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群基火花机|电火花机|放电机
约在2006年下半年业内有人正式推出了一个名词—中走丝。如果认真分析其功能特点,似叫丝速可调扫边方便的线切割比较准确。
现在的线切割是指以电极丝用火花蚀除原理进行切割加工的机床。总共分为两类:一是一次性使用慢走丝,其特点是高制造成本、高运行成本,加工液用高压纯水,丝一次性使用。恰恰是丝单向匀速运动的特点带来了高精度、无换向条纹。二是我大陆独有的往复换向快走丝,其特点是结构简单、操作方便、成本低廉、有足够的效率和特有的切厚能力。但精度和切割光洁度无法与慢走丝在µ级范围比拼。
快走丝的突出优点源于换向往复,这使它以极低的运行成本轻易就获得了很高的切割效率和大厚度切割能力,丝损耗带来的精度损失落实到单件活上也可以近乎不计。几百米丝正常情况下可以连续使用几百个小时,相对过一遍就废弃的慢走丝来说,太便宜了。
快走丝的突出缺点同样源于换向往复,它带来了换向位移,切割面留有换向条纹是无可避免的,是原理性的,正像只要是两只脚走路就不可能只有一个脚印。据多年的反复测定,“换向位移”的幅度在0.015—0.6间。换向条纹成了最大弊端。(关于丝的“换向位移”另有详述)
为减小换向位移造成的影响,为消除换向条纹,人们从没放弃各种努力,也获得了许多经验,有些也是非常见效的。正因为“换向条纹”是原理性的,大家的努力仅仅是把换向条纹加以掩盖、密集、淡化而已,把操作中的理念和措施变成了较为方便实现的控制功能,快走丝的“往复换向“原理结构并没有本质的改变,构不成有别于“快“、“慢”走丝的第三个类别,故直呼“中走丝”并不确切,只是找不到更贴切的名词罢了。
1、运丝速度可调:为适应不同加工条件的脉冲放电规准,为适应被加工件的现实具体情况,为协调控制“电蚀速度、进给速率、换向周期、开关高频”间的关系,丝筒转速必须可调。每秒2米到10米的范围,都可能是最适宜的运丝速度。该功能由变频器、工艺库、主控制器联合完成。
2、数次加工轨迹的生成(包括留夹头):根据每次加工的具体情况,确定切割路线、需几次切割,各次的留量,以期达到消除变形、控制换向条纹的周期和限制换向条纹的幅度。切外形时要同时包括留夹头的位置和大小。该功能由轨迹生成、工艺库、主控制器联合完成。
3、按需切换脉冲参数:第一遍的省时高效、第二遍的去除余量、第三遍的控制换向周期并提高表面质量、第四遍的消除条纹并改善光洁度、第五遍……。其实每遍都有最适宜的一组参数(脉宽、脉间、电压、电流和间隙判别)。该功能由数字开关电源、主控制器、工艺库、取样跟踪联合完成。
4、单向放电:即丝运动正程放电加工,返程快速空走。这是淡化换向位移的有效方法,因为产生位置异变的那段时间没有加工。该功能由行程开关、PLC控制器、高频开关联合完成。
5、长丝短用:单次换向间切割进给量小到一定程度,即换向条纹的幅度没来得及展开,或者说丝径圆远大于锯齿的峰谷差值足以拟合换向条纹,这时的换向条纹就被掩盖了。单这一项措施就完全可以达到肉眼找不到换向条纹的效果。但丝短到一定程度(约不超过30米)时,丝耗、丝径变化就不能忽略。丝筒上照样是长丝,但要轮流使用,如以正转30米——反转25米(即正6反5)的规律运转,达到长丝当短丝使用、轮流使用、均匀使用、均匀损耗的目的。该功能由行程开关、PLC控制器、变频器联合完成。
实现了上述五项功能,就可以称为前述的中走丝了,但这只是构建了一个可以方便实现消除换向条纹的操作环境,而导致换向条纹的各要素仍明确地存在。各种功能的应用很像是一副中药,虽知道每位药各自的药理功效,但凑到一块却未准能治好病。
1、仍需要有明确的操作思路,视具体情况选择适用条件和对加工结果的预测能力。与“换向条纹”相关的环境条件并不稳定,机床具备“功能”但不能代替“操作”。加工效果的优劣很大程度是操作者的经验运用、条件选择决定的。
2、没能从根本原理上解决“换向位移、换向条纹”的问题,故加工的稳定性、确定性、可重复性仍不高。原因是丝(丝的总体张力、丝筒上两头松紧状况、丝的倔强系数、导轮的阻力和惯量、导电块制造的阻力分布、上下行的位移量)、水(水的介电系数、粘稠度、流速流量、包裹丝的状况)、料(厚薄、成分、电导耐温)都无法定性定量,与之密切相关的“换向条纹”则失去了稳定性、确定性、可重复性,其标志是失去了连续切出两件尺寸大小和光洁度都完全一样的产品的能力。
3、总体加工效率仍下降了,低效率并没有换取肯定的高质量。效率低结果恒定,这容易接受,效率低却结果不定,这在工业生产特别是模具制造中是不能接受的。
4、用于外形切割仍不适用。“去夹头”的加工结果是很难满意的,特别是无法掩盖进丝点的无棱边封闭外形。
5、增加了对PC机的依赖,(因为在目前以单板机为主控的机型内5个功能的实现是困难的)。虽然PC机所增加的成本有限,但这等于放弃了以单板机为主控机型的主要优越性,如:重要极限工艺指标、稳定可靠性和适应性、取样跟踪的线性范围大覆盖面广。
6、尽管“长丝短用”能起到掩盖条纹的作用,但整筒丝两端的张力差异仍会导致切割表面质量的差异,以整筒丝为周期的条纹仍会显现。