1.4.4 数控电火花线切割技术的发展趋势

随着模具等制造业的快速发展，近年来我国数控电火花线切割机床产业得到了飞速发展，同时市场也对数控电火花线切割机床提出了更高的要求，促使我国电火花线切割生产企业积极采用现代研究手段和先进技术深入开发研究，向信息化、智能化和绿色化方向迈进。电火花线切割机床产业未来的发展，将主要表现在以下方面。

1.高速走丝和低速走丝电火花线切割技术会同步发展

（1）稳步发展高速走丝电火花线切割机床 高速走丝电火花线切割机床是我国发明创造的。由于高速走丝有利于改善排屑条件，适合大厚度和大电流高速切割，加工性能价格比优异，深受广大用户欢迎，因而在未来较长的一段时间内，高速走丝电火花线切割机床仍是我国电加工行业的主要发展机型。目前的发展重点是提高高速走丝电火花线切割机床的质量和加工稳定性，使其满足那些量大面宽的普通模具及一般精度要求的零件加工要求。根据市场的发展需要，高速走丝电火花线切割机床的工艺水平必须相应提高，其最大切割速度应稳定在100mm2/min以上，而加工尺寸精度控制在0.005～0.01mm范围内，加工表面粗糙度Ra达到1～2μm。这就需要在机床结构、加工工艺、高频电流及控制系统等方面加以改善，积极采用各种先进技术，重视窄脉宽、高峰值电流的高频电源的开发及应用。

（2）重视低速走丝电火花线切割机床的开发 低速走丝电火花线切割机床由于电极丝移动平稳，易获得较高的加工精度和较小的表面粗糙度值，适于精密模具和高精度零件的加工。我国在引进、消化、吸收的基础上，也开发并批量生产了低速走丝电火花线切割机床，满足了国内市场的部分需要。现在必须加强对低速走丝机床的深入研究，开发新的规格品种，为市场提供更多的国产低速走丝电火花线切割机床。与此同时，还应该在大量实验研究的基础上，建立完整的工艺数据库，完善CAD/CAM软件，使自主版权的CAD/CAM软件商品化。

2.进一步完善机床结构设计

1）在保证机床技术性能和清洁加工的前提下，使机床结构合理，操作方便，外形新颖。为使机床结构更加合理，采用先进的技术手段对机床总体结构进行分析，例如运用有限元模拟软件对机床的结构进行力学和热稳定性的分析。为了更好地参与国际市场竞争，还应在人机工程学指导下注意造型设计和色彩设计。

2）为了提高坐标工作台精度，除考虑热变形及先进的导向结构外，还应采用丝距误差补偿和间隙补偿技术，以提高机床的运动精度。

结构设计要考虑提高机床的刚性。龙门式机床的工作台只做Y方向运动，X方向运动在龙门架上完成，上下导轮座挂于横架上，可以分别控制。这不仅增加了丝杠的刚性，而且工作台只做Y方向运行，省去了X方向的滑板，有助于提高工作台的承重能力，降低整机总重量。

3）高速走丝电火花线切割机床的走丝机构，是影响其加工质量及加工稳定性的关键部件，目前存在的问题较多，必须认真加以改进。目前已开发的恒张力装置及可调速的走丝系统，应在进一步完善的基础上推广应用。

4）支持新机型的开发研究。目前新开发的自旋式电火花线切割机床、高低双速电火花线切割机床、走丝速度连续可调的电火花线切割机床，在机床结构和走丝方式上都有创新。尽管它们还不够完善，但这类的开发研究工作都有助于促进电火花线切割技术的发展，必须积极支持，并帮助完善。

3.积极推广多次切割工艺，提高综合工艺水平

根据放电腐蚀原理及电火花线切割工艺规律可知，切割速度和加工表面质量是一对矛盾，要想在一次切割过程中既获得很高的切割速度，又要获得很好的加工质量是很困难的。提高电火花线切割的综合工艺水平，采用多次切割是一种有效方法。多次切割工艺在低速走丝电火花线切割机床上早已推广应用，并获得了较好的工艺效果。当前的任务是通过大量的工艺试验来完善各种机型的工艺数据库，并培训广大操作人员合理掌握工艺参数的优化选取，以提高其综合工艺效果。在此基础上，可以开发多次切割的工艺软件，帮助操作人员掌握合理的多次切割工艺。

4.扩充线切割机床的控制功能，提高设备的智能化水平

随着计算机技术的发展，个人计算机（PC）的性能、稳定性和处理能力都在不断增强，而价格却持续下降，为电火花线切割机床应用PC数控系统创造了条件。目前基于PC的电火花线切割数控系统已经成为控制器的主流，可实现加工轨迹的编程和控制等功能，今后可以在以下几个方面进行深入开发研究。

1）开发和完善开放式的数控系统。进一步充分利用、开发PC的资源，扩充数控系统的功能。继续完善数控电火花线切割加工的计算机绘图、自动编程、加工规准控制及其缩放功能，集成或扩充自动定位、自动找中心、低速走丝的自动穿丝、高速走丝的自动紧缩等功能，提高电火花线切割加工的自动化程度。

2）研究放电间隙状态数值检测技术，建立伺服控制模型，开发加工过程伺服进给自适应控制系统。为了提高加工精度，还应对传动系统的丝距误差及传动间隙进行精确检测，并利用PC进行自动补偿。

3）开发和完善数值脉冲电源，并在工艺试验基础上建立工艺数据库，开发加工参数优化选取的智能工艺系统，以帮助操作者根据不同的加工条件和要求合理选用加工参数，充分发挥机床潜力。

4）深入研究电火花线切割加工工艺规律，建立加工参数的控制模型，开发加工参数的自适应控制系统，提高加工稳定性。

5）开发有自主版权的电火花线切割CAD/CAM和人工智能软件。在上述各模块开发利用的基础上，建立电火花线切割CAD/CAM集成系统和人工智能系统，并使其商品化，以全面提高我国电火花线切割加工的自动化程度及工艺水平。