通俗地來說，數控線切割加工包括快（中）走絲加工與慢走絲加工，它們廣泛應用于模具制造行業。這兩種技術的加工效率、切割精度以及表面質量等目前是什么發展狀況呢？

 

快走絲加工技術的發展現狀

 

快走絲加工機床是我國獨創的電加工機床，經過幾十年的不斷完善和發展，現已成為制造業中的一種重要加工手段?？蓾M足中、低檔模具加工和其他復雜零件制造的要求，在中低檔市場中占有相當的分量。

 

快走絲加工機床最大的優勢在于擁有良好的性能價格比。由于它的實用性、經濟性，所以在國內有較大的市場。傳統快走絲加工采用一次切割的工藝，加工效率在40 ㎜2/min左右，表面粗糙度在Ra3.0μm左右，表面有較明顯的線紋，加工精度在0.02㎜左右。

 

為改善加工品質，快走絲加工機床制造廠家參照多次切割工藝，改進了機床的相關部件，出現了所謂的“中走絲機床”。機床的數控精度、脈沖電源、走絲系統、工藝數據庫等大量的工藝技術方面有了較大的提高。提高了加工精度，改善了表面質量。

 

目前中走絲加工機床的技術指標：進行一次切割的效率180㎜2/min，多次切割后的表面粗糙度為Ra≤1.0μm，此時的平均效率為50㎜2/min，加工表面光澤無明顯切割條紋，加工精度0.01㎜，電極絲損耗≤0. 01 ㎜ /20 萬㎜2 。這些性能指標看起來已經比較不錯，但需要注意的是，獲得這些指標需要保證好各個環節，一旦有出入，比如工作液的濃度、電極絲的損耗發生變化，就會影響加工質量的穩定性。

 

生產中走絲機床的典型廠家有蘇州三光、北京安德、上海特略、蘇州寶瑪、蘇州新火花、上海大量等。

 

慢走絲加工技術的發展現狀

 

精密、復雜、長壽命沖壓模具制造精度及表面質量要求的不斷提高，快走絲加工技術已不能適應精密模具的制造要求，這種現狀促進了慢走絲加工技術的迅速發展，其各方面工藝指標已達到了相當高的水平，是其它加工技術不可替代的。

 

1. 慢走絲加工技術的發展現狀

 

（1）加工精度提高

 

多次切割技術是提高慢走絲加工精度及表面質量的根本手段。一般是通過一次切割成形，二次切割提高精度，三次以上切割提高表面質量。

 

由于在切割拐角時電極絲的滯后，會造成角部塌陷。為了提高拐角切割精度，采取了更多的動態拐角處理策略。如：改變走絲路徑、改變加工速度（薄板）、自動調節水壓、控制加工能量等。

 

先進的慢走絲加工機床采用的高精度精加工回路，是提高加工工件平直度的有效技術，使厚件加工的精度得到顯著提高；為了進行小圓角、窄縫、窄槽及微細零件的微精加工，頂尖的數控低速走絲電火花線切割機床可以采用0.02～0.03 ㎜的電極絲進行切割。

 

為了保證高精度的加工，機床的機械精度、脈沖電源精度、伺服控制精度（包括對機械運動、脈沖參數、走絲系統和工作液系統的控制）都已達到極高的水準。采用水溫冷卻裝置，使機床內部溫度與水溫相同，減小了機床的熱變形；采用閉環數字交(直)流伺服控制系統，確保優良的動態性能和高定位精度，加工精度可控制在若干微米以內，精密定位可實現0.1μm當量的控制；采用浸入式加工，降低工件熱變形；電機伺服，閉環電極絲張力控制；采用電壓調制對刀電源實現高精度對刀，對刀精度可達0.002 ㎜，不損傷工件，不論干濕。

 

（2）表面質量日臻完善

 

先進的慢走絲加工機床采用平均電壓為零的無防電解脈沖電源，電解的破壞已降到最低程度。此外，由于脈沖電源的改進，普遍采用高峰值，窄脈寬（微秒級），材料大多數為氣相拋出，帶走了大量的熱，工件表面溫度就上不去，開裂的現象大為減少；不僅加工效率高，而且使表面質量大大提高。采用無電解電源進行電火花線切割加工，可使表面變質層控制在2μm以下。切割的硬質合金沖模刃口的耐磨性和磨削沒有什么不同，甚至優于機械磨削加工，越來越多的零件加工“以割代磨”。下圖是使用傳統脈沖電源（圖左）與無電解脈沖電源（圖右）加工表面質量的對比。

 

 

（3）加工效率提升

 

由于納秒級大峰值電流脈沖電源技術及檢測、控制、抗干擾技術的發展，慢走絲加工機床的加工效率也在不斷提高，當前先進的慢走絲加工機床的最高加工效率可達500㎜2/min。較大厚度工件的加工效率有實際意義的技術提升，如切割300 ㎜厚的工件時，加工效率可達170㎜2/min。對于厚度變化工件的加工，通過自動檢測加工件的厚度，自動調整加工參數，防止斷絲，達到該狀態的最高加工效率。

