王慶來

【摘 要】根據(jù)目前市場(chǎng)情況，以及對(duì)部分用戶的了解與調(diào)查，系統(tǒng)分析電火花加工機(jī)床發(fā)展的趨向。加上來自其它機(jī)床對(duì)電火花機(jī)床地位的威脅，使我們不得不對(duì)未來的電火花機(jī)床有一個(gè)前瞻性的了解。

【關(guān)鍵詞】EDM；中高檔機(jī)型；CNC；人工智能

0.引言

電火花加工作為一種特種加工工藝，在復(fù)雜形狀工件、難加工材料如高硬度材料等方面以其獨(dú)到的優(yōu)點(diǎn)而得到了廣泛的應(yīng)用，特別是在航空航天領(lǐng)域及模具行業(yè)中，它更加是一種獨(dú)領(lǐng)風(fēng)騷的姿態(tài)。就是因?yàn)槠洳豢蓜?dòng)搖的地位，電火花技術(shù)雖然只經(jīng)過了短短幾十年的發(fā)展，但由于許多國家投入大量的人力物力進(jìn)行研究，其技術(shù)已日臻完善。目前，電火花加工技術(shù)正朝著集成化、智能化、柔性化及數(shù)字化方向快速發(fā)展，如在線切割機(jī)床上電腦基本上代替了以前的單板機(jī)，使功能更加完善，人機(jī)對(duì)話界面簡單明了，徹底把人從復(fù)雜的編程工作中解脫出來。就目前的機(jī)床消費(fèi)，低檔產(chǎn)品已經(jīng)趨向飽和，并已出現(xiàn)了供過于求的跡象，主要原因是此類機(jī)床對(duì)部分加工要求高的零件并不具有較強(qiáng)的適應(yīng)性。高檔機(jī)床目前以進(jìn)口為主，由于其價(jià)格居高不下，一時(shí)還不能適應(yīng)國內(nèi)的市場(chǎng)，但它必將成為電加工機(jī)床的主流產(chǎn)品。而中檔機(jī)由于其良好的性能價(jià)格比，以及能滿足大多數(shù)產(chǎn)品的加工要求，因此，該產(chǎn)品有很大的市場(chǎng)潛力。在國內(nèi)，只有為數(shù)不多的廠家在生產(chǎn)這種機(jī)型，因而目前還不能滿足用戶的需求。

1.數(shù)控電火花加工技術(shù)發(fā)展的基本現(xiàn)狀

數(shù)控電火花加工技術(shù)正不斷向精密化、自動(dòng)化、智能化、高效化等方向發(fā)展。如今新型數(shù)控電火花機(jī)床層出不窮，如瑞士阿奇、瑞士夏米爾、日本沙迪克、日本牧野、日本三菱等機(jī)床在這方面技術(shù)都有了全面的提高。

1.1精密化

電火花加工的精密核心主要體現(xiàn)在對(duì)尺寸精度、仿形精度、表面質(zhì)量的要求。時(shí)下數(shù)控電火花機(jī)床加工的精度已有全面提高，尺寸加工要求可達(dá)±2-3μm、底面拐角R值可小于0.03mm，最佳加工表面粗糙度可低于Ra0.3μm。通過采用一系列先進(jìn)加工技術(shù)和工藝方法，可達(dá)到鏡面加工效果且能夠成功地完成微型接插件、IC塑封、手機(jī)、CD盒等高精密模具部位的電火花加工。從總體來看，現(xiàn)代模具企業(yè)在先進(jìn)數(shù)控電火花機(jī)床的應(yīng)用上，還沒能很好地挖掘出機(jī)床的精密加工性能。因此有必要全面推動(dòng)已有數(shù)控加工技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，不斷提高模具加工精度。

1.2智能化

智能控制技術(shù)的出現(xiàn)把數(shù)控電火花加工推向了新的發(fā)展高度。新型數(shù)控電火花機(jī)床采用了智能控制技術(shù)。專家系統(tǒng)是數(shù)控電火花機(jī)床智能化的重要體現(xiàn)，它的智能性體現(xiàn)在精確的檢測(cè)技術(shù)和模糊控制技術(shù)兩方面。專家系統(tǒng)采用人機(jī)對(duì)話方式，根據(jù)加工的條件、要求，合理輸入設(shè)定值后便能自動(dòng)創(chuàng)建加工程序，選用最佳加工條件組合來進(jìn)行加工。在線自動(dòng)監(jiān)測(cè)、調(diào)整加工過程，實(shí)現(xiàn)加工過程的最優(yōu)化控制。專家系統(tǒng)在檢測(cè)加工條件時(shí)，只要輸入加工形狀、電極與工件材質(zhì)、加工位置、目標(biāo)粗糙度值、電極縮放量、搖動(dòng)方式、錐度值等指標(biāo)，就可自動(dòng)推算并配置最佳加工條件。模糊控制技術(shù)是由計(jì)算機(jī)監(jiān)測(cè)來判定電火花加工間隙的狀態(tài)，在保持穩(wěn)定電弧的范圍內(nèi)自動(dòng)選擇使加工效率達(dá)到最高的加工條件；自動(dòng)監(jiān)控加工過程，實(shí)現(xiàn)最穩(wěn)定的加工過程的控制技術(shù)。專家系統(tǒng)智能技術(shù)的應(yīng)用使機(jī)床操作更容易，對(duì)操作人員的技術(shù)水平要求更低。目前智能化技術(shù)不斷地升級(jí)，使得智能控制技術(shù)的應(yīng)用范圍更加的廣泛。隨著市場(chǎng)對(duì)電加工要求的提升，智能化技術(shù)將獲得更為廣闊的發(fā)展空間。

