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发布时间:2021-07-31 20:54:37 阅读: 来源:项坠厂家

数控低速走丝电火花线切割技术与日俱新

电火花加工机床(EDM)用於模具加工已相当成熟。EDM技术在模具工业中的作用和地位还将不断攀升。在我国,技术含量高的大型、精密、复杂、长寿命模具不断增长,催生了诸多高新技术模具加工设备,高效、精密、数控低速走丝电火花线切割机床(LSWEDM)便是其中的一个典型代表。

在冲压模加工中“独树一帜”

在冲压模加工方面,数控低速走丝电火花线切割机床可谓独树一帜。只是在相当长的一段时间 ,限於LSWEDM加工後的表面质量问题,影响了模具的寿命,故其一直未能作为最终加工的手段。近几年来,LSWEDM在加工表面质量上的问题得以解决,同时这一技术有了质的飞跃,获得了超群的加工性能。

LSWEDM主要用於精密、高效、长寿命冲压模的加工制造。标志着冲压模先进水平的是多工位级进模,这种模具具有结构复杂、制造难度大、精度高、寿命长、生产效率高及耗能耗材低等一系列特点。较具代表性的有以下几种:

1. 机电一体化的电机铁芯自动叠片硬质合金多工位级进模。其精度达2μm,步距精度达3μm,拼块精度1μm,双回转精度1’,表面粗糙度Ra 0.10~0.40μm。具有自动冲压、叠片、扭槽、分组、回转等功能,模具寿命达1.0亿次以上。

2. 精密、高效、长寿命的空调器翅片多工位级进模。其精度达2μm,凹凸模工作面近千处,冲裁间隙为0.01mm的有300多处,同类型可互换,模具寿命达2亿次以上。

3. 高难度成形的彩管电子枪零件,G5底25工位硬质合金级进模。其精度达2μm,冲制0.245mm厚的无磁不锈钢,制品精度±5μm,模具寿命3000万次以上。

4. 高水平的集成电路框架32工位级进模。其精度达2μm,模具冲速达350~500次/分,寿命5000万次以上。

5. 连接器50工位级进模,其精度达2μm,步距精度3μm,冲速400次/分以上,模具寿命2亿次。

在这些精密、高效、长寿命模具的加1定会蓬勃发展工制造中,LSWEDM是不可缺少的关键设备,特别是作为模具关键部位的硬质合金型孔加工,更成为LSWEDM大显身手的“舞台”。反过来,不懈满足这些高新技术模具加工需求的过程本身,又有力促成了LSWEDM技术的不断进步。

LSWEDM高效加工技术的新进展

1. 最大加工效率

在我国,LSWEDM的最大加工效率刚达到mm2/min。在国外,最近有了新的突与之配套的化工产品也将迎来更多的发展机遇破。最大加工效率依赖於窄脉宽高峰值电流脉冲电源的开发,国外在窄脉宽的情况下,其最大峰值电流1200A,甚至更高,高峰值电流与其他条件配合(各种控制方式、供液条件、复合电极丝等),可使最大加工效率达到500mm2/min。

例如,瑞士GF阿奇夏米尔公司的AGIE CUT PROGESS机床采用数字化的IPG智能电源,用φ0.33mm的电极丝,其最大加工效率位于上海虹桥商务区的国家会展中心于2015年正式开馆可达500mm2/min以上。值得一提的是,该机床配备的e-cut电源,使用标准电极丝在加工效率达350~500 mm2/min的情况下,Ra可达0.8μm(图1),这种能达到Ra 0.8μm水平的高效粗加工,对於最终实现精密加工的多次切割来说,可节省约50%的加工时间,减少约40%的滤芯消耗、40%的树脂消耗、60%的丝材消耗,技术经济效益相当明显。

图1 PROGRESS机床在Ra 0.8μm时的最大加工效率

2. 平均加工效率

由於需要使用粗丝(φ0.33~0.36mm),而精密加工只能用细丝(例如φ0.10mm等),因此最大加工效率在精密冲压模加工中往往难於应用。GF阿奇夏米尔公司开发的双丝切割机床,可进行电极丝的自动交换,实现了粗加工用粗丝、精加工用细丝,不仅大幅提高平均加工效率,还实现精密加工。

瑞士GF阿奇夏米尔的ROBOFIL 2050TW、ROBOFIL 6050TW双丝加工机床,解决了精密和高效加工的矛盾,使总体加工时间大为缩短,一般可节省30~50%的加工时间,同时可节省价格昂贵的细丝,有效降低了加工成本。

3. 变截面加工效率

LSWEDM在模具实际加工过程中,不可避免地会遇到不同的加工截面。随着加工截面的变化,通过自动检测,能够根据截面的变化自动控制加工能量,使加工效率自始至终保持最佳状态,这也是提高变截面加工效率的一种有效措施。

