电火花线切割机床

2.1  国外单向走丝电火花线切割机床

国外单向走丝电火花线切割机床的技术发展着重针对电火花线切割加工特点及应用情况，在脉冲电源、自动控制及主机结构等影响线切割加工主要指标的几个关键功能部件有所创新，且在实用性、稳定性、可靠性以及各功能模块的自适应控制性能等方面有所提升。

2.1.1  脉冲电源技术

高效电火花脉冲电源是单向走丝线切割机床的核心单元，高频脉冲电源的自适应控制策略的优劣对单向走丝线切割的加工效率、加工精度以及加工表面粗糙度的影响至关重要。

在高效加工方面，国外各公司推出了各自的系列高效自适应控制电源，强化自适应能力、缩短放电时间，增大峰值电流的方法，优化放电能量，脉宽仅几十纳秒，峰值电流1 000 A以上，形成气化蚀除，表面质量大大提高。日本三菱电机公司的FA系列机床采用高速V电源，用直径0.25 mm的电极丝即可达到360 mm2/min的高效加工。日本牧野公司采用H.E.A.T高能量技术，在上/下喷水嘴不能贴紧工件的情况下，实现直径0.25 mm电极丝120 mm2/min的高速加工，加工速度比以往提高了25%～75%。

在高精度加工方面，日本三菱电机公司的FA10S和FA20S ADVANCE床可选配V-PACKAGE高速电源，装备了新开发的形状控制电源（Digital-AEⅡ），通过控制上下进电块进电能量的配比，对放电位置进行控制，可有效减小加工零件的鼓肚或凹心，在粗、中、精加工中实现零件的高直线度。

在微细加工方面，日本三菱电机公司推出的超微细精加工电源（Digital-FS）,不用专门卡具，工件直接装卡在工作台上，可实现Ra0.03 μm的镜面加工（硬质合金材料，10 mm厚），可实现直径0.05 mm的细丝加工。日本牧野公司推出SPGII电源，实现油基放电加工，表面粗糙度可达Ra0.022 μm。瑞士阿奇夏米尔公司继续推出其独创的双丝自动交换技术，实施在一台机 床上用不同直径的电极丝进行粗、精切割加工。粗加工时使用加工效率高的直径0.2～0.25 mm的粗丝，精加工时自动切换为适合于微细形状加工的直径0.02～0.15 mm的细丝，可将加工时间缩短30%～60%。

2.1.2.2  防止断丝技术

偶发的电极丝断丝现象是引起加工误差甚至失败的重要原因。日本三菱电机公司开发的PM控制就是加工过程中实时检测出工件厚度、工作液流通状况，并按其自动生成加工条件来控制加工能量，实现了变截面加工等加工环境下大速度的无断丝加工。日本牧野公司UPV系列机床的PVG功能通过监控放电脉冲加工情况，感应探测异常电火花状态，实时控制脉冲参数，使其处于不会导致断丝的状态。

2.1.3  其他实用功能

2.1.3.1  自动穿丝功能

国外线切割机床全部配置了自动穿丝机构，穿丝成功率和自动化程度都很高。自动穿丝的可靠性是长期无人检测操作成功的关键。瑞士阿奇夏米尔公司的CUT系列机床设计了开放式导嘴，即使丝径非常细小（直径0.03 mm），也能更加方便地通过导嘴。推出的智能穿丝系统在即使实际穿丝孔与编程穿丝孔稍有偏移的情况下，也能自动探测所偏移的穿丝孔，自动穿丝和修正加工起始点。

2.1.3.2  热变形控制技术

随着线切割机床加工精度越来越高，机床受环境温度影响而产生的精度变化越显重要。日本牧野公司在机床本体内部，通过使机床内部温度与通过加工液冷却装置控制的加工液温度相同，以降低本体铸件的热变形对机床精度的影响。并通过增加机床热防护罩壳，使通过温度控制的气体在加工区内循环，以保证整个机床避免因环境温度影响而产生热变形，有利于长时间的加工以及高精度孔距加工。外部气温变化引起的机床轴偏移量能对X轴控制到1 .2 μm/3 ℃，Y轴控制到2.4 μm/3 ℃。瑞士阿奇夏米尔公司的CUT系列机床所有的散热元件都是通过水循环进行冷却，包括脉冲电源和所有泵都配有各自的冷却系统，这样所有部件都得到热稳定性保护，有助于保证机床极高的精度。

