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中走丝线切割机床技术问答

发布时间:2012-03-01  点击次数:2900 次

1.1 什么是中走丝线切割机床?
  中走丝线切割机床是在快走丝机床上发展起来的,采用对同一个零件进行多次重复性加工,从而达到比快走丝机床更高精度和更好表面质量的一种机床。
  1.2 为什么叫“中走丝”?
  “中走丝”的叫法本身不具有科学性,它只是对往复式走丝且具有多次切割功能的机床的总称。它形象地同快走丝线切割机床和慢起丝线切割机床加以了区分。严格地讲,只具有单一的多次切割功能而没有智能控制是不能称之为“中走丝”的,也正是由于“中走丝”的叫法缺乏科学性,为伪劣的中走丝机床钻了空子,给用户在“中走丝”机的选型上制造了麻烦,很多客户大呼上当。
  1.3 如何从中走丝线切割机床的先进性上区分不同档次?
  所有生产中走丝机的厂商都对自己的产品进行大量宣传,作为用户特别是对中走丝线切割机床不太了解的用户,很难分辨真伪,而中走丝本身就是一个新的理念,所以大多数用户往往都是“事后诸葛亮”。
  中走丝线切割机床档次的区别主要还是应从机械结构、控制技术上加以区分,而不是在机床的外形或外观上。目前市场上的大部份中走丝线切割机床充其量只能算作第一代,这一类机床就是在快走丝机床的基础上增加了多次切割的功能,再加一个穿丝极为不便的导向器,在其它方面无论是机床的结构上还是在智能控制方面均无建树,对电极丝只能控制丝速。对张力、振动等不能控制,即使控制,也是机械式的,每次切割的电参数完全靠操作人员事先输入,不同工件要人工输入不同参数。
  所以第一代中走丝线切割机床对操作人员的技能要求很高,操作人员不仅要掌握不同材料、不同厚度、不同切割次数的所有高频参数的组合匹配,还要经常观测电极丝的运行情况,这对操作人员的技术要求是很高的。这也是广大用户对中走丝线切割机床从盼望变失望的根本原因。
  第二代中走丝机是在第一代的基础上,对高频参数和进给跟踪的控制实现智能化,操作人员不再需要掌握高频参数的选择、组合,只要输入“材料”、“厚度”、“Ra值”、“电极丝直径”,智能加工控制系统就能在专家数据库中选择最佳参数,但是对于智能加工系统的智能化程度,不同的厂家差别非常大,有的甚至是假智能,欺骗客户。
  深扬公司的智能专家系统――“小精灵”3型是目前市场上功能最强大的智能系统,它具有以下6项智能功能:
  ① 电极丝速度智能化;
  ② 加工偏移量确定智能化;
  ③ 加工次数智能化;
  ④ 高频参数匹配智能化;
  ⑤ 进给跟踪智能化;
  ⑥ 短路判断智能化。
  这样使得任何一个初学者都能很快掌握中走丝机的操作。
  但是,由于第二代中走丝对电极丝的张力、直径无法实现有效控制,所以第二代中走丝线切割机床对加工件的绝对尺寸精度、多个相同加工件的尺寸一致性精度等很难实现有效控制。
  第三代中走丝机床是在第二代的基础,对电极丝高速运行状态进行适时的高精度智能控制,即电极丝智能张力控制系统。这是第三代中走丝机的标志性核心技术。由于中走丝机床具有不同丝速且丝速快变化大、振动大、而且频繁换向,控制难度远远大于慢走丝机床。四川深扬数控机械有限公司自主研发的全闭环、全数字交流伺服电极丝智能控制系统,拥有完全自主知识产权,到目前为止这项技术只有深扬公司成功推向市场,并已获得国家发明专利。这是第三代中走丝的标志性技术。
  第三代中走丝机床是中走丝机发展的分水岭,它标志着中走丝鲜切割机床的发展进入了一个崭新的时期,标志着对中走丝线切割机床加工过程中的工艺参数实现了全面智能控制,在这一发展过程中,深扬公司始终站在技术的最前沿,保持着核心技术上的领先优势。
  第三代中走丝线切割机床是目前中走丝机床中最先进的机床,它是一个系统化创新的产品,在整机的机械结构上也有重大改进。
  由此可见,客户在了解中走丝机时一定要深入、细致,货比三家,多听多看,绝不可偏听偏信。
  不怕不识货,就怕货比货。
  1.4 中走丝线切割机床在技术性能上有哪四大难题?
  ① 大面积低粗糙度的稳定切割
  ② 多次切割加工的绝对尺寸精度的保证
  ③ 多个相同零件加工的一致性误差
  ④ 多孔位加工的定位精度
  这四个关键性指标如果得不到有效解决就不是真正的中走丝线切割机床,最终会被市场所抛弃。
  四川深扬公司的第三代中走丝线切割机床已经较好地解决了这些技术难题,完全可以与慢走丝机床媲美。
  1.5 中走丝线切割机床在可操作性上有哪四大障碍?
