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快走丝线切割机床

2012-6-18 09:50| 发布者: 我心飞扬| 查看: 1863| 评论: 0

摘要: 线切割加工是机械加工中诞生较晚的一种加工方法,初始于二十世纪60年代,发展于70年代,普及于90年代,如今已经成为不可或缺的机械加工方法。 线切割加工是由线切割机床来实现的。线切割机床分为快走丝和慢走丝两大 ...

线切割加工是机械加工中诞生较晚的一种加工方法,初始于二十世纪60年代,发展于70年代,普及于90年代,如今已经成为不可或缺的机械加工方法。

 

线切割加工是由线切割机床来实现的。线切割机床分为快走丝和慢走丝两大类别。快走丝线切割机床也叫高速走丝电火花线切割机床,其电极丝(一般采用钼丝)作高速往复运动,电极丝可重复使用,加工速度较高,走丝容易造成电极丝抖动和反向时停顿,使加工质量下降。快走丝线切割机床是我国线切割生产和使用的主要机种,快走丝线切割加工也是我国独创的电火花线切割加工模式。

 

机械加工行业中,特硬金属材料的加工一直是个难题。特别是模具行业,一直以来就渴望有一种方法,可以像“钢丝锯”切木头一样地切割钢铁,特别是经过淬火有硬度的难加工导电材料,同时即解决复杂形状问题,又解决内外尖角加工和清根问题。这一切,在上世纪中叶之前,都只是梦想。

 

1943年, 前苏联拉扎林科夫妇研究开关触点受火花放电腐蚀损坏的现象和原因时,发现电火花的瞬时高温可以使局部的金属熔化、氧化而被腐蚀掉,从而开创和发明了电火花加工方法。

 

电火花机床应运而生,开始进入加工领域。当时只能解决打碎断裂丝锥、钻头之类的小问题,却是电加工在模具行业大展身手的开始。

 

这时人们已经认识到如果“钢丝锯” 加上“电火花”,“锯”有硬度的淬火钢是可能的。于是,让一个轴上缠绕的电极丝经两个导向轮缠绕到另一个储丝轴上,两个导向轮间放上工件,工件接RC电源的正极,铜丝接RC电源的负极。通过电极丝的往复运行就可以象“钢丝锯”一样实现电火花切割导电材料。

 

50年代中苏关系尚处于“同志加兄弟”的蜜月期,意识形态的认同感超越了国家界限,苏联的工业新技术几乎都能毫无保留的传授给中国。1959年,上海交通大学选派陈湛清教授作为国家首批专家赴电加工技术发源地——前苏联前学习放电加工技术。

 

1960年,前苏联首先研制出靠模线切割机床。当时以投影器观看工件轮廓面,前后左右手动进给工作台面,依靠电火花腐蚀金属实现金属切削加工,加工速度虽慢,却可以加工传统机械不易加工的微细形状和特殊形状,以及加工电子工业中用其他加工方法难以解决的窄缝,模具行业中淬硬钢的加工等。从原理上讲,前苏联发明的线切割机床属于慢走丝的范畴。

 

陈湛清教授直接参与了苏联线切割机床的研发过程。回国之后,在上海市科委支持下,组织了科研队伍研究开发电加工技术,并于1962年推出了靠模式电火花线切割机。

 

60年代是全国经济技术一盘棋的年代,也是技术没有保留可以任意流通的年代。在国家和陈湛清教授不遗余力的推广下,很多军工企业和模具行业骨干厂以技术革新、自制自用的形式开始制造“线切割”。大多采用铜丝作为电极丝、丝速2~5米/分、RC电源,或者是电子管脉冲源,控制方式业多是手摇和靠模。虽然机床简陋但切出的如山字形矽钢片和电子管极板冲模质量仍然让人刮目相看。随着电子控制技术发展,放大样板、仿形和光电跟踪的控制方式也逐步应用在线切割领域。当时的渭河工具厂、华通开关厂、774厂等都曾造出风格各具的线切割机床,只是没能工业化、商业化。

1965年,上海电表厂张维良工程师发明了采用乳化液和快速走丝机构的快走丝线切割机床。这就是世界上第一台快走丝线切割机床。请大家记住张维良这个名字,这个名字应该象夜空中的星星一样在世界机床发展史中熠熠生辉。尊重技术,尊重历史,就是尊重我们的未来。

 

1969年,晶体管被广泛应用,开关逻辑电路也成熟了许多。复旦大学的几位老师以“产学研相结合”的方式推出了国内第一台“数字程序控制快走丝线切割机”,即具有里程碑意义的“复旦型”数控快走丝线切割。“复旦型”采用分立元件、印刷板电路、数码管和氖灯显示、常州产70步进电机、双V钢球导轨、丝杠加导轨、F形丝架,丝筒、行程开关换向……奠定了快走丝线切割的基本结构,50年来,快走丝的基本机械结构始终没有超越“复旦型”。有哪位朋友能告诉老金这几位复旦大学老师的姓名?

 

虽说60年末70年代初尚处于文革时期,但技术的敏感度和转移之快让我辈倍感惊讶。许多无线电专用设备厂相继以“复旦型”为”蓝本”生产线切割机,“上无专”、“杭无专”、“成无专”等厂是当年的研发主力军。其时快走丝线切割存在的主要问题是电气元器件质量,控制系统可靠性,机械精度的问题等等。

 

1970年,苏州国营长风机械总厂研制成功“数字程序自动控制快走丝线切割机床”,为该类机床国内首个实现工业化生产的电加工机床厂。

 

最快实现商业化的是“杭无专”,1973年已经实现了年产50余台,这在当时是个让人咂舌的数量。

 

1977年,Z80、8086单板机的上市给线切割带来突飞猛进的发展。苏州长风率先以单板机取代了分立元器件,体积、结构大为改观,电气元件的可靠性引刃而解、机床产量大幅提高。几年内单片机的型号和功能不断更新,快走丝线切割得到高速发展。单板机的快速发展,推动了操作控制和显示系统的逐渐完善,编程输入、接口电路、变频、驱动的规范化和标准化,使线切割成了单板机应用的一个杰作。

 

80年代是线切割大普及的年代,它成了模具行业的主力军,成了机械行业发展最快的新工种。以至现在模具行业的不少从业人员离开线切割就不知道怎么生产模具。高硬度、形状复杂产品的加工,已经成为线切割加工的代名词。

 

计算机在90年代大发展大普及,在线切割上的应用也得到长足发展。在计算机操作系统上,对计算机绘图软件修补改造后编程并转化为加工代码,通过数据传输直接操纵机床,操作便利性大大提升。可以说,IT在线切割行业的应用还大有潜力可挖。系统运行的可靠性、缺乏易学易懂易普及的软件、软件普遍缺乏对各种复杂加工条件下的应用数据库、软件知识产权缺乏保护,是困扰PC机大面积应用的关键。

 

至今快走丝线切割机仍是我国特有的,结构简单、廉价低耗、高可靠,运行成本低,丝速8~10米/分,0.01~0.02mm的精度,能满足绝大多场合的需求。如果有高水平的维护和精细操作,再多花一倍时间,精度到0.005~0.01mm之间,光洁度接近慢走丝效果,也是可能的。

 

目前流行的中走丝虽然在紧丝结构上、多次修刀上有了一定的突破,但还称不上是革命性的变化。如果在自动穿丝、振丝、钼丝损耗自动补偿等方面获得全面突破,快走丝将全面颠覆线切割行业的格局。


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