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          電火花線切割機的發展趨勢

          關鍵詞:激光切割加工廠家,鈑金沖壓件加工
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           電火花線切割機的發展趨勢

            隨著科學技術的發展,各類產品對加工工藝的要求越來越高,同時對線切割加工技術也提出了更高的要求。電火花線切割機適用于加工高硬度、高熔點的材料,比傳統切削加工具有很大的加工優勢,但是它的加工效率、加工精度等受脈沖電源、電極絲材料、機床精度、制造成本等各方面的因素限制。所以為了適應工件加工要求,國內外研發出了閉環交直流伺服控制系統、自適應電源短路自動回退等技術,使得線切割機的工藝達到相當高的指標。
            1、提高電火花線切割機床精度
            通常線切割機床采用的是3相6拍步進電動機和兩極齒輪減速作為進給系統。步進電動機的相變電流趨于正弦函數,所以由相變電流和電動機的轉角關系可知當電動機相變電流較大時,輸出力矩同時增大,但是這同時也導致了工作臺的不穩定,影響被加工件的表面精度。其次,電機采用齒輪驅動,而齒輪在嚙合時由于制造、裝配、磨損等更方面的因素會造成沖擊、振動,導致傳動不平穩,所以線切割機床的加工精度會受到影響。
            針對上述兩種現象,為提高機床傳動的精度,首先可以將機床原有的3相6拍步進電動機改為5相10拍步進電機,這種轉換可以減小電流最大相對變化率到31%(轉變前可達50%),減小輸出力矩,從而提高機床的傳動精度。而針對電機齒輪傳動所造成的誤差,可以通過提高嚙合對數的方式來減小誤差。因此,可以將原來的兩對齒輪嚙合改為一對齒輪嚙合,使齒輪反轉時造成的誤差減小。
            2、開發新型走絲系統
            線切割加工對電極絲的基本要求是加工過程穩定和自動穿絲,F階段己經研發出雙絲系統。該系統可以實現同一臺機床上自動交換兩種材質、直徑的電極絲,粗、細絲分別采用相互聯鎖的兩套走絲系統,其換絲時間不超過45s,兩種絲交替工作,分別負責精加工和粗加工,有效的提高了加工效率和加工精度。
            另一方面,我國的旋轉電火花機床雖然己經誕生十多年了,但是它仍舊采用的是往復走絲。雖然往復走絲具有可以避免頻繁換絲、對機床制造和控制要求低等優勢,但是往復走絲需要在空間狹小的回轉頭內設置排絲和換向機構,增加了回轉頭的工藝復雜度。所以己有學者提出了結合立式旋轉線切割機和單向走絲方式相結合的新型旋轉走絲機構。該機構的電極絲運動模塊由拉絲和放絲機構組成,回轉頭有上下兩個且具有旋轉功能,同時須將與電極絲運動相關的各構件都置于旋轉臺上從而避免絲的扭轉、卡滯和纏繞等現象。另外,該種立式旋轉單向走絲機構通過控制拉、放絲速度來控制電極絲張力,消除放電作用力和加工過程中產生的電磁力和摩擦力等。雖然立式旋轉單向走絲機構相比現有的走絲系統具有很大的優勢,但是仍缺少可采用的成熟的機構來實現,在設計上具有相當難度。
            3、多軸聯動電火花數控加工系統開發
            電火花線切割可加工高硬度、高熔點的材料,但是對于加工復雜的幾何結構具有一定的局限性,所以多軸聯動數控加工系統的開發可以彌補電火花線切割的加工局限。
            多軸聯動電火花加工數控系統在航空航天等方面占著至關重要的地位,國際上對這類機床大多采取禁運措施,目前我國也仍局限在4軸以上聯動的電火花加工系統的開發。該系統基本3大原則是實時性、穩定性和可靠性,它能高效、正確的采集加工信息和傳遞操作指令,保證放電狀態的穩定性,避免短路和拉弧的產生,提高加工表面的質量,F階段可采用RT-Linux技術,通過雙核結構概念來分別處理實時任務和非實時任務,并且通過線程承載法解決實時任務間協調控制問題和調度問題。該數控系統主要由實時控制模塊、用戶管理模塊、驅動模塊和模塊間通信構成,通過模塊間相互通信和控制形成有機的整體,保障了3大基本要求,F該系統己可以應用在國產五軸聯動電火花加工機床,并己投入生產實踐。
            4、完善微細加工方法
            隨著工業對微小零件需求的日益增長,微型機械己經成為未來制造業的主要發展方向,傳統的機械制造技術難以滿足像微小齒輪、微小花鍵、微小聯軸器等特殊構件的加工要求,F階段加工微小零件主要依靠微細電火花線切割機來實現。它的電極絲主要采用鎢絲,工作液為航空煤油,利用工件和微細電極絲間的脈沖性火花放電產生瞬間高溫來熔化或汽化金屬達到蝕除的目的。該種加工機械的關鍵在于脈沖放電能量、基于壓電陶瓷電動機的微驅動進給系統、恒張力走絲系統、偏開路加工伺服控制策略等,而這些技術現階段的研究并不完善。
            5、改善機床抬刀運動
            電火花線切割加工過程中抬刀運動主要起到排除電蝕產物、提高加工區域工作液均勻程度,它可以保障加工的穩定性和放電的效率,F有線切割機床的抬刀速率僅在5m/min左右,日本的AQ系列電火花機床抬刀速度較高可達12m/min。而研究與實際生產實踐表明高速抬刀比普通抬刀排屑的效果好,降低電蝕產物濃度的作用更顯著,所以研究高速抬刀有利于避免加工過程中不良放電的產生,有利于提高加工效率。
            電火花線切割是現代特種加工工藝重要的組成部分,更是現代機械加工制造主要的方法之一。研究電火花線切割技術的發展現狀有利于總結己有經驗,并為不斷改進其加工工藝而提出有益意見,從而推動機械制造適應生產需要的發展。

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