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高速走絲（sī）電火（huǒ）花線切割機床發展現狀及趨勢

2017-4-7 來（lái）源：青島理工大學機械工程學院作（zuò）者：王賢勇，吳漢卿

摘要:隨著社會經濟的快速發展，對於高速走絲電火花（huā）線切割機床的需求也越（yuè）來越高。本文主要（yào）從切割效率、高厚度（dù）切（qiē）割和大錐度切（qiē）割等方麵分析了我國線切割的現狀，並指出了高速走絲未來的發展方向，以增強高速走絲（sī）的（de）競爭力。

關鍵詞：電火花；線切割；高速走絲（sī）

1.引言

高速走絲電火（huǒ）花線（xiàn）切（qiē）割技術是利用電能對（duì）工件進行加工，而不是采用機（jī）械力。所以高速走絲可以加工任（rèn）何硬度、強度和（hé）脆性的導電材料，不受材料性能的限製，在現（xiàn）在（zài）的機械加工領域（yù）中占有很重要的位（wèi）置，應用十分前景廣闊。

2.高速走絲電火花線切割技術的研究現狀

2.1 切割效率（lǜ）

高（gāo）速（sù）走絲電火花線切割技術在切割效率方（fāng）麵較之以前已經有了質的提高。采用智能脈衝電（diàn）源，配（pèi）合複合工（gōng）作液，一次切割效（xiào）率可以達到150~180mm2/min此（cǐ）時電極絲損耗≤0.01mm/20萬mm2，最高加工效率可達到 250mm2/min 以上。這些指標已經接近一般單向走（zǒu）絲切割效率要求，但由於高速走絲電火花（huā）線切割機床的運行成本僅僅是低速走絲的幾十分之（zhī）一，因此相比之下高速走絲具有（yǒu）十分明顯的優勢（shì）。

2.2 高厚度切割

單向走絲由於運行速度慢，單靠電極絲本身的速度是很難將工作液帶入到加工間隙中來進行冷卻、消（xiāo）電離和排除雜質，需要將去離子水（shuǐ）高壓噴入。但當切（qiē）割厚度超過200mm後，靠高（gāo）壓也很難將去離子水帶入到放電（diàn）間隙中，造成（chéng）斷絲幾率大大增加，增加（jiā）了生產成本，同時也（yě）影響後續生產環節的進行。而高速走絲的工作液主（zhǔ）要依靠高速移動的電極絲帶入，工作（zuò）液很容易進入到放電間隙中，進行冷卻、洗滌和消電離，所以高速走絲（sī）可以進行高厚度甚至超高厚度切（qiē）割。現在高速走絲機床最高切割厚度已超過1,000mm，並且已有（yǒu）1,500mm以上切割厚度的定製產品問市。

2.3 大錐度切割

錐度切割顧名思義（yì）就是在加工過程中，電極（jí）絲需要傾斜一定的（de）角度，但是（shì）對與低速走絲電火花（huā）線切割機床而言是非常困難（nán）的，因為需要在（zài）加工過程（chéng）中將工作液高壓噴（pēn）入傾斜的加工縫隙中，實施難度很大（dà）。因此利（lì）用低速走絲較大錐度進行工件（jiàn）生產時（shí），極易造成電極絲斷裂，影響後續生產。但高速走絲主要是依靠高速運行的電極絲將工作液帶入到加工縫隙中（zhōng），相對而言就比較容易實現大錐（zhuī）度切割。目前高速走絲（sī）的最大切割錐（zhuī）度已經可達±45°，優勢相當明顯。

2.4 穩定多次切割的（de）實現

在加工精（jīng）度以（yǐ）及表麵粗（cū）糙度方麵，高速走絲相對於低速走絲而言，還是具有一定的差距，而如果（guǒ）使用高速走絲進行多次（cì）切割工件，將大大縮小（xiǎo）它們之間的（de）差距（jù）。目前高速走絲多次切割已經能達到Ra＜0.8μm，切割精度穩定在 0.01mm 以內，3 次切割（割一修二）綜合效（xiào）率可達（dá） 80mm2/min，Ra＜1.2μm，與低速走絲的差距依然（rán）不大。

