1 引言

      在特種加工的眾多技（jì）術中，電火花線切割技術已（yǐ）經（jīng）發展成為一個重要的分支（zhī），尤其是在模具生產製造行業、電子行業以及航空航天等眾（zhòng）多領域，電火花（huā）線切（qiē）割都是關鍵加工技術。隨著工業（yè）生產向信息化、智能化和綠色化的方向發展，研究人員采（cǎi）用先進的現代技術和（hé）研（yán）究手段對電火花線切割加工技術進行改（gǎi）進，不斷研發新技術、新工藝、新（xīn）設備、新元件等，促進了該技術在多領域（yù）的高速（sù）發展。

2 電火花線切（qiē）割加工（gōng）技術的原理及線切割機床分類電火花線切割加工技術（WEDM），是在電火花加工基礎上發展起來的，靠電極絲與工件間的（de）火花放電，對工件產生熔化、拋出作用，以達到（dào）對（duì）工件（jiàn）進行電蝕切割的目（mù）的，從而使產（chǎn）品滿足尺（chǐ）寸、精（jīng）度的要求。在加工形狀（zhuàng）複雜、精度要求較高的零件中，WEDM 充分展示了其優越（yuè）性。例（lì）如，在加工衝裁（cái）凹（āo）凸模具、刀具、金屬電極、形狀（zhuàng）複雜的鏜腔、細小的孔（kǒng）槽、不規則（zé）曲線（xiàn）中，WEDM 不僅能夠保證高精度，同時縮短了生產的周期，提高了加（jiā）工效率，降低了製造成本。

      WEDM 設備機床（chuáng）的分類，主要是根據加（jiā）工（gōng）過程中電極絲所（suǒ）做運動的型式分為兩類，如表1 所（suǒ）示。

      通過比較（jiào）這兩種機床：由於高速走絲電火花線切割機床的結構相對簡單、易於維護操作，主要適用（yòng）於運行成本低、對工件精度（dù）要求不高的中低端用戶；在加工特殊零件、不規（guī）則曲線（曲麵）、細小精密零件等（děng），要求更高加工精度、更高表麵質量的時候，國際主流上多采用（yòng）低速走絲電火花線切割（gē）機床。

3 加（jiā）工中常見問題（tí）及技術改進現狀（zhuàng）

3.1 運絲係統問題

（1）斷絲現象改（gǎi）進

      在應用WEDM 加工工件（jiàn）的過程中若出現斷絲現象（xiàng），對（duì）工件質量和加工效率（lǜ）都有較大（dà）影響。在實踐操作（zuò）中引起斷絲的常見原因有：電極絲（sī）損耗、裝絲質量不合格（gé）、脈衝（chōng）電源加工參數選擇不合理、工件材質（zhì）因素和衝（chōng）液（yè）條（tiáo）件等。國際上不斷有研究人員對於斷絲現象（xiàng）進行（háng）研（yán）究並取（qǔ）得進展（zhǎn），近期有研究人員通過（guò）實驗，發現在加工中（zhōng）發生斷絲現象的瞬間，會發（fā）生電壓（yā）急速上下（xià）波動的情況［2］。利用這一現象，開發了一種在加工過程（chéng）中發生斷絲現象前一瞬間（5～40ms），能夠及時檢測波動（dòng）並切斷脈衝，同時自動控製（zhì）停止係統進給的裝置（zhì），這種裝置能夠及時避（bì）免斷絲帶來的不良後果。

      日本發那科公司、三菱公司分（fèn）別開發了AI脈衝控（kòng）製技術、PM 控製技術，通過這兩項技術在機床上的應用，能夠在單位時間內準確統計有效、無效放電脈衝，準確監測加工過程中工件（jiàn）尺寸變（biàn）化及工作介質的流通狀況。實現在加工過程中（zhōng）不（bú）斷（duàn）調（diào）整工作環境、實時（shí）控製伺服係統給進、電量等，以保證生產加工過程的高速穩（wěn）定（dìng）、無斷（duàn）絲。

（2）短路現象改（gǎi）進

      短路現象是（shì）指電極絲與工（gōng）件接觸而不放電切削的現象。排屑不良（liáng）是引起短路的主要原因之一。另外，切割時產生大量不導電物質也可引起短路導致無法（fǎ）繼續加工。製定加工工藝時，需設置合理（lǐ）的（de）放電間隙、運絲速（sù）度、電規準、進給速度、切（qiē）削液流量（liàng）等參數（shù）［4］。若加工時出現短路，可使用設備短路回退的功能（néng），將電極絲脫離（lí）短路狀態，停車及時清洗出工件中的電（diàn）蝕物。發那科公司開（kāi）發的電火花（huā）線切（qiē）割機床可以實現自動無損探測、自動（dòng）檢測短路位置，定位並自動消除短路現象（xiàng），這（zhè）種技術大大提高了機床在無人操作時的安全性。

3.2 加工精度與工作效率問題

      WEDM 設備機（jī）床（chuáng）通（tōng）常應用於加工（gōng）硬質（zhì）合金等，然（rán）而典型的表麵（miàn）缺陷（如裂縫、微小的凹坑以（yǐ）及表麵再凝固層等）降低了表（biǎo）麵的一致性和零件的壽命。線切割產品的質量主要受機械係統、工件特性、工作液、電極絲、電參數、工藝流程及操作人員水平等因素影響。

