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蘇州中航長(zhǎng)風(fēng)數(shù)控科技有限公司

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淺談數(shù)控電火花線切割機(jī)床的國(guó)內(nèi)外動(dòng)態(tài)
點(diǎn)擊次數(shù):5145 更新時(shí)間:2011-03-23
 

淺談數(shù)控電火花線切割機(jī)床的國(guó)內(nèi)外動(dòng)態(tài)

國(guó)外低速走絲線切割機(jī)床有代表性的廠家主要有瑞士Charmilles公司,瑞士Agie公司,日本Sodick公司等,他們自20世紀(jì)70年代研制成功并生產(chǎn)低速走絲線切割機(jī)床,現(xiàn)在基本占領(lǐng)了大部分市場(chǎng)。隨著生產(chǎn)領(lǐng)域?qū)﹄娀鸹ň€切割加工技術(shù)需求的不斷增加,近幾年來國(guó)外電火花線切割加工在走絲系統(tǒng)、自動(dòng)化及人工智能技術(shù)、微細(xì)電火花線切割加工等關(guān)鍵技術(shù)方面又取得了新的進(jìn)展。

據(jù)介紹目前低速走絲線切割機(jī)切割加工,zui高加工速度己達(dá)到325~350mm2/min,加工精度達(dá)±2μm,加工表面粗糙度Ra < 0.3μm。三菱電機(jī)公司稱,在加工速度325 mm2/min時(shí)能穩(wěn)定加工;國(guó)內(nèi)低速走絲線切割機(jī)床加工速度與國(guó)外相比還有差距,如北京阿奇夏米爾公司WE 1機(jī)床,其加工速度在150~210 mm2/min 。

    為解決低速走絲線切割機(jī)高速和高精度加工的矛盾,瑞士夏米爾公司推出了ROBOF1L2030SIIW型自動(dòng)切換雙走絲系統(tǒng)的線切割機(jī)床,粗加工用Φ0.25mm粗絲和高峰值電流進(jìn)行高速切割;精加工用Φ0.1mm細(xì)絲,用精規(guī)準(zhǔn)進(jìn)行高精度和低粗糙度切割,兩套走絲系統(tǒng)各自獨(dú)立,粗加工完成后,自動(dòng)斷絲燒斷,換精加工系統(tǒng)再穿絲,整個(gè)過程45秒完成,使用一個(gè)導(dǎo)向器,據(jù)介紹加工效率提高200%。穿絲時(shí)間節(jié)省30%,能切割R0.06mm小拐角零件。雖然雙走絲線切割機(jī)結(jié)構(gòu)較復(fù)雜,機(jī)床投資增加5~10%,但效果明顯,可以很快得以回報(bào)。

目前低速走絲線切割機(jī)床,自動(dòng)穿絲的成功率幾乎達(dá)到100%,一般都采用把電極絲前端拉細(xì)變尖變硬和加入高壓水柱等措施Φ0.03mm的銅絲,穿絲孔為Φ0.05mm也能穿絲,例如日本沙迪克公司AQ系列機(jī)床的高速自動(dòng)穿絲裝置,一個(gè)循環(huán)穿絲時(shí)間為13秒,成功率100%,并有穿絲張力傳感器,檢測(cè)穿絲完成避免多走絲。日本三菱電機(jī)公司的自動(dòng)穿絲裝置,穿絲時(shí)間為10秒,能斷點(diǎn)再穿絲,能進(jìn)行Φ0.03mm穿絲。

沙迪克公司zui早在電火花成型機(jī)床上采用了直線電機(jī)驅(qū)動(dòng),在 2001年第七屆北京機(jī)床展覽上,推出了AQSSOL性直線電機(jī)馭動(dòng)的低速走絲線切割機(jī)床[13],由于直線電機(jī)驅(qū)動(dòng)與主軸為同一個(gè)零件,無絲杠聯(lián)接,無反向間隙,移動(dòng)準(zhǔn)確,實(shí)現(xiàn)了高響應(yīng)和高跟蹤,以及高精度位置控制,防止了斷絲,能保持*放電狀態(tài)的穩(wěn)定加工,提高了放電效率和加工精度,并克服了線切割加工中的表面條紋。