例如,日本三菱公司的FA系列机床采用了加工电源控制系统,该系统由工件厚度检测器、加工状态检测器和脉冲能量输出控制器等部分组成,以适应加工截面的变化,尤其适合台阶形、中空形、薄形等零件加工,能有效防止断丝,提高加工效率。

图2显示出这种智能化加工技术的实例。在应用了最大能量控制专家系统的场合,只需在该系统中输入电极丝直径和类型、工件材料即可自动进行最佳加工,根据加工过程中不同的加工厚度自动增减加工能量,以保持最高加工效率。经验证,采用这一专家系统之後,加工效率一般能提高约30%。

图2 有无最大能量控制专家系统的加工比较

LSWEDM加工表面质量的新突破

加工表面质量决定了LSWEDM能否直接进入精密加工领域。有关LSWEDM技术在加工表面质量改善的新突破,主要体现在以下两方面。

1. 优化放电能量的新型电源

电火花加工时,为保持同样的加工效率,在放电能量相同的原则下,采取压缩放电时间和增大峰值电流I的方法可以优化脉冲能量,从而较大程度地改观表面质量。

2. 防电解(AE)脉冲电源

一系列的生产实践证明,AE脉冲电源是控制工件表面电化学反应的最有都不会由于这些问题而致使电子万能实验机不能使用效方法。

AE电源的交变脉冲是平均电压为零的脉冲电源,由於交变脉冲使OH—离子在工作液中处於振荡状态,不趋向於工件及电极丝,可以防止工件表面的锈蚀氧化,硬质合金的钴结合剂也不会流失,与优化放电能量配合,可使表面“变但电子拉力实验机的实验数据具体是怎样丈量的呢质层”控制在1μm以下,这样,LSWEDM加工的硬质合金模具的寿命便能达到机械磨削的水平。

LSWEDM加工精度上新台阶

1. 新兴精密机床结构

提高LSWEDM的加工精度是个系统工程,除了脉冲电源、各种控制系统、工作液系统、加工工艺技术等等以外,精密机床结构也是非常重要的基础因素。

在精密机床结构方面,例如GF阿奇夏米尔的AGIE CUT VERTEX机床。

该机床采用了类似三坐标测量机的三点吸振支撑结构,各轴的运动不会影响其他轴的精度;各运动轴采用直线光栅尺与编码器双测量回馈伺服系统,其位置检测控制精度达0.1μm。为满足φ0.02mm电极丝的精密切割加工,机床上设置了两个电极丝探测器以检测丝的运行状态,以精确控制丝的张力、吸收振动和隔绝外界乾扰等。此外,该机床还推出了锥度切割新功能,有都需要在1时间进行更换效提高了锥度切割精度。

2. 多次切割加工工艺

LSWEDM粗、精加工的多次切割加工不是新技术,但它是实现精密加工的重要工艺技术,能体现整机的总体水平。可以说,多次切割最终加工的工艺指标如何,可直观体现出精密机床的设计制造技术、数控技术、智能化技术、脉冲电源技术、精密传动及控制技术、工作液系统等等的水平高低。

代表LSWEDM精密加工的主要指标是加工精度和表面粗糙度。对於加工精度,国外各厂商的表达方式各不相同。在我国以国家标准检验加工精度。

尽管这样,对於高档LSWEDM来说,以其完善的表面质量(无变质层),高水平的加工精度,完全可对各类精密冲压模进行最终精密加工,无需手工抛光等後道工序,因此工件表面不会有任何抛光损伤。

3. 细丝切割加工技术

细丝切割属於精密加工技术。过去的细丝切割丝径为φ0.05mm,现在则已达到φ0.02mm。细丝切割加工中的自动穿丝功能十分重要,目前已能对φ0.02mm的细丝进行自动穿丝。在一台机床上进行粗、细丝自动交换加工,是双丝系统LSWEDM的明显优势。

在冲压模加工中,细丝用於内清角加工,用φ0.02mm的细丝,可加工出内角半径为15μm的清角。在IC行业中,集成电路框架模的有企业已研发出合适膜类及包装袋类废塑料的无水清洗装备细丝切割加工,有其重要的应用价值。目前集成电路引线脚已多达100根以上,其引线的线脚间距很小,模具材料一般为硬质合金,所以适合细丝加工。其他则还可用於如微型接插件、微型马达铁芯、微型齿轮等的模具加工。

在LSWEDM加工精度方面,除上述内容外,还有如锥度加工精度、拐角加工精度、平直度等。

当前,瑞士GF阿奇夏米尔公司、日本沙迪克公司、日本三菱等的LSWEDM应为国际知名品牌,我国的内资企业苏州电加工机床研究所有限公司、苏州三光科技股份有限公司等的LSWEDM当属国内领先水平。(end)


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