  ① 要求操作人员要有非常熟练的上丝和紧丝技艺;
  ② 要能凭借经验随时注意并排除加工过程中电极丝的松紧变化;
  ③ 必须使用穿丝极为不便的导向器,这是对操作人员耐心的巨大考验;
  ④ 操作人员要掌握不同材料、不同厚度的各种电参数以及加工余量补偿等十几个工艺参数的组合、匹配。如果没有相当的经验和时间的验证是很难做到的。
  这些问题的存在,严重阻碍了中走丝线切割机床的推广和应用。
  四川深扬公司的第三代中走丝线切割机床同样很好地解决了这些技术难题。
  1.6 怎样判断中走丝线切割机床的精度保持性?
  判断一台真正中走丝线切割机床的好坏,不能只看加工件的表面粗糙度,还应该关注机床的加工精度,而加工精度又不能只注意切圆园精度,更应该注意机床的定位精度。由于机床实际的使用年限远远超过质保年限,所以,在机床的精度的判断上更重要的是精度保持性的判断。
  机床精度保持性主要从以下两个判断:
  一是机床本身的机械结构,这是基础,结构不合理的机床做得再漂亮也是中看不中用,机床结构决定机床刚性,机床刚性决定精度保持性。机床工作台采用全支承结构是目前公认的高刚性结构,以加工中心为例,由于要承受很大的切削力,因此,所有加工中心均采用全支承结构,而慢走丝线切割机床为了在全行程内获得高精度、高稳定性,同样采用全支承结构。
  全支承结构的最大特点就是工作台移动始终都在机床导轨的支承范围内,这样机床在全行程范围内刚性变形极小,且稳定可靠。
  第二是了解机床生产过程的工艺水平以及关键部件的选用,这方面用户往往有难度,不过可以从企业信誉用户口碑以及企业的综合实力等方面了解。
  1.7 光栅尺(电子尺)真的能提高线切割机床加工精度吗?
  一台所谓的全闭环线切割机床能获得良好的加工精度,首先是机床的结构,其次是机床本身的制造质量,光栅尺的应用必须建立在以上两点的基础上才能发挥作用,因为光栅尺的检测位置并不是机床的加工位置,当工作台移动时运动直线度总会存在误差, 从微观上讲工作台上的任意两个位置只要不重合,工作台移动时它们的运动就不一致,而且它们的距离越大运动的一致性就越差,这就是测量学所讲的阿贝误差。而光栅尺的安装往往与加工位置有相当的距离,所以必然存在较大的阿贝测量误差,加之所有运动另部件装配后的系统误差,这些必然使光栅尺的检测精度与加工位置的实际精度存在较大差异,所以,只有结构合理的高品质的机床才能保证工作台移动时这两个位置运动过程中的一致性。事实证明慢走丝机床的高精度绝不是仅仅安装了光栅尺那么简单。所以客户在选型时千万不要被光栅尺所迷惑,而是要努力了解机床本身的结构和质量。
  1.8 导向器真的能提高精度吗?
  众所周知慢走丝线切割机床上下导丝嘴内均装有宝石导向器,并且对精度的提高起到关键作用。由于慢走丝机床的丝速很慢,而且丝的材料为铜,硬度较低,所以电极丝对导向器的磨损较小,另外由于铜材内应力很小,拉直方便,所以电极丝在人为(或自动)穿过导向器时很容易。可是中走丝线切割机床情况就不同了,由于电极丝为钼丝,其硬度和应力都远远大于铜丝。当在显微镜下观测钼丝时,钼丝表面有大量的“积瘤”,当钼丝高速运行时对导向器而言无异于“钢丝锯”。所以与慢丝相比导向器的磨损非常大,而且在导向器的安装时很难将导向器的小孔与上下主导轮之间的钼丝重合。这不仅加快了导向器的磨损,而且直接影响切割时的钼丝空间位置。这对于模具加工的位置精度和相同零件的一致性精度的影响都是非常致命的。另外由于钼丝的内应力很大,而导向器的小孔只能比钼丝直径大0.01mm(否则无导向作用),加之导向器和钼丝粘满工作液,所以操作人员要把钼丝穿过这个小孔时难度非常大,这对操作人员的耐心是巨大的考验。从现实的应用情况看,客户大都最终放弃了导向器的应用,可见对于中走丝线切割机床而言,导向器的应用既不能体现“以人为本”也不是“科学的发展观”。
  1.9 为什么有些中走丝机床制造商能演示的很好,可买回去却用不好?
  这与目前大部份中走丝机的技术现状有关,虽然具有了多次切割的功能,但是由于控制技术差,所以要求操作人员要有非常熟练的技术水平,而用户的操作人员很难达到这一水准,所以就出现了制造商演示时很好,而且演示时往往是小尺寸试切件(也有用慢走丝机切一大试件冒充的),但买回去却无法正常使用,所以真正原因还是制造商技术水平低所致。
  1.10 如何正确评估中走丝线切割机床的切割效率?
