中走絲電火花線切割

什麼是中走絲線切割，中走絲電火花線切割機（Medium-speed Wire cut Electrical Discharge Machining簡寫MS-WEDM），屬往複高速走絲電火花線切割機床範疇，是在高速往複走絲電火花線切割機上實現多次切割功能，被俗稱為“中走絲線切割”。中走絲技術在這裡指出，所謂“中走絲”並非指走絲速度介於高速與低速之間，而是複合走絲線切割機床，即走絲原理是在粗加工時採用高速（8-12m/s）走絲，精加工時採用低速（1-3m/s）走絲，這樣工作相對平穩、抖動小，並通過多次切割減少材料變形及鉬絲損耗帶來的誤差，使加工質量也相對提高，加工質量可介於高速走絲機與低速走絲機之間。因而可以說，用戶所說的“中走絲”，實際上是往複走絲電火花線切割機借鑒了一些低速走絲機的加工工藝技術，並實現了無條紋切割和多次切割。中走絲技術在實踐中得出，在多次切割中第一次切割任務主要是高速穩定切割，可選用高峰值電流，較長脈寬的規准進行大電流切割，以獲得較高的切割速度。第二次切割的任務是精修，保證加工尺寸精度。可選用中等規准，使第二次切割后的粗糙度Ra在1.4～1.7μm之間。為了達到精修的目的，通常採用低速走絲方式，走絲速度為1～3m/s，並對跟蹤進給速度限止在一定範圍內，以消除往返切割條紋，並獲得所需的加工尺寸精度。第三次、第四次或更多次切割（目前中走絲控制軟體最多可以實現七次切割）的任務是拋磨修光，可用最小脈寬（目前最小可以分頻到1μs）進行修光，而峰值電流隨加工表面質量要求而異，實際上精修過程是一種電火花磨削，加工量甚微，不會改變工件的尺寸大小。走絲方式則像第二次切割那樣採用低速走絲限速進給即可。中走絲技術在加工過程中，多次切割還需注意變形處理，因為工件在線切割加工時，隨著原有內應力的作用及火花放電所產生的加工熱應力的影響，將產生不定向、無規則的變形，使後面的切割吃刀量厚薄不均，影響了加工質量和加工精度。因此需根據不同材料預留不同加工余量，以使工件充分釋放內應力及完全扭轉變形，在後面多次切割中能夠有足夠余量進行精割加工，這樣可使工件最後尺寸得到保證。

中國特有（除中國內地，沒有任何國家和地區生產該類機床的廠家）的高速走絲電火花線切割機（WEDM-HS），由於結構簡單、造價低、工藝效果好，加上使用過程消耗少，自上世紀六十年代末被研製成功之後就得到飛速發展，現已成為製造業中一種必不可少工藝裝備。至2004年底，全國年產量已超過3萬台，約佔世界電火花線切割機總產量的70%。中走絲技術在這裡指出，但由於其加工質量問題未得到有效解決，而隨著國外生產的低速走絲電火花線切割機（WEDM-LS）技術水平的不斷提高，模具工業的發展，曾令中國人感到自豪的中國特有的WEDM-HS，如今卻陷入難於發展的困境。已難於滿足模具發展需要。

為了滿足用戶需要，我公司在保留快速走絲線切割機床結構簡單、造價低、工藝效果好、使用過程消耗少等特點的基礎上，引用國際上精密模具加工設備的先進理念及慢走絲多次切割技術（即第一次切割用較大的電規准進行高速粗切割，然後用精規准和精微規准進行第二次、第三次甚至第四、五次切割，將加工表面逐級修光，以獲得較理想的加工表面質量和加工精度），開發了能實現多次切割的智能化系統中速走絲電火花線切割機（WEDM-CS）。該機比快走絲更人性化，便捷化，適用範圍更廣。被越來越多的廠商所青睞。用戶普遍反映這種線切割機的加工質量比較好。我公司生產的“中速走絲”，不僅電極絲移動速度介於“高速”與“低速”之間，而且加工質量高於“高速走絲機”，並逼近低速走絲機。但由於中走絲是近幾年才開始，所以很多對中走絲加工工藝還不熟悉。現結合多年的生產實踐，針對中走絲切割機床編程與操作加工過程中所出現的問題及遇到的困難，總結了幾點工藝處理方法和加工操作方案（僅供參考）