2.1.3.3  节能和保护技术

为了控制生产成本，节约能源已成为很多用户考虑的问题。瑞士阿奇夏米尔公司CUT200机床的Econnwatt电力使用管理模块，当机床加工完成或中断时，机床电源损耗会降低到较小。日本三菱电机公司的WARK UP模式是合理安排工作时间段的新节能控制模式，大幅度削减了电力消耗。

瑞士阿奇夏米尔公司机床的5个运动轴都通过ICP防撞系统进行保护，可避免由编程错误或误操作引起的碰撞，该系统完全内置于运动控制部件，可检测出微小的异常力，并在工件或电极丝导向系统受损之前自动停机，其机械能量吸收系统能有效防护速度3m/min的碰撞。

2.1.3.4  自动化操作

随着机床加工数据制作的自动化、简易化、加工条件的自动设定、自动穿丝、自动升降液槽、远程信息和报警传递、机床保养检测信息提示，都极大地提高了线切割机床的自动化运行程度，减小了对操作者技术经验的依赖。

2.1.3.5  人性化操作及其他

许多厂家不仅注重提升机床的加工性能，还从操作的方便性、安全性、节能等方面加以强化。比如日本牧野公司的SP系列机床采用双片“V”型导丝嘴，日常维护只需几分钟即可完成，且清洗完成后不再需要进行垂直度的矫正。

2.2  国内单向走丝电火花线切割机床

国内共有3家单位展出单向走丝电火花线切割机床，相对于上一次展会国内数控单向走丝线切割机床的技术水平已有很大提升。苏州电加工机床研究所有限公司展出的DK7632单向走丝电火花线切割机床，获得国家“863”项目的支持；苏州三光科技有限公司展览的LB600单向走丝线切割机床和北京安德建奇数字设备有限公司展览的AW310TA单向走丝线切割机床，都获得国家科技重大专项的支持。通过对国家“863”项目和国家科技重大专项的实施，课题承担单位在单向走丝电火花线切割技术上都取得了很大进步。3家的单向走丝电火花线切割机床都达到了项目技术指标要求，加工精度±2 μm、加工表面粗糙度Ra＜0.2 μm，高加工效率达350 mm2/min。其中LB600和AW310TA机床还配置了带自动穿丝系统，提升了国内品牌数控单向走丝电火花线切割机床的自动化技术水平。

2.3  国内往复走丝电火花线切割机床

此次参展的往复走丝电火花线切割机床厂家有10多家，这只是线切割机床生产厂商的一部分。但这些厂家的展品代表了我国往复走丝电火花线切割机床的发展水平和特点，在市场方面占据往复走丝电火花线切割机床的中高端市场。

2.3.1  中高档机床注重精度保持性

具有多次切割功能的往复走丝电火花线切割机床(中走丝电火花线切割机床)的推出，主要实现了对工件的多次切割，提高了加工效率、精度和工件的表面质量，所以市场上的中走丝机床都为实现这3个主要的指标而努力。为实现多次切割，现各个品牌的中走丝机床大多用变频器控制丝筒电机进行调速，以适应切割过程中不同的运丝速度。

许多厂家在部分机床上选用导轨和丝杠，伺服系统采用交流伺服，可以达到较高的定位控制精度。为使机床精度能长期保持，定位高一点的机床都普遍采用“C”形机械结构。

2.3.2  机床加工试件表面质量趋于稳定

参展的大多数机床加工试件的表面质量可达到表面粗糙度Ra1.0～1.2 μm，个别厂家宣称可达到Ra0.8 μm左右，但需要更多次切割，如北京凝华科技有限公司的机床需要切割次数大于4次以上。对于大多数机床，一般使用多为切割3次或4次。表面粗糙度这项指标对于任一机床厂家已没有优势，切割效果水平相当。

2.3.3  机床切割效率水平不一

厂家在样本标明的大切割效率高低不一。有的公司机床可达180mm2/min，有的公司样本标明的大切割效率120 mm2/min。这一般是一个极限指标，若用大切割效率加工试件，钼丝的损耗也会相当严重