我国数控线切割技术发展方向

我国数控线切割技术发展方向

张桐鸣

西门子能源有限公司

摘要：我国最早的数控线技术先后经历多年发展经历并延续至今，并紧追电子信息技术的发展方向，目前我国数控线切割技术工艺已经达到世界先进水平，制订出的专业软件规范，保证了在其正确的方向下能够紧跟国内外科学技术水平发展而持续进步，本篇文章从我国数控技术的发展概况出发，论述了我国数控切割技术的发展水平以及具体的发展方向。

关键词：数控；切割；发展方向

前言：我国科技人员发明生产的快速自动走丝型数控线切割成形机床，经过多年的努力推广、应用实践和产品的进一步改良完善，现已基本成为我国在数控机床行业和数控电加工模具行业中的重要主导产品型之一，是我国模具成型加工生产的重要配套自动数控设备，不仅整机结构较简单，操作维护方便，而且产品价格功能组合比机床优越，工艺效果表现也相当好，有很多的重要工艺指标已直接达到国家标准，甚至大大超过当前国际生产上许多同类产品的先进水平。

1.我国数控线切割技术发展概况

五十年代末期，此时国际社会上出现了全靠模线电极电火花加工制造型机床时，我国一批科技人员这时已正式着手从事起了对电火花线切割及其制造新技术问题的试验研究，并在21世纪60年代初期正式开始应用，成功研制出我国历史上第一台全靠模仿型加工的电火花线切割机器加工新型机床，其供电设备所撅出的电火花是用一种极其简单的高效的弛张式脉冲电源，六十年代中期，采用成功了电子管式脉冲电源，使其脉冲切割电火花的放电速度又迅速提高到了超出其原来速度三倍以上。我国科学家首次把光电自动跟踪的激光脉冲控制电火花切割电火花技术广泛应用于各种电火花线切割生产和切削加工，成功研制并生产了第一台光电脉冲控制自动跟踪型数控电火花线切割和加工机床，与此同时，我国还成功设计了快速走丝电极机构，使电极细丝的移动与切割的速度都能从最初的每秒数十毫米提高到了平均每秒钟就达近一米，并用乳化液来直接地代替了普通的煤油工作液，我国批量生产研制出快速制造地走丝及数控线切割专业用的机床，年产量可高达余台。目前全国正在推广和使用的快速成型自动走丝数控线切割机床柜约计有近一万五千余台。

2.我国数控线切割技术水平

2.1工艺指标

我国目前引进来的一种快速自动走丝型高速数控线切割加工的机床，由于电极丝的自由移动使得加工的速度快，切缝和加工间隙中所生成大量的金属电蚀剂等相对来说更容易集中地排出，显著地提高工件切割及加工作业的生产效率范围精度，提升工件的切割与加工作业速度，特别是在应用机床在高速切割工件和加工中大尺寸厚度工件时，效果十分明显卓著。我国引进的数控线切割加工专用机床的最大工件切割加工速度相对国外同行业处于偏高水平，并曾持续领先国际同行并于八十年代达到与世界同类较先进水平。但是，我们的产品表面切削加工后几何精度还只能用来满足基本要求，现在我国进行一般的精密金属模具的切削及加工与生产需要的一般工艺，与国际要求标准相比，还有可能存在差距。由于目前当时只有我国自己掌握自己的国际先进水平数控线切割模具工艺水平，对操作人员的技术水平依赖较大，生产实践中实际水平，一般加工精度在±0.01㎜之内。国外生产的一种慢速度走丝式数控线切割机床，虽然一次切割的工艺效果与我国相近但他们成功地开发了精微镜面加工电源及多次切割工艺，可以先用大电流进行粗加工然后多次修光。这样，不仅可以获得较高的表面粗糙度，而且平均切割速度也很高。

2.2机床水平

我国最大的快速自动走丝式数控线切割专用机床，经过近二十多年来的努力实践探索和技术创新不断提高，现结构已日渐完善，制造技术日渐成熟，并在保持造价低的前提下，达到了必要的制造精度。根据机电部电加工机床产品质量监督检测中心历年抽查结果所提供的资料显示，除一次切割的表面粗糙度略低于国家标准外，几何和工作精度的主要指标都达到国家标准。我国的线切割机床总体精度并不算低，但不能像国外线切割机床那样，加工出精密零件。国外线切割机床精度在向新的高度发展，大幅度提高线切割加工精度。我们的线切割机床制造精度虽差距不大，但线切割的加工精度却难以比拟。快速走丝切割机床的导丝机构，由于走丝速度快，不仅易磨损，而且电极丝的相对位置不易稳定，严重影响线切割加工精度，也是实现多次切割的主要障碍之一。