2.5 電極絲的壽命

電極絲的壽命是高速走絲能夠高（gāo）效率加工（gōng）工件的關鍵，是高速走絲的生命力之所在。目前在加工條件合適的情況下，1 次上絲 300m，切割麵積可以達到900,000mm2，非常可觀。

3.高（gāo）速走（zǒu）絲電（diàn）火花線切割技術的（de）發展趨（qū）勢

隨著經濟社會發（fā）展（zhǎn）越來越（yuè）迅速（sù），人們對於產品的質量（liàng）要（yào）求也越來越高（gāo）。為此，高速走絲電火花線切割技術不能在（zài）原地（dì）踏步，也（yě）需在許多方麵進行提高和發（fā）展，以滿足各方麵的需求，提高市場（chǎng）競爭力。

3.1 更高的加工表麵質（zhì）量。

隨著經濟的高速（sù）發展，人們（men）對高速走絲加（jiā）工表麵的質量要（yào）求也（yě）越來越（yuè）高，而電極絲在加工過程（chéng）中的振動是造成表（biǎo）麵質量差的重要原因，為此應加強恒（héng）張力運絲係統的研發，以（yǐ）減少加工過程中電極絲的振動，提高高速走絲加工工件的表麵質量。

3.2 性能更優越（yuè）的（de）工（gōng）作（zuò）液。

高速走絲能夠進行（háng）大厚度甚至超大厚度切割，使其優勢（shì）之所在，但對工作液（yè）的要求也更高，要保（bǎo）證切割過程平穩，對環境汙染少（shǎo），對人體無害。陶瓷型複合材料在近年來應用（yòng）非產廣泛（fàn），但在利用（yòng）高速走（zǒu）絲進行加工時，現有的工作液在加工過程中不易流動（dòng），且會粘（zhān）附在電極絲上，影響電蝕產物的排除以及消電離，很容易造成斷絲，影響後續（xù）加工，因此開發適用於這些特殊材料的工（gōng）作（zuò）液將迫在眉睫。

3.3 綠色節能

隨著經濟的發展以及人口的迅速增加，人們對於能源（yuán）的（de）需求也越來越大，綠色節能已經成為世界（jiè）經濟發展的新主題（tí）。為（wéi）此必須進行新的脈衝電源的研發，綠色節能和環保將是其必須具備的品質，這將為高速走絲的快速發展注入新的活力。

3.4 超（chāo）厚度加工

在超厚度加工方麵，雖然高速走絲已經可以（yǐ）加工超過 1,000mm 的工件，但是加工過程不穩定，造成加工（gōng）精度（dù）以及表麵粗糙度較差，需對600mm以上的（de）超厚度工件切割方麵多投入力量，使其能夠穩定加工。

3.5 氣中加工技術。

氣（qì）中加（jiā）工技術顧名（míng）思義就是在空氣中進行加工，相對（duì）於在工作液中的線切割電火花加工，它具有加工過程環保（bǎo）無汙染，加（jiā）工表麵沒有（yǒu）電解腐蝕，表（biǎo）麵質量好等特點。哈（hā）爾濱（bīn）理工大學的專（zhuān）家們（men）已經對氣中加工工藝（yì）進行了研究，並通過實驗驗證了其操作的可行性。不過通過實驗也發（fā）現了其（qí）存在的缺陷（xiàn），如靠空氣（qì）冷卻，冷卻效果很差，沒有工作液帶走切屑，排（pái）屑（xiè）效果差，導致加工速度緩慢。因此，如何改善氣中加工（gōng）技術的冷（lěng）卻效果和排屑（xiè）效果將（jiāng）是氣中加工技術發展的重點，對於促進高速走絲的（de）發展也有極其重（chóng）要的（de）作用。

4.結（jié）論

本文主要介紹了高速走絲電火花線切割技術在切割效率和大錐度切割等方麵的現狀，以及其在切割效率（lǜ）和加（jiā）工表麵質量等方（fāng）麵發展趨勢，通（tōng）過這些可以了解自己的不足以及未來的發展方向，期望對以（yǐ）後的線切割技術的發（fā）展（zhǎn）有所貢獻。

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