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淺談高速走絲線切割加工技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)
（作者未知） 2009/8/24
摘 要分析了數(shù)控高速走絲電火花線切割加工技術(shù)的現(xiàn)狀，指出了其今后的發(fā)展方向是：基于PC的數(shù)控系統(tǒng)的開發(fā)、人工智能(AI)技術(shù)的運(yùn)用、多次切割工藝的應(yīng)用。
1 高速走絲線切割加工技術(shù)的現(xiàn)狀
有我國(guó)特色的數(shù)控高速走絲電火花線切割加工技術(shù)自60年代末研制成功以來，經(jīng)過30年的不斷完善和發(fā)展，現(xiàn)已成為制造業(yè)中不可缺少的加工手段。目前，高速走絲線切割機(jī)的切割速度已由過去的20～40mm2/min普遍提高到100mm2/min以上，有的可達(dá)到260mm2/min，機(jī)床的加工精度為±0.01mm，工件的表面粗糙度為Ra1.25～2.5μm,因而可滿足一般模具加工和其他復(fù)雜零件制造的要求。
隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，對(duì)各類產(chǎn)品的制造要求越來越高，對(duì)線切割加工技術(shù)也提出了更高的要求。由于使用了新技術(shù)并注重計(jì)算機(jī)軟件技術(shù)的更新和發(fā)展，低速走絲線切割機(jī)的工藝指標(biāo)已達(dá)到了相當(dāng)高的水平。即使對(duì)形狀復(fù)雜零件的加工，最高切割速度也可超過300mm2/min；尺寸精度可達(dá)到±2～5μm；表面粗糙度可達(dá)到Ra0.1～0.2μm(多次切割)。機(jī)床的自動(dòng)化程度高，加工穩(wěn)定性好，已向無人化加工發(fā)展。
2 高速走絲線切割加工技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)
高速走絲線切割機(jī)由于受到電極絲損耗、機(jī)械部分的結(jié)構(gòu)與精度、進(jìn)給系統(tǒng)的開環(huán)控制、加工中工作液導(dǎo)電率的變化、加工環(huán)境的溫度變化及本身加工的特點(diǎn)(如運(yùn)絲速度快、振源比較多、導(dǎo)輪磨損大)等因素影響，機(jī)床的加工精度有限。以目前機(jī)床的現(xiàn)狀，要在較短的時(shí)間內(nèi)與低速走絲線切割機(jī)在加工精度方面進(jìn)行競(jìng)爭(zhēng)，困難是相當(dāng)大的，而且研究開發(fā)的代價(jià)也會(huì)很高，機(jī)床的制造成本將大幅度提高，從現(xiàn)實(shí)和市場(chǎng)的角度來考慮都是不太適宜的。因此，高速走絲線切割機(jī)的發(fā)展策略是揚(yáng)長(zhǎng)避短，以發(fā)展中低檔機(jī)床為主，使機(jī)床向適當(dāng)加工精度、良好的加工穩(wěn)定性和容易操作的方向發(fā)展，來滿足不斷發(fā)展的生產(chǎn)需要。為在較短的時(shí)間內(nèi)，使高速走絲線切割機(jī)的加工性能有較大的提高，在今后的發(fā)展中應(yīng)優(yōu)先注意以下方面。
2.1 基于PC的數(shù)控系統(tǒng)的開發(fā)
數(shù)控系統(tǒng)是數(shù)控機(jī)床的核心部分，其控制性能不僅直接影響機(jī)床加工的質(zhì)量和穩(wěn)定性，而且也是擴(kuò)大機(jī)床加工范圍、實(shí)現(xiàn)復(fù)雜加工的重要手段。目前，各國(guó)都非常重視數(shù)控技術(shù)的研究，將其作為實(shí)現(xiàn)制造技術(shù)突破性發(fā)展的一個(gè)重點(diǎn)。數(shù)控系統(tǒng)技術(shù)當(dāng)前發(fā)展的一個(gè)重要趨勢(shì)是開放式數(shù)控系統(tǒng)。其含義是：數(shù)控系統(tǒng)的開發(fā)者在一個(gè)統(tǒng)一的體系結(jié)構(gòu)下開發(fā)自己的產(chǎn)品，該體系結(jié)構(gòu)是一個(gè)廣泛認(rèn)可且透明的規(guī)范。這種結(jié)構(gòu)對(duì)電加工機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)的重要性已非常明確了。
