張旭東

(杭州華方數(shù)控機床有限公司,浙江杭州 310024)

40多年來,往復走絲電火花線切割機床已在各行業(yè)的加工中越來越廣泛、大量地應用,其特有的工藝能力是其他加工手段難以替代的,同時因其價格低廉、運行成本低、切割厚度大,故應用量遠大于單向走絲電火花線切割機床,市場潛力巨大,發(fā)展前景寬闊。

關于往復走絲電火花線切割加工技術發(fā)展思路和定位,就我從事電加工工作多年來的認識和體會與大家交流。

1 往復走絲電火花線切割加工技術的實際應用水平

(1)加工精度和加工表面粗糙度。用多次切割工藝,加工精度可達到±0.01mm;同樣用多次切割工藝,在3 000 mm2/h左右的加工效率下,可實現(xiàn)加工表面粗糙度Ra≤1.5μm,當然也可達到 Ra1.0 μm左右,但此時加工效率會明顯下降,實際應用不多。

在生產(chǎn)應用中,當加工效率在3 000 mm2/h左右,同時要達到上述的±0.01 mm的加工精度和Ra≤1.5μm的表面粗糙度水平,加工工件厚度≤80mm,工件切割總面積約在3萬mm2以內(nèi)(連續(xù)切割,不換絲),也就是說現(xiàn)在的水平能完成小型模具或者是較小零件中等水平的加工。

我們認為,一根絲連續(xù)切割的精度、表面粗糙度的保持性更重要。

(2)加工效率。對一些表面質(zhì)量和精度要求不高的工件,目前加工效率可達7 000 mm2/h(工件厚度在120 mm以內(nèi)),一根絲可連續(xù)切割約21萬mm2,即連續(xù)切割約30 h(不斷絲);超過30 h以上,效率難以維持,且斷絲率明顯增加;若工件厚度超過200mm,以上指標明顯下降。盡管如此,在以前,加工表面粗糙度要達到 Ra1.0μm,連續(xù)30 h加工效率達到7 000 mm2/h是不可想象的,所以說技術進步是明顯的。

2 往復走絲電火花線切割加工技術發(fā)展的不足

(1)近20年來,對往復走絲電火花線切割加工技術的基礎研究幾乎處于停滯狀態(tài),技術進步非常緩慢,加工表面粗糙度、精度、效率的指標幾乎沒有提高(前面提到的技術水平只是近4～5年來才達到的),導致行業(yè)內(nèi)進入了惡性價格競爭的漩渦,可以說技術進步是解決惡性價格競爭的關鍵。

(2)只重視坐標工作臺運動精度,對走絲系統(tǒng)的平穩(wěn)和張力控制的研究不夠。俗話說線切割首先要“割得了”,之后才能是“割得好”,走絲系統(tǒng)張力的精確控制對放電切割至關重要。

(3)多年來,對線切割的這把“刀”(即電極絲)的深入研究不夠。對于往復走絲,這把“刀”可能比單向走絲更重要。搞好了,可以進一步提高連續(xù)切割的性能指標,往復走絲就更有生命力了。最近已有人在做這方面的探索。

(4)對實現(xiàn)電火花放電最基本的條件之一的介質(zhì),即工作液的研究投入不夠。近年來有研究單位和企業(yè)已經(jīng)開始重視和研究這個課題,但整機廠對與工作液生產(chǎn)和研究單位的合作還不夠重視。

(5)對電極絲導向輪、導向器的精度、壽命的研究滯后和不足。

(6)在當今世界,人的價值在提升,以人為本的觀念越來越為大家所認同。改善機床操作區(qū)的環(huán)境,包括換絲、穿絲在內(nèi)人性化操作的探索才剛剛開始。

(7)盡管建立往復走絲線切割加工工藝數(shù)據(jù)庫的復雜程度甚至要超過單向走絲線切割加工,但這個工作已勢在必行?？蛇@方面實質(zhì)進展非常緩慢,研究觀念存在誤區(qū),所謂一流人才搞方案,二流人才搞設計,三流人才搞工藝試驗。電火花線切割加工技術的發(fā)展應該以工藝試驗領路,一流人才要參加到工藝研究中來。

3 往復走絲電火花線切割加工技術研究的幾個思路與定位

(1)電火花線切割加工技術是機電一體化的綜合技術,應以多學科的視野進行研究,以專業(yè)技術和集成技術相集合的方法進行研究,所以各學科的合作至關重要。

(2)往復走絲電火花線切割加工主要是放電技術,一切研究都應圍繞著“放電”。能放好電,不僅要研究脈沖能量輸入的量和方式,還要繼續(xù)深入研究工作介質(zhì)、電極絲對放電的作用和影響,在持續(xù)放電后介質(zhì)、電極絲特性的變化以及變化趨勢。另一方面,“有效放電”不等于切割效率,還要加上“有效排屑”。

(3)對放電時電參數(shù)的實時檢測很重要。但根據(jù)檢測到的工況,得到趨勢性分析,隨后提供合理對策可能更重要。這項工作只能建立在大量工藝試驗的基礎之上。

(4)對于往復走絲電火花線切割加工,其特點主要源自往復走絲,往復走絲就是對電極絲的重復使用。一根絲的壽命周期、在壽命期內(nèi)絲的特性、尺寸的變化對加工指標的影響等問題,不能回避。對此進行深入的研究非常必要,對一根絲壽命周期內(nèi)較長時間段加工效果的追求才更有實際意義。

(5)往復走絲電火花線切割加工的發(fā)展應該有不同的定位:一個定位是追求更高精度、更低表面粗糙度以及在絲的壽命周期內(nèi)的持久性,滿足中端市場的需求;另一個定位應該是更高切割效率的實現(xiàn)以及在絲的壽命周期內(nèi)的持久性。

4 結(jié)束語

往復走絲電火花線切割加工技術是機電一體、多學科的綜合技術,只要我們抓住機遇,做好基礎研究,開拓創(chuàng)新、運用科技、各學科合作,具有中國特色的往復走絲電火花線切割加工技術的發(fā)展前景是美好的。