术(即第一次切割用较大的电规准进行高速粗切割,然后用精规准和精微规准进行第二次、第三次甚至第四、五次切割,将加工表面逐级修光,以获得较理想的加工表面质量和加工精度),该机比快走丝更人性化,便捷化,适用范围更广,不仅电极丝移动速度介于“高速”与“低速”之间,而且加工质量高于"高速走丝机",并逼近低速走丝机。所以中走丝给模具行业带了了一个革命,大大改善了原来快走丝加工质量差的弱点,同时很大程度上降低了模具制造的成本!中走丝--快走丝的价格,慢走丝的品质。

中走丝技术在这里指出,所谓“中走丝”并非指走丝速度介于高速与低速之间,而是复合走丝线切割机床,即走丝原理是在粗加工时采用高速(8-12m/s)走丝,精加工时采用低速(1-3m/s)走丝,这样工作相对平稳、抖动小,并通过多次切割减少材料变形及钼丝损耗带来的误差,使加工质量也相对提高,加工质量可介于高速走丝机与低速走丝机之间。因而可以说,用户所说的“中走丝”,实际上是往复走丝电火花线切割机借鉴了一些低速走丝机的加工工艺技术,并实现了无条纹切割和多次切割。中走丝技术在实践中得出,在多次切割中第一次切割任务主要是高速稳定切割,可选用高峰值电流,较长脉宽的规准进行大电流切割,以获得较高的切割速度。第二次切割的任务是精修,保证加工尺寸精度 。可选用中等规准,使第二次切割后的粗糙度Ra在1.4~1.7μm之间。 为了达到精修的目的,通常采用低速走丝方式,走丝速度为1~3m/s,并对跟踪进给速度限止在一定范围内,以消除往返切割条纹,并获得所需的加工尺寸精度。 第三次、第四次或更多次切割(目前中走丝控制软件最多可以实现七次切割)的任务是抛磨修光 ,可用最小脉宽(目前最小可以到0.2μs)进行修光,而峰值电流随加工表面质量要求而异,实际上精修过程是一种电火花磨削,加工量甚微,不会改变工件的尺寸大小。走丝方式则像第二次切割那样采用低速走丝限速进给即可。中走丝技术在加工过程中,多次切割还需注意变形处理,因为工件在线切割加工时,随着原有内应力的作用及火花放电所产生的加工热应力的影响,将产生不定向、无规则的变形,使后面的切割吃刀量厚薄不均,影响了加工质量和加工精度。因此需根据不同材料预留不同加工余量,以使工件充分释放内应力及完全扭转变形,在后面多次切割中能够有足够余量进行精割加工,这样可使工件最后尺寸得到保证。

中国特有(除中国内地,没有任何国家和地区生产该类机床的厂家)的高速走丝电火花线切割机(WEDM-HS),由于结构简单、造价低、工艺效果好,加上使用过程消耗少,自上世纪六十年代末被研制成功之后就得到飞速发展,现已成为制造业中一种必不可少工艺装备。至2015年底,全国年产量已超过5万台,约占世界电火花线切割机总产量的70% 。中走丝技术在这里指出,但由于其加工质量问题未得到有效解决,而随着国外生产的低速走丝电火花线切割机(WEDM-LS)技术水平的不断提高,模具工业的发展,曾令中国人感到自豪的中国特有的WEDM-HS,如今却陷入难于发展的困境。已难于满足模具发展需要。

为了满足用户需要,在保留快速走丝线切割机床结构简单、造价低、工艺效果好、使用过程消耗少等特点的基础上,引用国际上精密模具加工设备的先进理念及慢走丝多次切割技术(即第一次切割用较大的电规准进行高速粗切割,然后用精规准和精微规准进行第二次、第三次甚至第四、五次切割,将加工表面逐级修光,以获得较理想的加工表面质量和加工精度),开发了能实现多次切割的智能化系统中速走丝电火花线切割机(WEDM-CS)。该机比快走丝更人性化,便捷化,适用范围更广。被越来越多的厂商所青睐。用户普遍反映这种线切割机的加工质量比较好。生产的 “中速走丝”,不仅电极丝移动速度介于“高速”与“低速”之间,而且加工质量高于“高速走丝机”,并逼近低速走丝机。但由于中走丝是近几年才开始,所以很多对中走丝加工工艺还不熟悉。现结合多年的生产实践,针对中走丝切割机床编程与操作加工过程中所出现的问题及遇到的困难,总结了几点工艺处理方法和加工操作方案。


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