值得注意的是，經過近幾年的推廣與普及，國內幾乎所有生產高速走絲電火花線切割機床的廠家都在生產及銷售中走絲，但最終表明不是所有的往複走絲電火花線切割機都能進行多次切割，或者說不是所有的往複走絲電火花線切割機採用多次切割技術后都能獲得好的工藝效果。多次切割是一項綜合性的技術，它涉及到機床的數控精度、脈衝電源、工藝資料庫、走絲系統、工作液及大量的工藝問題，並不是簡單地在高速走絲機上加上一套運絲變頻調速系統即可實現的，只有那些製造精度高，並在諸方面創造了多次切割條件的往複走絲電火花線切割機才能進行多次切割和無條紋切割，並獲得顯著的工藝效果。中走絲技術中，因此我們的生產企業必須充分注意到這個問題，一定要按系統工程來做，真正把這一技術用好，把這一產品做好。如目前已有一些企業為進一步提高機床本體精度，X、Y坐標工作台採用了直流或交流伺服電機作驅動單元直接驅動滾珠絲杠，同時採用了帶螺距補償功能的全閉環控制，可以利用數控系統對機床的定位精度誤差進行補償和修正。在保證精度的前提下，減小因長期使用而導致的加工精度下降，延長機床的使用壽命。運絲系統方面採用特殊（大多數採用金剛石）電極絲保持器，保持電極絲的相對穩定，減小加工過程中電極絲的張力變化。冷卻系統方面改變常用的粗放冷卻方式，採取多級過濾並對介電常數等關鍵參數加以控制，確保精加工的順利進行。控制軟體方面提供開放的加工參數資料庫，可以根據材料的質地、厚度、粗糙度等條件選擇對應的加工參數。相信經過我們的努力，多次切割技術將會更加完善，往複走絲電火花線切割加工技術也將得到更好的應用和發展。

中走絲也是電火花線切割機床的一種，工作原理是利用連續移動的鉬絲（稱為電極絲）作電極，對工件進行脈衝火花放電蝕除金屬、切割成型。其走絲速度及工件質量介於快走絲和慢走絲之間所以叫做中走絲，準確的說：中走絲是快走絲的升級產品，所以也可以叫：能多次切割的快走絲，所以它的加工速成度接近於快走絲，而加工的質量也趨於慢走絲。走絲速度在1～12m/s之間，可以根據需要進行調節。

具備多次切割功能（和慢走絲線切割工作原理相同）,在加工的時候，控制系統將根據編製程序自動調節加工參數（高頻的脈寬、脈間、功率管數量及走絲速度），並且，在加工同時也可人為更改加工參數，進行適當調節。

中走絲在保留快速走絲線切割機床結構簡單、造價低、工藝效果好、使用過程消耗少等特點的基礎上，引用國際上精密模具加工設備的先進理念及慢走絲多次切割技術(即第一次切割用較大的電規准進行高速粗切割，然後用精規准和精微規准進行第二次、第三次甚至第四、五次切割，將加工表面逐級修光，以獲得較理想的加工表面質量和加工精度),該機比快走絲更人性化，便捷化，適用範圍更廣，不僅電極絲移動速度介於“高速”與“低速”之間，而且加工質量高於"高速走絲機",並逼近低速走絲機。所以中走絲給模具行業帶了了一個革命，大大改善了原來快走絲加工質量差的弱點，同時很大程度上降低了模具製造的成本！中走絲--快走絲的價格，慢走絲的品質！

加工原理　它主要用於加工各種形狀複雜和精密細小的工件, 例如模具的凸模、凹模。它是在電火花穿孔、成形加工的基礎上發展起來的。它不僅使電火花加工的應用得到了發展，而且某些方面已取代了電火花穿孔、成形加工。線切割機床已佔電火花機床的大半。

