摘要：縱觀電火花線切割機床數十年的發展歷程，介紹電火花線切割數控機床分類、特點及進行加工時應注意的問題，并提出了對該類數控機床發展方向的建議。
1943 年，前蘇聯科學家鮑·洛·拉扎連柯院士首先利用電火花腐蝕觸點的原理，把火花放電用來導電的金屬材料進行電火花加工，將有害的電火花腐蝕變為有用的電火花加工。隨著電火花加工技術的發展，用電火花線切割機床加工各種材料及復雜形狀，已經成為機械加工領域內的通用加工工藝，其加工工藝的好壞及加工操作人員技能的高低直接影響到所制造工件質量的好壞。本文介紹了電火花線切割數控機床分類、特點及進行加工時應注意的問題，希望對該類數控機床的發展方向提供有價值的建議。
1 、電火花線切割加工的特點
電火花線切割的加工特點主要如下：
（1）無論被加工的材料硬度如何，只要是導體或半導體材料都能實現加工。
（2）無需金屬切削刀具，以0.03 mm～0.35 mm的金屬絲為電板工具，工件材料的預留量少，有效節約貴重材料。
（3）雖然加工的對象主要是平面形狀，但幾乎能夠方便加工各種復雜形狀的型孔、微孔、窄縫等。
（4）直接采用精加工和半精加工一次加工成形，一般不需要中途轉換。
（5）只對工件材料進行了圖形輪廓加工，圖形內外的余料還可以利用。
（6）自動化程度高，操作方便，加工周期短，成本低。
2 、設備分類及加工工藝名詞術語注釋
2.1 設備分類
高速走絲電火花線切割數控機床按控制系統分類，有單片機或單板機控制系統和微機控制系統。單片機或單板機控制系統的核心部分是單片機或單板機，沒有編程的功能，其內存容量相對較小；微機控制系統的核心部分是一臺微機，微機又分兩種：一種是普通微機，在其中插一塊編程控制卡，另一種是有些公司所制造的專用微機。這兩種都是既有編程功能又有控制功能。其內存容量相對其較大。根據高速走絲電火花線切割數控機床按機床是否有切割錐度的功能可分為普通數控電火花線切割機床和可切割錐度功能的數控電火花線切割機床。高速走絲電火花線切割數控機床按線架數分類可分為一臺機床一個線架和一臺機床幾個線架，一臺機床幾個線架的機床，它能同時切割同一個工件的幾個部位，能提高生產的效率。
2.2 加工工藝名詞術語注釋
加工工藝在數控電火花加工過程中對質量的好壞起著極其重要的作用，因此，在加工之前以及加工過程中對于各種參數的選定，乳化液的選用以及加工路徑的確定等等，都至關重要。在此了解一些在加工過程中常遇到部分名詞術語。
（1）單邊放電間隙δ 電，是火花放電時電極絲外圓與工件之間的單邊距離。若只進行一次切割，通常認為切割鋼件時，δ 電= 0.01 mm；切割硬質合金時，δ 電= 0.005 mm；切割紫銅時，δ 電= 0.002 mm。
（2）間隙補償量f，間隙補償量f 等于電極絲半徑r 絲與放電間隙δ 電之和，即f = r 絲+ δ 電。例如：用φ0.2 mm 的電極絲加工鋼工件，只進行一切切割，則間隙補償量f = 電極絲半徑r 絲+ 放電間隙δ 電= 0.1 + 0.01 = 0.11 mm。
（3）表面粗糙度Rα，是工件表面微觀不平度的算術平均值，單位是μm，其是衡量線切割加工表面質量的一個重要指標。
3 、加工過程中應關注的問題
3.1 加工時應注意的問題
線切割加工過程中乳化液的選用須達到具有良好的洗滌能力和排屑能力，能在電極絲高速運轉的帶動下，滲透到切縫中，起到溶屑和排屑的作用，并且使工件表面光亮，改善表面粗糙度，且具有良好的冷卻作用。由于電極絲與工件之間產生火花放電時溫度較高，乳化液在電極絲帶動下起到冷卻作用，能具有防銹功能。加工路徑的選擇好壞對產品質量的好壞也有著一定的影響，由于加工工件都存在一定的內應力，這會對切割出工件的形狀及尺寸帶來一定的影響，對于工件的應力變形，一般采用鉆孔或切槽等方法，還有用回火熱處理來消除內應力，切割時采取鉆穿絲孔，并選擇最后切割夾持部分這邊的合理切割路徑，以限制應力釋放對切割出工件的形狀和尺寸的不良影響。總之，切入點的確定應遵循以下原則：
（1）從加工起點至切入點路徑要短；
（2）從工藝角度考慮，切入點在棱邊外為好；
（3）切入點應避開有尺寸精度要求的地方；
（4）在切割凹模時，在切割完成點應設置暫停符，以便取下廢料，防止廢料掉下時砸斷電極絲或卡住下支架。
