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1 引言

      在特種加工的眾多技術中，電火花線切割技術已經發展成為一個重要的分支，尤其是在模具生產制造行業、電子行業以及航空航天等眾多領域，電火花線切割都是關鍵加工技術。隨著工業生產向信息化、智能化和綠色化的方向發展，研究人員采用先進的現代技術和研究手段對電火花線切割加工技術進行改進，不斷研發新技術、新工藝、新設備、新元件等，促進了該技術在多領域的高速發展。

2 電火花線切割加工技術的原理及線切割機床分類電火花線切割加工技術（WEDM），是在電火花加工基礎上發展起來的，靠電極絲與工件間的火花放電，對工件產生熔化、拋出作用，以達到對工件進行電蝕切割的目的，從而使產品滿足尺寸、精度的要求。在加工形狀復雜、精度要求較高的零件中，WEDM 充分展示了其優越性。例如，在加工沖裁凹凸模具、刀具、金屬電極、形狀復雜的鏜腔、細小的孔槽、不規則曲線中，WEDM 不僅能夠保證高精度，同時縮短了生產的周期，提高了加工效率，降低了制造成本。

      WEDM 設備機床的分類，主要是根據加工過程中電極絲所做運動的型式分為兩類，如表1 所示。

      通過比較這兩種機床：由于高速走絲電火花線切割機床的結構相對簡單、易于維護操作，主要適用于運行成本低、對工件精度要求不高的中低端用戶；在加工特殊零件、不規則曲線（曲面）、細小精密零件等，要求更高加工精度、更高表面質量的時候，國際主流上多采用低速走絲電火花線切割機床。

3 加工中常見問題及技術改進現狀

3.1 運絲系統問題

（1）斷絲現象改進

      在應用WEDM 加工工件的過程中若出現斷絲現象，對工件質量和加工效率都有較大影響。在實踐操作中引起斷絲的常見原因有：電極絲損耗、裝絲質量不合格、脈沖電源加工參數選擇不合理、工件材質因素和沖液條件等。國際上不斷有研究人員對于斷絲現象進行研究并取得進展，近期有研究人員通過實驗，發現在加工中發生斷絲現象的瞬間，會發生電壓急速上下波動的情況［2］。利用這一現象，開發了一種在加工過程中發生斷絲現象前一瞬間（5～40ms），能夠及時檢測波動并切斷脈沖，同時自動控制停止系統進給的裝置，這種裝置能夠及時避免斷絲帶來的不良后果。

      日本發那科公司、三菱公司分別開發了AI脈沖控制技術、PM 控制技術，通過這兩項技術在機床上的應用，能夠在單位時間內準確統計有效、無效放電脈沖，準確監測加工過程中工件尺寸變化及工作介質的流通狀況。實現在加工過程中不斷調整工作環境、實時控制伺服系統給進、電量等，以保證生產加工過程的高速穩定、無斷絲。

（2）短路現象改進

      短路現象是指電極絲與工件接觸而不放電切削的現象。排屑不良是引起短路的主要原因之一。另外，切割時產生大量不導電物質也可引起短路導致無法繼續加工。制定加工工藝時，需設置合理的放電間隙、運絲速度、電規準、進給速度、切削液流量等參數［4］。若加工時出現短路，可使用設備短路回退的功能，將電極絲脫離短路狀態，停車及時清洗出工件中的電蝕物。發那科公司開發的電火花線切割機床可以實現自動無損探測、自動檢測短路位置，定位并自動消除短路現象，這種技術大大提高了機床在無人操作時的安全性。

3.2 加工精度與工作效率問題

      WEDM 設備機床通常應用于加工硬質合金等，然而典型的表面缺陷（如裂縫、微小的凹坑以及表面再凝固層等）降低了表面的一致性和零件的壽命。線切割產品的質量主要受機械系統、工件特性、工作液、電極絲、電參數、工藝流程及操作人員水平等因素影響。

