电火花线切割机运丝机构及控制讲解

1 绪论

1.1前言

电火花线切割机床是一类在模具制造等行业中广泛应用的典型数控机床。电火花割加工技术WEDM(Wire Electrieal Diseharse Machining)自问世以来，得到了迅速的发逐步成为机械制造领域中的一个重要组成部分。高速走丝电火花线切割机床是通过线具电极，对工件进行脉冲性放电加工的。工作时脉冲电源的正极接工件，负极接电极电极丝由储丝筒带动往复移动，通过控制工件的运动轨迹和速度，从而切割出符合技求的工件。由于其加工性能与被加工材料无关，而且在加工过程中无切削力，从而容工复杂、精密和高硬度的零件，特别是对薄壁、窄缝零件的加工更具有优势。工材精密复杂零件、微细零件的加工中占有极其重要的地位。近年来，在电机模具行业，模具工业的增长，高速冲硬质合金模具的不断推出，模具的大型化和精密化，采用电线切割来加工模具逐渐被广泛认可。目前国内外的线切割机床约占电加工机床的60％，在低速走丝线切割机床诞生后不久，我国也自行研制出具有首创性的高速走丝线机床。数十年来，这种机床对我国的制造业发展做出了很大贡献。由于其价格低廉、比高，因而受到国内许多中小型企业和工厂的青睐，广泛应用于仪器仪表、家用电器车和电机等行业，尤其在加工制造方面发挥了巨大作用。据统计，目前我国数控高速线切割机床约有10余万台，居世界第一位，2002年国内线切割机床产量1。5万台，其大部分是高速走丝的线切割机床。

近年来，随着电子技术、计算机技术和控制技术的高速发展，电加工机床的数控也不断地取得了长足的进步。传统的CNC技术由于通用性差、通讯能力弱以及不便于功能等缺点，已逐渐不适应现代制造业发展的要求。因此，目前数控技术正在向通用放式实时动态全闭环控制的模式发展，开放式的数控系统已逐渐成为新一代数控系统流。尽管我国的高速走丝电火花线切割机床与慢速走丝机床相比，在结构、工艺和数术等方面仍有一定差距，但是仍非常适合于加工中等精度和表面粗糙度的零件或模具此提高线切割加工设备的性能(如：实现高速走丝电火花多次切割技术、角度旋转、尖理等功能)对加快我国制造业的发展有着重

要意义。

当前发达国家正在紧锣密鼓地进行着开放式数控系统的研究，正为我国数控产业展提供了良好的契机，开发我国自主版权的开放式数控系统平台是赶超发达国家的历遇。我国控制器硬件由于受制造业水平的影响可靠性差，成为制约我国数控产业发展颈。借用PC硬件和建立开放式控制系统软件平台就完全可以绕开这个问题。数控技开放式道路，将我国同世界上发达国家的数控研究摆在了同一起跑线上，我们只有抓个机遇，才能开发出具有中国自主版权的高性能数控系统，独立自主地发展我们自己控产业，打破国外对我国的技术垄断。此外，现有文献数据采样插补算法存在着许多点和不足之处。有鉴于此，本课题“电火花线切割加工机运丝机构及数控工作台机电系统设计”针对培养数控系统模块化设计指导思想、提高高速走私线切割加工设备的性能而提出的。

1.2国内外动态

1.2.1国外电火花线切割加工技术的发展及现状

1943年，原苏联学者拉扎连科夫妇研究电火花放电时开关触点受腐蚀损坏的现象和原因，发现电火花的瞬时高温可使局部的金属熔化、气化而被蚀除掉，从而开创和发明了电火花加工方法。电火花线切割加工(WEDM)是在电火花加工的基础上于50年代末最早在原苏联发展起来的一种新的工艺形式，是用线状电极靠火花放电对工件进行切割，故称为电火花线切割。电火花线切割加工以获得广泛的应用。目前国内外的线切割机床约占电加工机床的60%以上。与电火花成型加工方法相比，线切割加工方法具有设备成本低、生产效率高以及工具电极的设计和制造大大简化等特点，同时还可节约一部分材料。因此，线切割加工方法自问世于前苏联以来，得到了迅速的发展。

近20年来，电火花线切割机床的价格下降了六倍多，加工速度提高了十几倍，工件的最大尺寸增加了十四倍，可加工的工件锥度达到80º。目前慢走丝线切割机床最小驱动单位达0.lum，加工精度已接近或达到精密磨削的精度，最大切削速度超过3O0mm2/min，标志着WEDM总的加工速度有了明显的提高，微精加工脉冲电源的开发，使精加工表面粗糙度可达到Ra0.l~0.2μm(多次切割)。

线切割加工水平的提高使它从“特种加工”进入到常规加工的行列。线切割加工水平的提高不仅归功于机械结构和工艺方法的改善，更得力于先进技术的应用和计算机软件的发展。欧美和日本等国研究的数控低速走丝电火花线切割机床，采用闭环数字交(直)流伺服控制系统，动态性能好、定位精度高。同时机床具有数字自适应控制电源，并具有自动走丝、自动卸除废料、短路自动回退等自动化技术，对电极丝张力和工作液压力也可进行控制。同时，集以D、以PP、CAM 及仿真于一体的自动编程系统不断发展和成熟，目前基于PC的图形交互式自动编程系统成为线切割自动编程系统的主流。

从2002年美国芝加哥国际机床展展出的线切割机床可以看出当前国外WEDM的技术特点与发展动向：

(l)提供不同档次的系列产品，供用户选择

(2)改进了走丝系统，使运丝更平稳，张力更稳定

(3)自动穿丝与自动重穿丝技术

该功能虽然是国外WEDM普遍配备的，但近年来的改进重点在提高可靠性和穿丝速度上。

(4)减少机床的热变形，提高热稳定性

(5)高精度的锥度切割

(6)直线电机的应用

(7)联网

这是一个在适应网络时代的到来而开拓的新功能。虽然与外部计算机的通信并不是新鲜事，按任务的要求可以把外部计算机看成是机床数控系统的外围设备，也可以把机床看成是外部计算机的一个终端。这一功能尽管目前的实用性还不够明显，但无疑是今后的一个发展方向。

(8)拓展在零件加工中的应用

(9)高速度加工

高速度化一直是国外厂商追求的目标。在这方面，日本厂商一直走在世界的前列。

例如，三菱电机公司的标准型DWCH系列机床，由于采用G25电源，最高生产率达250mm2/min，其经济型DWCC2系列机床也是250mm2/min。著名的Sodick