3.2 加工經驗分享
以下就筆者在加工過程中遇到的問題，將加工的經驗介紹如下，以期為將來的加工問題做出相應的參考依據。
（1）斷絲后對儲絲筒上剩余鉬絲的處理：如果儲絲筒上的鉬絲上得比較多且夠粗，那么斷絲后，剩余的一部分還可以加以利用，應先找到斷頭并固定好，把較少的部分鉬絲抽掉，然后將儲絲筒調整到合適的位置重新穿絲。
（2）斷絲后重新加工的方法：可以采用原地穿絲，如果原地穿絲比較困難，那么可以將程序反身空走回到加工起始點，也可以手動起始點，穿絲后再切割，對精度沒有影響；如果此時是加工到配合件則注意減持鉬絲量。
（3）工件變形夾絲：對于一些熱處理變形大的工件或薄件疊加加工時，會出現夾絲現象，這時應在切割過程中穿入與切割縫隙寬度一致的塞尺，以防止夾絲。薄板加工時應用螺桿緊固，壓緊工件。
（4）鉬絲直徑變換引起斷絲：對于長時間切割后，電板絲直徑已變細，這時換向處的電極絲由于沒有放電損耗變小，容易夾斷，所以切割一段時間后（正常情況下在12 h 左右），應使用千分尺量一下電極絲直徑的變化，并適當將儲絲筒的兩塊換向檔塊向里移動一些。
目前高速走絲數控電火花線切割也存在著一些問題，如加工工件的尺寸精度低，工件表面質量不夠好，生產效率也不是很高。
4 、實現多次及多線切割是電火花線切割數控機床的發展方向
為了解決高速走絲電火線切割多年來存在的問題，很多生產線切割機床的廠家及一些科技工作者經過多年的實驗研究，一致認為“多次切割”和“多線頭”是高速走絲電火花切割機床的發展方向。“多次切割”可以明顯提高高速走絲電火花線切割機床的切割加工精度和切割速度，減少加工表面粗糙度Ra 值，多線頭線切割機床可以明顯地提高生產效率，降低生產資料的浪費，降低物耗，降低操作工的勞動強度。為了滿足高速走絲電火花線切割機床在生產中應用，對多次切割及多線頭機床應進行改進創新。可從以下幾個方面入手：
（1）按國家標準嚴格控制機床的制造精度，提高機床的定位精度和重復定位精度，并提高走絲系統的穩定性。
（2）研制適應多次切割用的脈沖電源，改進變速取樣的跟蹤系統。
（3）采用新型耐磨性好的導向裝置，更有效地控制電板絲的空間位置和抖幅。
（4）控制和消除往返切割系統，減少電極絲的張力變化，具有適應多次切割的多種走絲速度。
（5）研制高速走絲多次切割適用的工藝數據庫及多次切割的編程控制軟件。
（6）選用適用于多次切割的工作液，進行多次過濾，對介電常數等關鍵進行控制。
隨著技術的發展和市場的需求，廣東中山銳鋒數控設備有限公司研發生產的雙線頭數控電火花機
床，已經成熟地投入市場，它具有如下鮮明的特點。
1）數控系統可直接相互聯網，工藝圖紙數據通過網絡傳輸直接轉換成加工程序，避免二次作圖編程的出錯機率，便于組成實時遠程監控網絡及機床控制中心，實現自動智能化集中管理。
2）控制柜采用全封閉結構，防止灰塵、濕氣及油污進入機柜內，機柜內的電器元件保持干凈、干燥及恒溫，使控制系統不受天氣變化，特別是南方地區南風天的影響，保證機床控制系統安全，可靠運行。
3）機床電器采用變頻系統，伺服電機驅動并配電子手輪，實現工作臺的快速移動，快速移動速度不低于65 mm/s。機床在加工前或加工過程中斷絲，可隨時建立相對坐標點，大大縮短空程時間，提高工作效率。
4）數控系統具有切割參數專家數據庫和智能型數據庫，可根據不同材料的不同厚度轉換參數進行加工，數據庫中的內容可隨時升級。具有故障報警功能及顯示故障點，便于維修排除故障。
5）數控系統可隨時拷貝當前加工狀態，并可復制到備用控制系統繼續進行加工。具有絲桿螺距誤差補償及光柵閉環補償功能，提高加工精度。
6）機床具備半自動穿絲系統及鉬絲自動導入導輪裝置，方便員工操作，并配備全自動數控電動集中潤滑供油系統，具有油、水分離回收環保系統。
5 、結束語
本文對電火花線切割數控機床進行了系統的介紹，總結了加工工藝并對未來發展的展望，為從事電火花線切割數控機床的的同仁們提供幫助和借鑒，為該類裝備設計、生產、銷售提供了一定的參考價值。
如果您有機床行業、企業相關新聞稿件發表，或進行資訊合作，歡迎聯系本網編輯部， 郵箱：skjcsc@vip.sina.com