中走絲線切其工作原理: 繞在運絲筒上的電極絲沿運絲筒的迴轉方向以一定的速度移動，裝在機床工作台上的工件由工作台按預定控制軌跡相對與電極絲做成型運動。脈衝電源的一極接工件，另一極接電極絲。在工件與電極絲之間總是保持一定的放電間隙且噴灑工作液，電極之間的火花放電蝕出一定的縫隙，連續不斷的脈衝放電就切出了所需形狀和尺寸的工件。中走絲技術在這裡指出，“中走絲”電火花線切割機比快走絲電火花線切割雖加工質量有明顯提高，但它仍然屬於高速走絲電火花線切割機的範疇，切割精度和光潔度仍與低速走絲機存在較大差距，且精度和光潔度的保持性也需要進一步提高。“中走絲機”具有結構簡單、造價低以及使用消耗少等特點，因此也有其生存的空間，目前執行的標準仍然是高速走絲機的相關標準，因此生產企業在對用戶的宣傳上要注意，一定要實事求是。

中走絲線切割加工能正常運行，中走絲技術指出必須具備下列條件：

1. 鉬絲與工件的被加工表面之間必須保持一定間隙，間隙的寬度由工作電壓、加工量等加工條件而定。

2. 電火花線切割機床加工時，必須在有一定絕緣性能的液體介質中進行，如煤油、皂化油、去離子水等，要求教高絕緣性是為了利於產生脈衝性的火花放電，液體介質還有排除間隙內電蝕產物和冷卻電極作用。鉬絲和工件被加工表面之間保持一定間隙，如果間隙過大，極間電壓不能擊穿極間介質，則不能產生電火花放電；如果間隙過小，則容易形成短路連接，也不能產生電火花放電。

3. 必須採用脈衝電源，即火花放電必須是脈衝性、間歇性，圖1中ti為脈衝寬度、to為脈衝間隔、tp為脈衝周期。在脈衝間隔內，使間隙介質消除電離，使下一個脈衝能在兩極間擊穿放電。

中走絲線切割機床組成

1．機床主體：床身、絲架、走絲機構、X—Y數控工作台

2．工作液系統

3. 高頻電源：產生高頻矩形脈衝，脈衝信號的幅值、脈衝寬度可以根據不同工作狀況調節。

4. 數控和伺服系統

1．廣泛應用於加工各種沖模。

2．可以加工微細異形孔、窄縫和複雜形狀的工件

3．加工樣板和成型刀具。

4．加工粉末冶金模、鑲拼型腔模、拉絲模、波紋板成型模

5．加工硬質材料、切割薄片，切割貴重金屬材料。

6．加工凸輪，特殊的齒輪。

7．適合於小批量、多品種零件的加工，減少模具製作費用，縮短生產周

加工處理　中走絲線切割多次切割加工中工件余留部位的處理

中走絲技術在調查中，得出隨著世界範圍內模具工業新技術、新材料和新工藝的發展，為了增強模具的耐磨性，人們廣泛使用各種高強度、高硬度和高韌性的模具材料，這對提高模具的使用壽命極為有利，但它給電火花線切割工件余留部位加工后所帶來的技術處理造成不便。來處理工件余留部位的加工問題，這樣才能保證工件余留部位的表面質量和表面精度。特別是在塑料模、精密多工位級進模的生產加工過程中，能保證得到良好的尺寸精度，直接影響模具的裝配精度、零件的精度以及模具的使用壽命等。由於加工工件精度要求高，因此在加工過程中若有一點疏忽，就會造成工件報廢，同時也會給模具的製造成本和加工周期帶來負面影響。對於高硬度、高精度和高複雜度、且加工表面為非平面的小工件來說，採用多次切割加工的方法處理工件余留部位的切割任務顯得更為重要。

對於線切割工件余留部位切割的多次加工，首先必須解決被加工工件的導電問題，因為在高精度線切割加工中，線電極的行走路線可能需要沿加工軌跡往複行走多次，才能保證被加工工件具有較高表面粗糙度和表面精度，這時線切割加工是靠工件余留部位起到導電作用以保障電加工正常進行。但在進行工件余留部位的切割加工時，若第一次切割即切下工件余留部位，將會導致被切割部分與母體分離，以致導電迴路中斷，無法進行繼續加工，所以從線切割加工的條件性和延續性考慮，必須使工件余留部位即便在多次切割的情況下也能保持與母體之間正常導電的要求。