2.3控制系统

我国的数控线切割机控制系统，曾经历过多个发展阶段，但目前广泛采用的还是

Z80单板机控制系统，工作比较可靠，而且开发了二十多种功能，基本上能满足国内模具加工的需要。随着生产技术的发展，用户已对数控线切割机有着更高的要求。国外的数控线切割机床，除具备生产中所必需的功能外，还有各种精度补偿及加工轨迹显示等功能，并开发了许多软件，使线切割加工变得简单而可靠而Z80单板机由于容量限制，开发这类功能就显得比较困难。我国的控制系统都是在原“复旦型”线切割控制器的基础上发展起来的，所采用的语言格式是我国特有的“3B”指令，其控制原理则是根据插补原理进行逐点比较控制。这不仅直接影响我国数控线切割机床在国际市场上的竞争力，而且对于系统性能进一步提高也是一个障碍。

3.我国数控线切割技术发展方向

我国新开发的快速自动线系统数控线切割专用机床，采用各种非常成熟的数控技术系统，可作为新型精密模具加工和检测专用控制设备，广泛快速地应用于生产企业和各工艺设计和生产部门，并逐步取得了巨大有可观的经济效益。也因为如其名如此，近年来国内外都有着不少知名的数控加工机器制造商公司对我国所研发设计的数控线切割加工专用机床设备有着巨大的兴趣。但是，如果我们自身长期缺少对高速数控走丝系统和高速数控线切割加工新技术产品应用的理论创新、推广投入和应用设计的开发，失去了对我国当前在高速线数控加工与切割技术领域的应有优势，将会处于一种被动的落后的发展状态。

3.1提高快速走丝数控线切割加工的工艺指标

经过我们二十多年来的刻苦努力，我国的快速走丝及数控线切割成型加工所用的许多工艺指标，现已达到较高要求水准，基本上可以满足一般数控模具成型加工要求的生产需要。但在近的几年内来，缺少重大上的创新突破，面临国际模具工业整体要求技术的快速提高以及其他新型加工成型方法间的激烈竞争，我国的线切割成形加工所用的各项工艺指标只有在短期内要有相对较大幅度的技术提高，才能基本满足当前市场需要的要求。

3.2提高工艺水平

使商品机床实现多次切割，尚需做进一步的研究，并围绕这一工艺方法的需要，对机床整体加以改进。扩大快速走丝线切割的应用范围，目前，快速走丝线切割在钨片切割、异形零件卡尺、工具电极等加工、半导体材料及聚晶材料加工方面取得了一定的效果，随着新材料、新结构、微细零件的大量涌现，对扩大线切割的应用提供了机遇，同时也对线切割提出了要求。需要我们对高频脉冲电源，机床控制精度及加工工艺方面开展新的研究，以适应发展对诸如半导体、新型陶瓷、聚晶体材料等的切割加工，与此同时，将会开发适合于切割加工各种特殊材料的专用机床。

3.3重视机理与基础技术的研究

当前，机理和基础技术研究由于没有直接的经济效益而往往忽视，希望能引起主管领导的重视。实际上，许多人们关心的课题如精微加工技术、多次切割工艺、工作液的性能和作用等。均需在理论上给予指导。七十年代末提出的“轻压加工”理论，虽被后来的研究者反复证实，但仍停留在解释快速走丝条件下的放电现象，还有许多基础技术，如机床的热变形与热平衡，丝架的动刚度，导轮组件的振型以及电极丝的振动与定位等课题，都是亟待研究的课题，以便改善机床品质，提高工艺效果。

4.结论

我国传统的数控线切技术方法在多年来中迅速发展，至今正紧随跟着机械电子技术高速发展步伐而继续向前不断地发展。目前我国各种数控线切割技术方法种类繁多各异，花样也变化繁多。今后要逐步地制订出发展生产的行业技术标准规范，改进工艺水平，注重理论研究与创新，发挥理论指导作用，紧跟时代步伐。

参考文献

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[2]雷刚，汪健，彭林，等.基于PC104和PCL6025B的数控切割机控制系统设计[J].制造业自动化，2014（5）：148-151.