数控电火花线切割加工实用技术
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1.1.1 线切割机床的发展史

电火花线切割机是机械加工中诞生较晚的一个,初始于20世纪60年代,发展于70年代,普及于80年代,现今已到了上台阶上档次的年代。很多人,特别是模具行业人员很久以来就奢望有一种手段,像“钢丝锯”切木头一样地切割钢铁,特别是淬火有硬度的。既解决复杂形状问题,又解决内外尖角和清根问题。

20世纪50年代,电火花加工技术开始被认识,电火花机床开始进入加工领域,虽然当时只能解决硬度问题,打些丝锥钻头之类。但这是电加工在模具行业大行其道的开始。这时人们已经认识到如果“钢丝锯”加上“电火花”,“锯”有硬度的淬火钢应是可能的。于是,让一个轴上储的大量铜丝经两个导向轮缠绕到另一个储丝轴上,两个导向轮间放上工件,工件接RC电源的正极,铜丝接RC电源的负极,就实现了火花切割——“电火花线切割”。尽管当时两个储丝轴像电影片盘一样地更换,尽管当时以各种摩擦方式制造丝的张力,也尽管当时以防锈防臭的磨床冷却液作加工液,毕竟实现了“线电极火花切割”。

20世纪60年代初期,某些军工企业和模具行业骨干厂以技术革新、自制自用的形式开始制造“线切割”设备。大多是用铜丝、丝速2~5m/min、RC电源,至多是电子管脉冲源,控制方式也多是手摇和靠模。就这样切出的如山字形矽钢片和电子管极板冲模仍是令人瞩目。随着电子控制技术发展,放大样板、仿形和光电跟踪的控制方式也一度推动了线切割的进步。但当时的厂家都造出了风格各具的线切割机床。只是没能工业化、商业化。

20世纪80年代是线切割机床大普及的年代,线切割成了模具行业的主力军,成了机械行业发展最快的新工种。以致现在模具行业的不少从业人员离开线切割就不知道怎么生产模具。硬度高形状复杂就无从下手。

计算机在20世纪90年代得到极大普及,在电火花线切割机床上的应用也得到长足发展,用计算机现成的系统,把绘图软件修补改造就能编程,功能控制和接口嫁接过来就能操纵机床,数据存储和图形显示都是线切割的强项。当然,强大功能资源的浪费、系统运行的可靠性、缺乏易学易懂易普及且实用的软件,是困扰PC机大面积发展成行业主力的关键。

快走丝电火花线切割机是我国特有的,其结构简单、廉价、低耗、高可靠性,运行成本低,50~100mm/min的速度,0.01~0.02mm的精度,尚能满足绝大多数场合的需求。如果有高水平的维护和精细操作,再多花一倍时间,精度到0.005~0.01mm,光洁度接近慢走丝效果,也是可能的;随着大量新技术的应用,慢走丝线切割机也日臻完善,如自打孔自穿丝,从加热拉长捋直,丝端头处理,细管向工件面的引导定位,高压水的承托和穿认,接触传感,到穿丝成功的判定,简直是精密传动自动控制的典范。再如恒张力系统,利用软铁盘在磁粉中转动的阻尼、磁场中转子的发电效应、双电机的差速差力,反馈控制取得准确的张力。慢速和纯水也使火花不暴露的浸泡加工成为可能,窄脉宽大峰值的应用,使厚度加工能力和最大加工速度也达到很高的水准。很大程度上,购置慢走丝线切割机成了“追求精度、注重质量、经济实力”的一种展示。

总之,快慢走丝呈相互弥补,相互竞争,相互促进,各具特色,各展所长,将是长期共存的局面。快走丝电火花线切割机床不经铺垫直接卖到国外的可能性很小,慢走丝也不可能把快走丝淘汰出局。凭借快走丝的廉价和实用,用示范推广的办法首先介绍到国外的某个地区,被认识和采用的可能也是有的。