（1）脈衝電源的性能影（yǐng）響

      在精加工中為追求更高的表麵精度，更（gèng）高的工作效率，必須將脈衝（chōng）電源（yuán）的影響降到最低（dī）。國外的機床生產企（qǐ）業都相繼研發了各種高效脈衝電源，力求在更短的時間內（nèi），保證放電量。

      瑞士（shì）阿奇夏米爾公司的AGIECUT PROGRESS V 係列（liè）機床，加工效率最高能夠達250mm/min，他們（men）采用的集成式電源（yuán），能夠時刻監（jiān）測加工過程，根據工件的變化，調整優化電源的放電功率。性能卓越的（de）控製電源（yuán）是快速加工的基礎，同時也能夠大大提高工件的表麵質量，其工（gōng）件表麵粗糙度可（kě）以低於Ra0.2。

      日本沙迪克公司的線切割超高（gāo）頻（pín）精加工回路，是通過脈衝變壓器的（de）雙脈衝輸出放電來實現超精加工控製。

（2）機械平（píng）台改進

      隨著WEDM 的不（bú）斷發展，不僅需要不斷提高設備的技術性能，對（duì）切割機床的機械平台也有更高（gāo）的（de）要求。線切割（gē）機床的機械平台的良好性能是實現加工（gōng）高精度和加工效率（lǜ）的重要保障。

      研究人員不斷開發了各種材質（zhì）的機械平（píng）台，如瑞（ruì）士（shì）阿奇夏米爾公司研發的以人造花崗岩為（wéi）主（zhǔ）體的線切割機械平台，工（gōng）作（zuò）台具有良好的穩定特性，能夠滿足加工重型工件的要求；日本牧野（yě）公司研發的利用絕緣液體控製熱平衡的（de）機械加工平（píng）台，實現了主機始終保持等溫狀（zhuàng）態，這對（duì）提高機床加工精度和（hé）效率作用顯著。

3.3 數控係統問題

      高效的數控係統是實現WEDM 應用於工業生產的關（guān）鍵係統，自動化、智能化一直是研究人員不斷追求（qiú）的目標。最新出現的如電極絲張力與絲速的多級控製、邊界麵切割的適應控製、拐角（jiǎo）加工精度控製、工作液參數的適應控製和脈衝電源的適（shì）應控製等。研究人員不斷地完善數（shù）據庫，增強數據庫的實用性，從而可以為（wéi）不同數控係統提（tí）供（gòng）基（jī）礎參數，就目前的研究來（lái）看，國內外開發的放點檢（jiǎn）測裝置及伺服控製電路都能夠很好地（dì）減小誤差，實現穩定（dìng）高速的精加（jiā）工。

      瑞士阿奇夏米爾公司的ROBOFIL 係列機床，研發ICP 防撞係統對機床五個運動軸進行保護（hù），用以避免由編程（chéng）或操作錯誤引起的碰撞，該係統置（zhì）於運動控製（zhì）部件內部，監測微小的異常力，實現在工件受損之（zhī）前自動停（tíng）機。

      蘇州電加工機床研究所（suǒ）研發的DK7632 低速走絲電火花線切割機床，改進了放電狀態檢測及（jí）伺服控製電路，采用恒（héng）電壓加工伺服控製策略，既保證了工件（jiàn）尺寸精度，又保證了（le）拐角控（kòng）製和變截（jié）麵加工的進程，有利於加工穩定性和工件精度（dù）的提高。

4 我國電火花線切割技術的發展狀況及趨勢

      根（gēn）據電火花線切（qiē）割技術本身具有的特點，主（zhǔ）要有四（sì）大發展趨勢，即高效率化、高精度化、高自動化和綠（lǜ）色（sè）化，需要研究人員和一線技術工人共同（tóng）努力，不斷開發新的複合加（jiā）工方法。

      對於高速走絲電火花線（xiàn）切（qiē）割技術（shù）的發展，原則上應堅持技術（shù）原有的優勢，在（zài）低成本的基礎（chǔ）上不斷（duàn）提升加工產品的品質，滿足適應（yīng）更多客戶（hù）生產要求，提升競爭力。高速走（zǒu）絲電火花線切割（gē）技（jì）術在今後的一個重要發（fā）展方向是多次加工。為了提高工件加工精度，進行多次加工，必須改進脈衝電源、進給策略和運絲係統等（děng）的控製，在往複走絲電火花線切割技術的基（jī）礎（chǔ）上，開始使用較（jiào）快絲速（sù）、較強（qiáng）高頻電流對工（gōng）件進行切割（gē），最後則采用類（lèi）似於單向走絲線切割的多次切割技術，用較慢絲速、較弱高（gāo）頻電流對工（gōng）件進行修光，這樣在一定程度上可實現高質量和高生產率的有效結合。高（gāo）速走絲多次切割（gē）工藝是提高電火花線切割綜合工（gōng）藝指標的有效途徑，有待進一（yī）步研究，更好地用於工業生產。

      在國外，低速走絲電火花線切割加工設備經過不斷的（de）發展，在技術、運行成本方麵已經取得了很大的（de）進步（bù），技術已經很成熟。而我國與國際先進水平（píng）相差還比較大，需要及時地消化吸收國外（wài）的新技術，運用於我（wǒ）國產品上（shàng），並根據我國及國際市場的實際情況研發新工藝，才能使這（zhè）一差距逐步縮小。