高速走絲線切割機(jī)要進(jìn)一步發(fā)展，必須擺脫單板機(jī)作為數(shù)控系統(tǒng)，采用新的數(shù)控系統(tǒng)。根據(jù)目前國(guó)際上數(shù)控系統(tǒng)發(fā)展趨勢(shì)及PC的發(fā)展情況，應(yīng)開發(fā)和使用基于PC的數(shù)控系統(tǒng)。眾所周知，PC本身是插卡式結(jié)構(gòu)，是標(biāo)準(zhǔn)的開放式體系結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)。如高速走絲線切割機(jī)開發(fā)基于PC的數(shù)控系統(tǒng)，那將是國(guó)產(chǎn)高速走絲線切割機(jī)數(shù)控系統(tǒng)向開放式數(shù)控系統(tǒng)發(fā)展的一個(gè)有效方法。當(dāng)前，PC的價(jià)格持續(xù)下降，而性能和穩(wěn)定性不斷增強(qiáng)，使用PC不僅為高速走絲線切割機(jī)數(shù)控系統(tǒng)提供了優(yōu)越的硬件平臺(tái)，而且能保持機(jī)床性能價(jià)格比的優(yōu)勢(shì)。
目前國(guó)內(nèi)已有基于PC的高速走絲線切割機(jī)數(shù)控系統(tǒng)，但其主要功能是加工軌跡編程，機(jī)床加工控制功能還很不完善，沒有充分利用PC的資源。今后，可在以下幾個(gè)方面開展工作：
(1)傳統(tǒng)的脈沖電源多為等頻的矩形和分組脈沖信號(hào)，放電信號(hào)不隨放電加工中的間隙狀態(tài)而自適應(yīng)變化，加工效果差，因此研制數(shù)字自適應(yīng)脈沖電源的意義重大，該電源可直接與PC相連接，獲得放電間隙狀態(tài)的信息，并根據(jù)一定的算法進(jìn)行自適應(yīng)控制。
(2)加工參數(shù)的優(yōu)化選取對(duì)高速走絲線切割加工也非常重要。長(zhǎng)久以來，高速走絲線切割的工藝數(shù)據(jù)庫和加工參數(shù)優(yōu)選功能為國(guó)內(nèi)機(jī)床制造商所忽略，高速走絲線切割的工藝參數(shù)優(yōu)化及自動(dòng)選取軟件將是新一代高速走絲線切割機(jī)必備的，同時(shí)基于PC的數(shù)控制系統(tǒng)可十分容易地將此軟件模塊進(jìn)行集成。
(3)目前的高速走絲線切割機(jī)幾乎沒有教育培訓(xùn)功能，因此機(jī)床的操作培訓(xùn)難，機(jī)床的的使用性能依賴操作人員的水平，已是眾所皆知的問題，而基于PC的數(shù)控系統(tǒng)將充分利用目前PC日益成熟的多媒體技術(shù)，將為這一功能的實(shí)現(xiàn)提供良好的軟、硬件基礎(chǔ)。
充分利用PC的資源來開發(fā)高性能的數(shù)控系統(tǒng)，將是高速走絲線切割機(jī)的一個(gè)重要發(fā)展方向。
2.2 人工智能(AI)技術(shù)的運(yùn)用
智能化數(shù)控系統(tǒng)也是當(dāng)前數(shù)控技術(shù)發(fā)展的另一個(gè)重要趨勢(shì)。由于在機(jī)床加工控制系統(tǒng)中使用了智能控制技術(shù)，機(jī)床自動(dòng)如有經(jīng)驗(yàn)的操作者一樣使加工過程持續(xù)、穩(wěn)定、優(yōu)化地進(jìn)行。人工智能技術(shù)多以計(jì)算機(jī)軟件的形式存于主控系統(tǒng)，因此（未完，下一頁）
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