為了實現上述目的，操作工人力圖營造人為環境和條件來滿足導電要求，即當工作人員在操作電火花線切割機遇到切割工件余留部位時，可採用在被切割部分和母體之間粘銅片和在切割間隙中塞銅片的處理方法來造成人為的定位條件和導電條件，使是火花加工得以繼續進行，其具體做法與技巧如下：

(1)在被切割部分與母體材料之間粘貼連接銅片。其目的是使工件余留部分在切割時與母體材料相連固定，保證線切割有良好的定位條件，從而保障工件有優異的加工質量，這可依照以下步驟進行：

①首先根據加工工件的大小把薄銅片(厚度根據線電極情況和加工部位形狀而定)剪成長條形，然後摺疊，井保證摺疊部分一長一短。

②然後把銅片摺疊的彎曲部分用小手錘錘平，並用什錦銼修理成楔形；

③再把經以上處理的銅片塞到線電極加工所形成的縫隙里，同時在工件該部分的表面滴上502膠水(即環氧樹脂瞬時快乾膠)。

由於切割時，電火花線切割機沖水使工件所受壓力較大，若單純用銅片塞緊來保證導電和固定，容易產生以下問題：(a)銅片塞得太松，擔心固定不可靠、導電不穩定；(b)銅片塞得太緊，又擔心損傷工件表面、破壞形位公差，所以採用502膠水來保證被切割部分與母體材料固定；

④在將銅片塞進加工部位時，應注意是：用502膠水粘貼連接銅片時應遠離工件余留部件處，以免502膠水滲到，造成絕緣。此外粘貼連接銅片的位置應考慮對稱分佈，且應保證同時塞緊，避免工件發生偏移，以致影響工件加工質量。保證被切割工件余留部位形狀的正確性和精度的可靠性。

(2)在被切割部分與母體材料之間填充導電銅片。把經摺疊、剪齊、錘平和修銼的薄銅片填充在線電極加工形成的縫隙里，並使銅片和縫隙壁緊密貼合。填充此銅片的目的是為了導電，因為前面粘貼連接銅片時用了502膠水，而502膠水是不導電的。為了實現導電要求，故採用填充導電銅片的方法，填充導電銅片時同樣應注意銅片的對稱布置以及銅片應同時加緊，並且不能塞得過緊以免划傷工件的表面。不管是粘貼連接銅片還是填充導電銅縫隙的形狀。都應該把小銅片製成圓弧形，而且還應該用金相砂布打磨被錘過的銅片表面，以保證銅片表面光滑以避免划傷工件已加工過的表面。

在採用電火花線切割機加工高硬度、高精度和高複雜度的小型工件時，按照上述方法和步驟進行線切割加工中工件余留部位的精密切割，是一種行之有效的方法，它所提出的步驟和技巧，經濟簡便、實用可行，從而為改善和提高精密線切割加工的質量和效率探索出新的途徑。

中走絲機床是我國獨創的電加工機床，在模具製造及零件加工領域內有廣泛的應用，在中低檔市場中佔有相當的分量。目前，中走絲機床如何發展是電加工行業十分關心的課題。我們必須吸取國外的成功經驗，揚長避短，直接應用當今計算機技術的最新成果，儘快研製功能強大的基於PC的數控系統，從硬體上為中走絲機床的發展打下良好的基礎；同時注意人工智慧技術與高速走絲線切割機的結合，運用計算機軟體技術來提高機床的性能。此外，加強機床本體的研究和開展多次切割工藝技術的應用，使機床的整體加工水平有一個較大的提高，不斷增強高速走絲線切割機在市場上的競爭能力。在運用新技術、新工藝的同時，還必須重視對電火花線切割加工工藝規律進行深入細緻的基礎理論和實驗研究，這也是一個非常重要的環節