（1）脈沖電源的性能影響

      在精加工中為追求更高的表面精度，更高的工作效率，必須將脈沖電源的影響降到最低。國外的機床生產企業都相繼研發了各種高效脈沖電源，力求在更短的時間內，保證放電量。

      瑞士阿奇夏米爾公司的AGIECUT PROGRESS V 系列機床，加工效率最高能夠達250mm/min，他們采用的集成式電源，能夠時刻監測加工過程，根據工件的變化，調整優化電源的放電功率。性能卓越的控制電源是快速加工的基礎，同時也能夠大大提高工件的表面質量，其工件表面粗糙度可以低于Ra0.2。

      日本沙迪克公司的線切割超高頻精加工回路，是通過脈沖變壓器的雙脈沖輸出放電來實現超精加工控制。

（2）機械平臺改進

      隨著WEDM 的不斷發展，不僅需要不斷提高設備的技術性能，對切割機床的機械平臺也有更高的要求。線切割機床的機械平臺的良好性能是實現加工高精度和加工效率的重要保障。

      研究人員不斷開發了各種材質的機械平臺，如瑞士阿奇夏米爾公司研發的以人造花崗巖為主體的線切割機械平臺，工作臺具有良好的穩定特性，能夠滿足加工重型工件的要求；日本牧野公司研發的利用絕緣液體控制熱平衡的機械加工平臺，實現了主機始終保持等溫狀態，這對提高機床加工精度和效率作用顯著。

3.3 數控系統問題

      高效的數控系統是實現WEDM 應用于工業生產的關鍵系統，自動化、智能化一直是研究人員不斷追求的目標。最新出現的如電極絲張力與絲速的多級控制、邊界面切割的適應控制、拐角加工精度控制、工作液參數的適應控制和脈沖電源的適應控制等。研究人員不斷地完善數據庫，增強數據庫的實用性，從而可以為不同數控系統提供基礎參數，就目前的研究來看，國內外開發的放點檢測裝置及伺服控制電路都能夠很好地減小誤差，實現穩定高速的精加工。

      瑞士阿奇夏米爾公司的ROBOFIL 系列機床，研發ICP 防撞系統對機床五個運動軸進行保護，用以避免由編程或操作錯誤引起的碰撞，該系統置于運動控制部件內部，監測微小的異常力，實現在工件受損之前自動停機。

      蘇州電加工機床研究所研發的DK7632 低速走絲電火花線切割機床，改進了放電狀態檢測及伺服控制電路，采用恒電壓加工伺服控制策略，既保證了工件尺寸精度，又保證了拐角控制和變截面加工的進程，有利于加工穩定性和工件精度的提高。

4 我國電火花線切割技術的發展狀況及趨勢

      根據電火花線切割技術本身具有的特點，主要有四大發展趨勢，即高效率化、高精度化、高自動化和綠色化，需要研究人員和一線技術工人共同努力，不斷開發新的復合加工方法。

      對于高速走絲電火花線切割技術的發展，原則上應堅持技術原有的優勢，在低成本的基礎上不斷提升加工產品的品質，滿足適應更多客戶生產要求，提升競爭力。高速走絲電火花線切割技術在今后的一個重要發展方向是多次加工。為了提高工件加工精度，進行多次加工，必須改進脈沖電源、進給策略和運絲系統等的控制，在往復走絲電火花線切割技術的基礎上，開始使用較快絲速、較強高頻電流對工件進行切割，最后則采用類似于單向走絲線切割的多次切割技術，用較慢絲速、較弱高頻電流對工件進行修光，這樣在一定程度上可實現高質量和高生產率的有效結合。高速走絲多次切割工藝是提高電火花線切割綜合工藝指標的有效途徑，有待進一步研究，更好地用于工業生產。

      在國外，低速走絲電火花線切割加工設備經過不斷的發展，在技術、運行成本方面已經取得了很大的進步，技術已經很成熟。而我國與國際先進水平相差還比較大，需要及時地消化吸收國外的新技術，運用于我國產品上，并根據我國及國際市場的實際情況研發新工藝，才能使這一差距逐步縮小。