  切割效率是评估线切割机床性能的重要指标。如慢走丝线切割机床最大效率一般能达到300mm2/min。由于加工原理的不同,中走丝与慢走丝在效率的评估上也有不同。对于慢走丝而言,由于电极丝使用是一次性的,无论丝耗多大只要不断丝,加工就是连续性的,所以他的最大效率就是他的正常工作效率。然而对于中走丝线切割机床而言,情况就完全不同了。由于电极丝是循环往复使用,丝耗的大小直接影响连续切割的时间长短,所以评估中走丝切割效率必须附加条件连续切割20000mm2以上(这是一般中小模具的切割面积)。于是对中走丝(包括快走丝)线切割机床而言最大切割效率(简称最大效率)和正常工作的切割效率(简称工作效率)是两个完全不同的概念,而真正对用户有实际价值的指标不是最大效率,而是工作效率。也就是能连续切割20000mm2不断丝的最高效率。可以想象当您用中走丝加工模具时,虽然切割效率达到200 mm2/min甚至更高,可是不一会儿就断丝了,您还能接受这样的效率吗?
  1.11 如何全面评估中走丝的技术指标?
  激烈的市场竞争,以及市场对中国快走丝的无奈,衍生出无数的中走丝线切割厂家,让用户对选型眼花缭乱。如何正确评估中走丝技术指标是避免上当受骗的关键。
  评估一台中走丝线切割机床必须从两个方面入手。一是精度、粗糙度等技术指标,另一个就是可操作性,这是对一台机床先进性的具体体现,离开可操作性说技术指标毫无意义,用户千万不能只关注精度、粗糙度。正因如此,目前大多数中走丝机床到用户手里后很难达到厂家宣传的指标。可见,高指标必须建立在高智能的基础上。只有具有高智能化控制的机床,用户才能轻松获得高指标带来的收益。
  所以评估机床首先要考察可操作性。
  1.12 中走丝机床目前已发展到了哪一阶段?
  目前大多数中走丝线切割机床都处于初期阶段,在这一阶段,实现多次切割需要操作人员进行大量干预,有些控制是无法靠操作人员解决的(如对电极丝张力和振动的适时控制)。这些机床都是中走丝的起步阶段,或是试验阶段,这种机床操作起来很难掌握,而制造商推销宣传时又夸大其辞,所以给客户带来无穷困惑。
  1.13 真正实用的中走丝线切割机应具备哪些功能?
  中走丝线切割的实质是对同一表面进行不同参数组合的多次切割。然而由于被切割的材料的不同,厚度不同,必须对加工中的各种参数(如电压、电流、脉冲宽度、脉冲间隔,跟踪频率)进行各种不同的组合、匹配,这对于一般的客户而言是很难全面做到的,只能通过数控技术和智能化的技术,因此,中走丝线切割机床的实用价值就在于具有全面智能化控制,彻底摆脱对人的依赖。众所周知,国外慢走丝线切割机床就是通过智能化控制从而达到简化操作过程,尽量排除人为因素,同时获得很好的加工效果。
  1.14 怎样区分中走丝机床的真智能与假智能?
  中走丝智能化已是必然趋势,可是有些线切割机厂家不具有自主研发能力,而为了企业生存,又不得不做一些违心的夸大宣传,例如有些中走丝线切割机床只能达到自动多次切割,每次要操作人员事先把高频参数输入系统中,而这些厂家误导客户将这些参数说成是“专家”数据库,实际上这里所说的“专家”就是操作人员自己,另外即使是智能,在功能上也有很大区别。目前市场上所谓的“智能中走丝机”在很多参数都无法实现智能控制,如电极丝振动、张力,切割时的变频跟踪,短路的预判断等等。
  另外,即使是真智能也还有功能的强弱之分。智能技术的核心——专家数据库本身是一个持续优化、持续完善,永无止境的创新过程,这一特点就决定了谁开发得越早,随着时间推移必然它的智能化功能越强大,客户在应用时会轻松自如,慢走丝线切割就是最好的证明。20世纪50年代的慢走丝机还不如现在的快走丝机。
  1.15 中走丝线切割机床的核心技术是什么?
  中走丝线切割机床的技术难点是大面积的低粗糙度切割,如Ra=1.0~1.2um且加工面在25000m㎡以上,如果不能对高频电源、跟踪速度、电极丝给予全面智能控制,是很难做到的,由此可见,高频电参数控制、进给跟踪控制、电极丝动态控制的全面智能化控制,即智能专家系统和电极丝智能张力控制系统是中走丝线切割机床不可或缺的核心技术。
  1.16 如何正确认识中走丝线切割技术的发展?
  中走丝线切割机床是中国式的往复式走丝线切割机床的必然发展方向,是快走丝线切割机床的更新换代产品。由于市场需求的不同,中走丝线切割机床也会像慢走丝线切割机床那样发展成为高、中、低三个不同档次和不同价格的市场定位。随着中走丝线切割技术的不断创新发展,高档次的中走丝线切割机床必将会与入门级的慢走丝线切割机床平分秋色,并且逐步取而代之。
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