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電火花中走絲線切割研究背景與意義
關鍵詞:電器電源外殼,激光切割加工廠家,鈑金沖壓件加工
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電火花加工又稱為放電加工,它是一種通過放電產(chǎn)生的熱能和電能進行加工的工藝方法。電火花線切割是基于電火花加工原理上發(fā)展起來的。一般加工工藝是,加工工件和電極絲(鋁絲或銅絲)分別接高頻脈沖電源正負極,在放電加工時,放電通道的中心瞬時溫度超過一萬度,如此高溫可以瞬間使工件金屬熔化甚至氣化,使工作液部分產(chǎn)生氣化,氣化后的工作液和金屬工件迅速產(chǎn)生熱膨脹并伴隨著局部微爆炸,熔化和氣化的金屬殘質(zhì)被爆炸拋出或工作液沖刷帶出,從而實現(xiàn)對工件材料的電蝕切割加工。對于一些難加工材料(航天復合材料高硬度材料)工件的加工,特別是在溝槽,復雜不規(guī)則形狀等的加工領域,電火花線切割加工能力強,效率、精度高,質(zhì)量好,因而在特種加工領域有著無與倫比的優(yōu)勢和無可替代的地位。近些年來,隨著模具行業(yè)的快速發(fā)展,以及對模具質(zhì)量的要求越來越高,采用電火花線切割加工被廣泛的應用于模具工業(yè)。
根據(jù)電極絲的運行速度,電火花線切割機床通常分為三大類:高速走絲電火花線切割機(俗稱快走絲,走絲速度8~10m/s),中速走絲電火花線切割機(俗稱中走絲,粗加工時8~12m/s,精加工時1~3m/s),低速走絲電火花線切割機(慢走絲,走絲速度低于0.2m/s)。快走絲機床是我國自創(chuàng)研發(fā)的,由于機床結(jié)構(gòu)簡單,性價比高,工藝效果好,被廣泛應用于制造業(yè)中,并且自從上個世紀研發(fā)出來后,得到不斷的發(fā)展與升級。慢走絲主要是國外研發(fā)的高端電火花線切割機床,由于電極絲移動平穩(wěn),系統(tǒng)控制策略先進,加工工藝庫完善,可以獲得非常高的加工精度和表面質(zhì)量,屬于高精密加工。但是慢走絲機床價格非常昂貴,只適合高精密零件加工,在我國內(nèi)應用并不廣泛。現(xiàn)如今,隨著加工產(chǎn)品需求不斷的提高,快走絲機床自身加工工藝的缺陷,以及國外慢走絲機床水平的不斷提高,導致快走絲機床逐步的退出加工制造業(yè)。因此,中走絲電火花線切割機床就應運而生了,成功的取代了快走絲。中走絲線切割機床是我國獨創(chuàng)的,在快走絲的基礎上引入多次切割技術,通過軟件控制與高頻電源提高加工精度與表面質(zhì)量。簡言之,在采取新的工藝之后,中走絲在加工精度,自動化程度,智能化,可靠性,穩(wěn)定性和加工效率方面,與快走絲相比有一個質(zhì)的飛躍。因此,中走絲有很高的性價比,廣泛使用于航天航空、汽車、刀具、模具、醫(yī)藥等行業(yè)。
電火花中走絲線切割機床研發(fā)的關鍵環(huán)節(jié)是控制系統(tǒng)和加工工藝參數(shù)設置。機床控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性,可靠性,魯棒性以及控制精度都直接影響加工性能和操作人員的工作量。高性能數(shù)控系統(tǒng)軟件不僅可以提高機床自動化性能和智能化程度,機床加工精度,還可以簡化操作,提高加工效率。由于電火花加工工藝的特殊性與復雜性,其數(shù)控技術的發(fā)展過程較之常規(guī)金屬切削(車、銑、鉆、磨)加工機床或加工中心滯后一些。另外,相對于國外數(shù)控技術的發(fā)展,我國機床數(shù)控化程度水平本來就低,因此中走絲機床數(shù)控系統(tǒng)函待研發(fā)。
另外,中走絲線切割過程是一個受多工藝參數(shù)影響的復雜和不穩(wěn)定的加工過程,具有隨機性和不確定性,其加工機理現(xiàn)在仍未完全弄清,存在諸多未解問題。在實際加工過程中,電火花加工參數(shù)的選擇會直接決定加工效果,而工藝參數(shù)的選擇都取決于操作者的長期加工經(jīng)驗和技術水平。但是由于電火花加工機理的復雜性和隨機性,僅憑操作人員的主觀經(jīng)驗選擇參數(shù),很難完全發(fā)揮機床的加工潛能。因此,選擇正確的工藝參數(shù)會極大的提高機床的加工效率、加工精度和加工質(zhì)量。針對這種情況,國內(nèi)很多機床研發(fā)者開始研究機床加工工藝,并根據(jù)自主研發(fā)的機床特點內(nèi)置了加工工藝參數(shù)庫,在一定程度上幫助用戶改善了加工參數(shù)選擇的問題。目前較為先進的中走絲線切割機床內(nèi)置有完善的加工工藝參數(shù)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)以滿足各種加工條件下的需求。但是,由于加工條件復雜多變,所建立的工藝參數(shù)數(shù)據(jù)庫難以完全滿足用戶的需求。因此,一個準確、高效的工藝數(shù)據(jù)庫可以大幅提高機床加工效率與質(zhì)量,于是,我們急需建立一個具有加工工藝參數(shù)優(yōu)化并可預測加工效果的電火花加工工藝系統(tǒng)。