國(guó)外低速走絲線切割機(jī)床的自動(dòng)控制功能強(qiáng)控制內(nèi)容豐富,輸入?yún)?/span>數(shù)越來越簡(jiǎn)捷,都有專家系統(tǒng)智能控制或模糊控制,它包含對(duì)加工條件自動(dòng)選擇和編程,自動(dòng)找垂直自動(dòng)穿絲,在切割中斷絲再處理,切割異常時(shí)加工參數(shù)和加工條件再修改等等,操作者僅輸入工件材料、切割厚度、加工形狀尺寸、粗糙度等,自動(dòng)生成加工電規(guī)準(zhǔn)和工藝,自動(dòng)完成加工,有的也可以采用圖形掃描輸入例如夏米爾和阿奇公司的穿絲導(dǎo)套,在銅絲直徑改變時(shí)不更換,能自動(dòng)打開調(diào)整,穿絲后自動(dòng)找正垂直度和加工工件的中心,在切割時(shí)能跟蹤檢測(cè),消除切割拐角處電極絲滯后和彎曲,保證了切割的高質(zhì)量和效率,一般采用調(diào)整電極絲張力和改變切割軌跡等措施三菱電機(jī)公司線切割機(jī)床,在切割厚度切入、切出、臺(tái)階等改變時(shí),能自動(dòng)調(diào)整參數(shù),提高了切割效率,其拐角切割控制CM-R ,采用了軌跡和能量控制相結(jié)合的方法 。

我國(guó)對(duì)線切割加工的研究比較早,因而幾乎在慢走絲機(jī)用低速走絲電火花線切割機(jī)誕生的同時(shí),我國(guó)也自制成功*臺(tái)快走絲線切割機(jī)即高速走絲電火花線切割機(jī),簡(jiǎn)稱線切割。起初,線切割的工藝指標(biāo)與慢走絲機(jī)相當(dāng)或略高,但隨著時(shí)間的推移,線切割機(jī)的各項(xiàng)指標(biāo)除切割厚度外明顯落后于慢走絲線切割機(jī)。其中的主要原因就是慢走絲機(jī)采用了高自動(dòng)化水平的CNC系統(tǒng)和多次切割、自適應(yīng)控制技術(shù)。由于線切割機(jī)采取了價(jià)格低廉的策略,極大地限制了新型工藝技術(shù)的實(shí)施和加工過程自動(dòng)化水平的提高,因而導(dǎo)致了線切割機(jī)床的生產(chǎn)和研究單一,步伐緩慢。 

目前國(guó)內(nèi)使用得比較多的線切割控制系統(tǒng)是蘇州開拓電子技術(shù)有限公司開發(fā)的YH線切割控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)建立在DOS平臺(tái)上,采用雙CPU結(jié)構(gòu),加工時(shí)可以同機(jī)編程;系統(tǒng)采用ISO指令,兼容3B代碼zui多可以實(shí)現(xiàn)五軸控制。該控制卡zui突出的優(yōu)點(diǎn)是穩(wěn)定可靠,抗干擾能力強(qiáng),但是該卡使用ISA總線,在DOS平臺(tái)運(yùn)行,速度較慢,編程軟件資源也并非十分豐富,而且控制卡每次能接收的指令數(shù)量不多,從而限制了其應(yīng)用。