1.3自動(dòng)化

目前最先進(jìn)的數(shù)控電火花機(jī)床在配有電極庫和標(biāo)準(zhǔn)電極夾具的情況下，只要在加工前將電極裝入刀庫，編制好加工程序，整個(gè)電火花加工過程便能日以赴繼地自動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)，幾乎無需人工操作。機(jī)床的自動(dòng)化運(yùn)轉(zhuǎn)降低了操作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度、提高生產(chǎn)效率。但自動(dòng)裝置配件的價(jià)格比較昂貴，大多模具企業(yè)的數(shù)控電火花機(jī)床的配置并不齊全。數(shù)控電火花機(jī)床具備的自動(dòng)測(cè)量找正、自動(dòng)定位、多工件的連續(xù)加工等功能已較好地發(fā)揮了它的自動(dòng)化性能。自動(dòng)操作過程不需人工干預(yù)，可以提高加工精度、效率。普及機(jī)床的自動(dòng)化程度是當(dāng)前數(shù)控電火花機(jī)床行業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)之一。

1.4高效化

現(xiàn)代加工的要求為數(shù)控電火花加工技術(shù)提供了最佳的加工模式，即要求在保證加工精度的前提下大幅提高粗、精加工效率。如手機(jī)外殼、家電制品、電器用品、電子儀表等領(lǐng)域，都要求將大面積（例如100×100mm）工件的放電時(shí)間大幅縮短，同時(shí)又要降低粗糙度。從原來的Ra0.8μm改進(jìn)到Ra0.25μm，使放電后不必再進(jìn)行手工拋光處理。這不但縮短了加工時(shí)間且省卻后處理的麻煩，同時(shí)提升了模具品質(zhì)，使用粉末加工設(shè)備可達(dá)到要求。另外減少輔助時(shí)間（如編程時(shí)間、電極與工件定位時(shí)間等），這就需要增強(qiáng)機(jī)床的自動(dòng)編程功能，配置電極與工件定位的夾具、裝置。若在大工件的粗加工中選用石墨電極材料也是提高加工效率的好方法。最佳的加工模式是企業(yè)擴(kuò)大市場(chǎng)空間、提升市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力的資本，其開發(fā)而成的新產(chǎn)品、新技術(shù)亦愈受歡迎。

數(shù)控電火花加工為保證極高的重復(fù)定位精度且不降低加工效率，采用快速裝夾的標(biāo)準(zhǔn)化夾具。目前有瑞士的EROWA和瑞典的3R裝置可實(shí)現(xiàn)快速精密定位。這類裝置的原理是電極在制造時(shí)，是集電極與夾具為一體的組件在裝有同數(shù)控電火花機(jī)床上配備的工藝定位基準(zhǔn)附件相同的加工設(shè)備上完成的。工藝定位基準(zhǔn)附件都統(tǒng)一同心、同位，并且各數(shù)控機(jī)床都有坐標(biāo)原點(diǎn)。因此電極在制造完成后，直接取下電極和夾具的組件，裝入數(shù)控電火花機(jī)床的基準(zhǔn)附件上，無需再進(jìn)行糾正調(diào)節(jié)。加工過程中如需插入一“急件”加工，同樣可以將正在加工的半成品卸下，待急件加工完后再繼續(xù)快速裝夾加工。標(biāo)準(zhǔn)化夾具，是一種快速精密定位的工藝方法，它的使用大大減少了數(shù)控電火花加工過程中的裝夾定位時(shí)間，有效地提升了企業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)力。

2.數(shù)控電火花加工技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)

未來數(shù)控電火花加工技術(shù)的發(fā)展空間是十分廣闊的。由于電火花加工過程本身的復(fù)雜性，迄今對(duì)電火花加工的機(jī)理尚未完全弄清楚，大多研究成果是建立在大量系統(tǒng)的工藝實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上完成的，所以對(duì)電火花加工機(jī)理的深入研究，并以此直接指導(dǎo)和應(yīng)用于實(shí)踐加工是數(shù)控電火花加工技術(shù)發(fā)展的根本。在現(xiàn)有技術(shù)水平的基礎(chǔ)上，不斷開發(fā)新工藝將是數(shù)控電火花加工技術(shù)發(fā)展方向。如數(shù)控電火花銑削加工是一種還不成熟的技術(shù)，值得繼續(xù)研究的新工藝。數(shù)控電火花機(jī)床在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、脈沖電源的開發(fā)方面將朝更合理、更具優(yōu)勢(shì)化的方向全面發(fā)展，提高加工性能，同時(shí)考慮降低機(jī)床制造的成本。數(shù)控電火花加工在控制技術(shù)上將朝自動(dòng)化、智能化方面的更高層次發(fā)展，數(shù)控電火花加工的網(wǎng)絡(luò)管理技術(shù)在高檔機(jī)床上已有初步應(yīng)用，將逐步被推廣及應(yīng)用，獲取更好的系統(tǒng)管理效果。總之，數(shù)控電火花加工技術(shù)以提高加工質(zhì)量、提高加工效率、擴(kuò)大加工范圍、降低加工成本等為目標(biāo)在模具工業(yè)中不斷發(fā)展。

3.結(jié)論

在模具工業(yè)技術(shù)快速發(fā)展的新形勢(shì)下，數(shù)控電火花加工技術(shù)已取得了突破性的進(jìn)展，其不僅在過去及和現(xiàn)在的模具制造中被廣泛應(yīng)用，相信在今后的模具加工中其也必將發(fā)揮重要作用。

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