高速走丝电火花线切割机床发展现状及趋势
2017-4-7 来源：青岛理工大学机械工程学院 作者：王贤勇，吴汉卿
摘要:随着社会经济的快速发展，对于高速走丝电火花线切割机床的需求也越来越高。本文主要从切割效率、高厚度切割和大锥度切割等方面分析了我国线切割的现状，并指出了高速走丝未来的发展方向，以增强高速走丝的竞争力。
关键词：电火花；线切割；高速走丝
1.引言
高速走丝电火花线切割技术是利用电能对工件进行加工，而不是采用机械力。所以高速走丝可以加工任何硬度、强度和脆性的导电材料，不受材料性能的限制，在现在的机械加工领域中占有很重要的位置，应用十分前景广阔。
2.高速走丝电火花线切割技术的研究现状
2.1 切割效率
高速走丝电火花线切割技术在切割效率方面较之以前已经有了质的提高。采用智能脉冲电源，配合复合工作液，一次切割效率可以达到150~180mm2/min此时电极丝损耗≤0.01mm/20万mm2，最高加工效率可达到 250mm2/min 以上。这些指标已经接近一般单向走丝切割效率要求，但由于高速走丝电火花线切割机床的运行成本仅仅是低速走丝的几十分之一，因此相比之下高速走丝具有十分明显的优势。
2.2 高厚度切割
单向走丝由于运行速度慢，单靠电极丝本身的速度是很难将工作液带入到加工间隙中来进行冷却、消电离和排除杂质，需要将去离子水高压喷入。但当切割厚度超过200mm后，靠高压也很难将去离子水带入到放电间隙中，造成断丝几率大大增加，增加了生产成本，同时也影响后续生产环节的进行。而高速走丝的工作液主要依靠高速移动的电极丝带入，工作液很容易进入到放电间隙中，进行冷却、洗涤和消电离，所以高速走丝可以进行高厚度甚至超高厚度切割。现在高速走丝机床最高切割厚度已超过1,000mm，并且已有1,500mm以上切割厚度的定制产品问市。
2.3 大锥度切割
锥度切割顾名思义就是在加工过程中，电极丝需要倾斜一定的角度，但是对与低速走丝电火花线切割机床而言是非常困难的，因为需要在加工过程中将工作液高压喷入倾斜的加工缝隙中，实施难度很大。因此利用低速走丝较大锥度进行工件生产时，极易造成电极丝断裂，影响后续生产。但高速走丝主要是依靠高速运行的电极丝将工作液带入到加工缝隙中，相对而言就比较容易实现大锥度切割。目前高速走丝的最大切割锥度已经可达±45°，优势相当明显。
2.4 稳定多次切割的实现
在加工精度以及表面粗糙度方面，高速走丝相对于低速走丝而言，还是具有一定的差距，而如果使用高速走丝进行多次切割工件，将大大缩小它们之间的差 距 。 目 前 高 速 走 丝 多 次 切 割 已 经 能 达 到Ra＜0.8μm，切割精度稳定在 0.01mm 以内，3 次切割（割一修二）综合效率可达 80mm2/min，Ra＜1.2μm，与低速走丝的差距依然不大。
2.5 电极丝的寿命
电极丝的寿命是高速走丝能够高效率加工工件的关键，是高速走丝的生命力之所在。目前在加工条件合适的情况下，1 次上丝 300m，切割面积可以达到900,000mm2，非常可观。
3.高速走丝电火花线切割技术的发展趋势
随着经济社会发展越来越迅速，人们对于产品的质量要求也越来越高。为此，高速走丝电火花线切割技术不能在原地踏步，也需在许多方面进行提高和发展，以满足各方面的需求，提高市场竞争力。
3.1 更高的加工表面质量。
随着经济的高速发展，人们对高速走丝加工表面的质量要求也越来越高，而电极丝在加工过程中的振动是造成表面质量差的重要原因，为此应加强恒张力运丝系统的研发，以减少加工过程中电极丝的振动，提高高速走丝加工工件的表面质量。
3.2 性能更优越的工作液。
高速走丝能够进行大厚度甚至超大厚度切割，使其优势之所在，但对工作液的要求也更高，要保证切割过程平稳，对环境污染少，对人体无害。陶瓷型复合材料在近年来应用非产广泛，但在利用高速走丝进行加工时，现有的工作液在加工过程中不易流动，且会粘附在电极丝上，影响电蚀产物的排除以及消电离，很容易造成断丝，影响后续加工，因此开发适用于这些特殊材料的工作液将迫在眉睫。
3.3 绿色节能
随着经济的发展以及人口的迅速增加，人们对于能源的需求也越来越大，绿色节能已经成为世界经济发展的新主题。为此必须进行新的脉冲电源的研发，绿色节能和环保将是其必须具备的品质，这将为高速走丝的快速发展注入新的活力。
3.4 超厚度加工
在超厚度加工方面，虽然高速走丝已经可以加工超过 1,000mm 的工件，但是加工过程不稳定，造成加工精度以及表面粗糙度较差，需对600mm以上的超厚度工件切割方面多投入力量，使其能够稳定加工。
3.5 气中加工技术。
气中加工技术顾名思义就是在空气中进行加工，相对于在工作液中的线切割电火花加工，它具有加工过程环保无污染，加工表面没有电解腐蚀，表面质量好等特点。哈尔滨理工大学的专家们已经对气中加工工艺进行了研究，并通过实验验证了其操作的可行性。不过通过实验也发现了其存在的缺陷，如靠空气冷却，冷却效果很差，没有工作液带走切屑，排屑效果差，导致加工速度缓慢。因此，如何改善气中加工技术的冷却效果和排屑效果将是气中加工技术发展的重点，对于促进高速走丝的发展也有极其重要的作用。
4.结论
本文主要介绍了高速走丝电火花线切割技术在切割效率和大锥度切割等方面的现状，以及其在切割效率和加工表面质量等方面发展趋势，通过这些可以了解自己的不足以及未来的发展方向，期望对以后的线切割技术的发展有所贡献。
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