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高低双速走丝电火花线切割工艺研究意义

来源:http://www.nbjbsk.com/news/47.html发布时间:2017-11-24

由于我国经济的持续发展,特别是电加工机床的主要应用领域——模具制造业的快速发展以及航空航天、军工、IT、家电、建材等行业需求的不断增长,电加工机床的产量近年来已得到了迅速提升,从上世纪末各种电加工机床年产量1万台左右发展到目前的5万台左右,其中80%以上为WEDM,而HSWEDM又占据了WEDM总数的90%。目前HSWEDM市场保有量为30万台,为我国模具制造业及相关行业的发展提供了有力的装备支撑,但HSWEDM的生产目前很大一部分是在低水平的重复制造,技术上如果没有突破,这一局面还将长期持续下去。

作为精密WEDMLSWEDM是目前电加工机床发展的重中之重,市场对该产品的需求增加很快,目前我国市场每年的需求量接近3000台,且近年每年都以800台左右、4~5亿元的销售额在快速增长,目前世界知名品牌企业已全部完成在中国的本土化,台资企业亦大量涌入内地线切割机床)。

LSWEDM技术在经历了一段时间的沉寂后,近年技术上获得了飞速发展,其根本原因是放电机理及相关技术应用的巨大进步所导致的。由于LSWEDM的无电阻纳秒级千安培峰值电流的脉冲电源技术、高速精准检测控制技术及抗干扰技术等相当复杂,机械、电源、控制等各方面要求很高,因此它被视为电加工产品“皇冠上的明珠”。LSWEDM加工的表面质量和精度已能满足精密、复杂、长寿命模具的要求,可以作为精密模具最终加工的主要手段,“以割代磨”的趋势越来越明显。目前,其它加工方法还无法与LSWEDM优异的加工性能相竞争,而且LSWEDM的加工工艺水平及运行的经济性已优于机械磨削。但LSWEDM所取得的令人瞩目的技术进步也是凭借巨大的投入所获得的,由于其放电是建立在去离子水介质条件下的传统间隙放电,对于放电介质的研究基本局限在如何改变去离子水的电导率方面,因此LSWEDM工艺指标提高的手段主要集中在机械、电源、控制等领域,从而也造成了LSWEDM机床制造成本居高不下,运行成本也比较昂贵的局面。因此在目前我国各制造产业占主导地位的仍是HSWEDM

目前我国高精度的LSWEDM主要依赖从国外进口,各生产厂商对其中的关键技术也严格保密。我国大陆电加工企业真正能进行LSWEDM生产并实现销售的仅有曾与日Sodick公司合资经营的苏州三光科技有限公司和在国家立项攻关支持下经历数十年研究耗资巨大的苏州电加工研究所,年产量不足500台,其产品的技术水平与国外上世纪90年代的相当。我国LSWEDM的研制与生产从20世纪80年代才开始,起步较晚,缺乏对LSWEDM加工机理及基础性研究,产品生产主要依靠拷贝国外技术,发展后劲严重不足。长此以往仅仅靠在别人后面追赶的研究和制造方式将导致LSWEDM的技术水平与国外产品的差距愈拉愈大,希望短期内在技术上获得较大地提高相当困难。

另一方面,具有我国自主知识产权HSWEDM经过了数十年的发展,以其优良的性价比及低廉的运行成本,特别是HSWEDM的制造成本是LSWEDM1/10,甚至更少,用HSWEDM加工模具的成本又是用LSWEDM加工模具的成本的几十分之一。因此HSWEDM广泛地占据了我国的模具加工市场。但随着模具等加工精度及表面完整性要求的提高,特别是未来电火花线切割加工技术,向着满足更高的生产效率、更高的加工精度而发展,其局限性也愈来愈明显。HSWEDMLSWEDM两者相比,除了采用的工艺不同外,无论在加工精度、机床功能、自动化程度,还是在可靠性、加工稳定性和加工工艺指标方面,前者较后者的水平均明显低一个档次,并且差距愈来愈大。虽然我国科研人员对HSWEDM进行了数十年的研究,在HSWEDM控制功能、机械结构设计特别是大锥度机构设计等方面取得了很多成果,但在切割工艺指标方面则长期处于徘徊的局面,并且价格竞争导致产品的生产水平与质量均有所下降,由此造成我国LSWEDM的需求量增长,但因为厂家自立开发能力的限制只能把这块市场拱手让给国外厂商,而自身的HSWEDM产品又处在低水平重复生产状态,直至近年来具有良好洗涤能力的复合工作液的研制成功并替代传统的乳化液在全80%以上“中走丝”机床上成功应用及加工机理研究的逐步深入,HSWEDM的切割工艺指标尤其是切割速度和表面粗糙度在经历了20多年的徘徊后取得了阶段性的进展。随着“中走丝”机床的大范围应用,研究人员对“中走丝”在提高工艺指标方面,特别是切割精度方面的局限性也有了更深刻的认识,“中走丝线切割机床”在多次切割过程中仍具有许多不确定的因素,最主要方面是电极丝运丝方式的局限产生的电极丝空间位置的不确定性,从而导致中走丝切割精度的获得具有一定的随机性,因此迫切需要建立一种可以稳定获得较高切割精度的机床平台。

在此背景下,提出了高低双速走丝电火花线切割加工技术。其终目的在于研究和开发一种能够从根本上提高HSWEDM 的切割精度,但同时生产、制造和使用成本均较低的、具有完全自主知识产权的和适合国情的高效、高精度线切割技术。HSWEDM 虽然在切割精度上仍徘徊不前,但在大厚度、低成本切割方面仍拥有天然。宁波线切割机床

 

 

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