另外,國(guó)內(nèi)許多大學(xué)院校正在開展對(duì)開放式線切割數(shù)控系統(tǒng)的研究。上海交通大學(xué)開發(fā)了基于Linux下的開放式WEDM數(shù)控系統(tǒng),該系統(tǒng)的執(zhí)行效率、穩(wěn)定性不弱于WindowsNT,而且性能強(qiáng)大,穩(wěn)定性和軟件移植性好;另外,該校還以自行開發(fā)的ISA控制卡為硬件基礎(chǔ),建立了基于開放式PC平臺(tái)的微細(xì)電火花機(jī)床實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)。北京航天航空大學(xué)開發(fā)了基于工控PCWindows操作系統(tǒng)的多軸多通道開放式線切割數(shù)控系統(tǒng),其核心硬件是80486或以上的工控PC,可實(shí)現(xiàn)4坐標(biāo)錐度的線切割。浙江大學(xué)進(jìn)行了數(shù)控電火花線切割DNC小型系統(tǒng)的開發(fā),從而提高了設(shè)備的利用率。

目前,高速線切割機(jī)數(shù)控系統(tǒng)的主要缺點(diǎn)表現(xiàn)在

1、機(jī)床設(shè)計(jì)不合理  音叉式絲架結(jié)構(gòu)剛度差,固有頻率低,容易起振。在快速往復(fù)運(yùn)絲機(jī)構(gòu)和導(dǎo)輪跳動(dòng)的激勵(lì)下,空載運(yùn)行時(shí)也會(huì)有較大的振動(dòng)。單卷絲筒不利于恒張力控制,因而難以抑制電極絲的振動(dòng)。無法實(shí)現(xiàn)自動(dòng)穿絲。導(dǎo)輪在高速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)會(huì)產(chǎn)生較大的振動(dòng)。由于電極絲傾斜時(shí)導(dǎo)輪和電極絲接觸點(diǎn)不定,因而導(dǎo)輪也不利于進(jìn)行大錐度切割。

2、伺服控制系統(tǒng)落后  普遍采用步進(jìn)電機(jī)伺服系統(tǒng),因而線切割機(jī)的進(jìn)給速度受到限制。沒有回零控制和行程控制,因而對(duì)齒隙、螺距誤差和步進(jìn)電機(jī)的丟步不能合理地補(bǔ)償。

3、控制系統(tǒng)過于簡(jiǎn)單  3B格式編程語言,不利于提高加工精度和實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化。由于3B格式無法提供幾何描述語句以外的參數(shù),因而不利于加工過程控制和實(shí)現(xiàn)CNC系統(tǒng)的高自動(dòng)化。此外,3B格式幾何描述復(fù)雜,需要描述幾何段所在象限和zui大計(jì)數(shù)長(zhǎng)度。圓弧插補(bǔ)計(jì)算有較大的計(jì)算誤差。偏移軌跡只有AP Automatic circle for offset Path法一種計(jì)算方法,而且功能差,因而對(duì)于復(fù)雜的編程軌跡往往不能勝任。錐度切割能力差,無法進(jìn)行上下異型面切割,因而不能加工復(fù)雜錐度型面,很不適用。鍵盤過于簡(jiǎn)單,數(shù)據(jù)顯示不規(guī)范。由于沒有CRT,因而操作不直觀,人機(jī)通信能力差,無法顯示實(shí)際位置坐標(biāo)和進(jìn)行圖形顯示。普遍使用硬件電源”,對(duì)數(shù)字式脈沖電源和自適應(yīng)控制系統(tǒng)重視不夠,因而不利于控制拐角精度和加工質(zhì)量。

4、自動(dòng)編程語言混亂,幾何元素定義復(fù)雜,標(biāo)準(zhǔn)化差。

總之,與慢走絲機(jī)相比快走絲機(jī)的綜合性能指標(biāo)低、工藝指標(biāo)差,使得慢走絲機(jī)的進(jìn)口量不斷增加,花費(fèi)了大量的外匯。

蘇州中航長(zhǎng)風(fēng)數(shù)控科技有限公司主營(yíng)產(chǎn)品有線切割機(jī)床電火花成型機(jī),快走絲線切割,中走絲線切割,電火花線切割,電火花穿孔機(jī)斷絲錐機(jī)。

 
 
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