 

另外，先進慢走絲加工機床推出的快速自動穿絲技術，自動穿絲時間＜15 s提高了加工操作的效率；推出的雙絲自動交換技術，能采用0.20～0.02 ㎜的電極絲自動進行雙絲切換加工。采用粗絲進行第一次切割，一般絲徑為0.25 ㎜，以提高加工效率，并可無芯切割；然后采用細絲進行修整，一般采用0.10 ㎜的細絲，切割出小圓角，并可提高精度，總體可節省30%～50%的切割時間。

 

（4）自動化、智能化及信息化的發展

 

加工過程中，為了減少人的干預，保證達到預期的工藝指標，慢走絲加工的自動化、智能化及信息化取得了相應的發展。

 

慢走絲加工機床完備的工藝專家系統按加工要求給出成套參數。不僅包括常用電極絲牌號和相應的工件材料，還提供了如PCD、PCBN等特殊材料的加工參數，可依據上下噴嘴是否與工件接觸，距離多大，是在切風中精修，還是敞開面精修，精度、表面粗糙度和效率哪一項優先的加工策略來生成各自的規準；放電專家系統應付切割中的隨機因素，在切入、切出、截面變化、中心切割、接近邊緣切割、大截面高速切割等情況下，在加工過程中運用自適應控制策略及自動化控制功能，得到不斷絲穩定高效加工。

 

自動無孔探測功能也很實用，自動跳步加工時，如果預孔被忘記打出或孔位偏移，機床就會自動移到下一個預孔上，這樣可防止在無人操作加工時停機，在穿好絲之后發生短路時，可自動搜尋消除短路的位置，提高了連續無人操作運轉的可靠性。

 

機床的CNC系統配以標準化機械接口，組成智能化的制造系統，通過3R系統或EROWA系統的機械手，可方便地實現工件（托盤）的自動交換，配以專家系統及電極絲自動交換技術，可以自動完成全部加工過程。

 

 

 

2. 各檔次慢走絲加工機床的技術水平

 

可將慢走絲加工機床分為頂級、高檔、中檔、入門四個檔次。生產慢走絲機床的典型廠家有瑞士GF加工方案、日本牧野、日本三菱、日本沙迪克、日本西部、日本法蘭克等。

 

（1）頂級慢走絲加工機床

 

這種慢走絲加工機床代表了目前的最高水平，主要由瑞士、日本制造。這類機床的加工精度能保證在±0.002 ㎜以內，最高加工效率可達400～500㎜2/min，表面粗糙度可達Ra0.05μm，具有完美的加工表面質量，表面幾乎無變質層，能使用Φ0.02 ㎜的電極絲進行微精加工，主機大都具有熱平衡系統，一些機床采用在油中進行切割加工。這類機床功能齊全，自動化程度高，可以直接完成模具的精密加工，所加工的模具壽命已達到機械磨削水平。

 

（2）高檔慢走絲加工機床

 

這類機床基本上由瑞士和日本公司生產，具有自動穿絲功能，無電阻防電解電源，整體熱恒定系統，能采用Φ0.07 ㎜的電極 絲進行切割，精度在±0.003 ㎜左右，最高加工效率能達300㎜2/min以上，表面粗糙度能達到Ra<0.2μm，具有適時檢測工件截面變化、實時優化放電功率功能。這類機床也廣泛用于精密沖壓模加工。

 

（3）中檔慢走絲加工機床

 

這檔機床一般由瑞士和日本公司在中國的制造工廠生產，一些臺灣機的技術水準也能達到這個檔次，其配置和性能滿足了國內大多數精密線切割加工的要求。一般都采用無電阻防電解電源，具有浸水式加工、錐度切割功能。實用的最高加工效率為150～200 ㎜2/min，最佳表面粗糙度達Ra＜0.4μm，切割精度可達±0.005㎜，一般采用Φ0.1㎜及以上的電極絲進行切割，配備的防撞保護系統可避免由編程錯誤或誤操作引起的碰撞受損，配備或者可選配自動穿絲機構。

 

（4）入門級慢走絲加工機床

 

這檔機床一般是臺灣機床或者國內自主研發生產的機床，其配置和性能滿足國內普通模具與零件的加工要求。一般多使用切一修一，切一修二的工藝，能穩定達到表面光潔度在Ra0.8μm左右，加工精度在±0.008㎜，大多只能使用0.15mm及以上的電極絲進行切割，加工的表面微細組織、拐角與先進的機床有一定的差距。

 

總的來說，慢走絲加工機床與快走絲加工機床相比，在加工效率、精度、表面質量等方面都具有非常明顯的優越性。雖然慢走絲加工機床的價格較貴，但隨著制造業的高速發展，它將會被越來越多地應用于各加工領域。