电火花线切割技术的研究现状及发展趋势

机电产品开发与创新

Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ＆ＩｎｎｏｖａｔｉｏｎｏｆＭａｃｈｉｎｅｒｙ＆ＥｌｅｃｔｒｉｃａｌＰｒｏｄｕｃｔｓ

Ｖｏｌ．２１，Ｎｏ．２・数控机床世界Ｍａｒ．，２００８・

电火花线切割技术的研究现状及发展趋势

郭俊杰１，２

（１．张家口职业技术学院，河北张家口０７５０００；２．哈尔滨工业大学，黑龙江哈尔滨１５０００１）

摘要：对电火花线切割加工技术的现状进行了分析，并对新型走丝系统、高度自动化及人工智能技

术、高速走丝的多次切割技术、微细电火花线切割加工技术等方面的最新进展进行了概述。

关键词：电火花切割技术；走丝系统；人工智能中图分类号：ＴＧ５０６

文献标识码：Ａ

文章编号：１００２－６６７３（２００８）０２－１６９－０２

０引言

自１９５６年前苏联生产出第一台电火花线切割机床至今已有５０多年。在此期间无论国外还是国内电火花线切割加工都经历了巨大的变化，从最初的靠模电火花线切割机床，到光电控制电火花线切割机床，到数控电火花线切割机床以及一系列加工技术、工艺方法的改进，使得电火花线切割加工已成为目前应用最为广泛的特种加工方法，并愈来愈引起人们的关注和重视。

及使用耗材价格迅速下降，加之人们对低速走丝线切割加工认识的逐步深人，预计低速走丝线切割机的年销量将不断扩大，国产低速走丝线切割机的占有率也将进一步上升，并且有望出口国际市场。

２电火花线切割技术的发展趋势

２．１新型走丝系统

随着电火花线切割加工技术的不断发展，对走丝系统的要求也越来越高。除了能保证加工过程稳定及自动穿丝等传统的要求之外，新型的走丝系统还必须能在保证加工精度的前提下，提高加工的效率。目前，新型的走丝系统在加工工艺中很好地集成了穿丝工艺，从而大大提高了系统的加工精度及加工效率。公司的双丝系统就是为了满足这种需要而研制的新型走丝系统。双丝系统能实现在一台机床上自动交换两种材质、直径都不同的电极丝，从而解决高精度与高速度加工的矛盾。在系统中，粗、细电极丝分别采用相互联锁的两套类似的走丝系统，但与导向器系统是统一的，没有移动部件，用以保证最佳精度，换丝时间不到４５ｓ。两种电极丝采用的加工规准、切割路径及偏移量等均由专家系统自动设定。粗加工时，采用直径较大的电极丝进行加工，使电极丝可承受更大的张力、机械力与热负载，因此可选择电流较大的工艺规准进行加工，提高加工速度。精加工时，选择直径小的电极丝用精规准进行加工，确保良好的形状精度与尺寸精度。这种系统获得了大量真正用于加工的时间，提高了加工效率和加工零件的表面质量。

１电火花线切割加工的现状

高速走丝电火花线切割机作为我国独创技术的机种，已成为我国数控机床中产量最大、应用最广的机种之一。据估计目前全国有数万台高速走丝电火花线切割机正在模具制造和零件加工中发挥着重要的作用。由于高速走丝有利于改善排屑条件，适合于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的欢迎。因而在未来较长的一段时间内，高速走丝电火花线切割机仍是我国电加工行业的主要发展机型。

２０００年国产最大的低速走丝线切割机床生产单位

年销售量仅为一百多台，约占全国市场的九分之一，而到２００２年其销售量已占全国市场的五分之一，并且这些产品通过合资引进了技术，使产品水平跨越了一个台阶，达到了国际２０世纪９０年代初的水平。譬如切割速度可达２００多ｍ㎡／ｍｉｎ，加工精度达５μｍ，粗糙度Ｒ。达零点几个微米，其价格仅为５０万元左右人民币（约为同类进口机床的二分之一），取得了良好的开端，具有广阔的前景。随着模具行业的迅速发展及水平的不断提高，精密零件的加工需求增加，低速走丝线切割机床

收稿日期：２００７－１２－１９

作者简介：郭俊杰（１９８１－），女，黑龙江肇东人，本科，助教，硕士研究生。研究方向：机电一体化技术。发表论文３篇。

２．２高度自动化、人工智能的控制系统

自动化、人工智能技术一直是电火花线切割加工技术不断追求的目标，自动化程度的高低直接决定了加工效率与加工精度。目前，电火花线切割加工的自动化、人工智能技术已进入了一个新的发展阶段，由原来的电火花线切割加工某项关键技术的自动化、人工智能技术

１６９

・数控机床世界・

的应用扩展到整体电火花线切割加工的自动化、人工智能技术的应用。最新出现的如电极丝张力与丝速的多级控制、边界面切割的适应控制、拐角的补偿与适应控制、工作液参数的适应控制与调节、脉冲电源的适应控制等。此外，电火花线切割加工专家系统在不断的完善后已不是一个单纯的数据库，其内容变得十分丰富，功能十分强大，并具有很强的实用性。

工的速度应稳定在１００ｍｍ２／ｍｉｎ以上。

２．４微细电火花线切割加工

随着微型机械对制造技术的需要，微细电火花线切割加工技术近年来取得了迅速的发展，在国防、医疗、化学、仪器仪表工业等许多生产领域发挥了重要的作用。微细电极丝的电火花线切割加工一直是电火花线切割加工的难点，因为随着电极丝直径的减小，其物理、化学与机械特性都会发生很大的变化，从而不能进行正常加工。但由于采用微细电极丝加工可获得更好的加工表面与加工精度，且特别适用于微小零件窄槽、窄缝的加工，因此得到了国外许多研究机构与制造商的重视。

２．３高速走丝的多次切割技术

多次切割工艺是提高电火花线切割综合工艺指标的有效途径，在低速走丝电火花线切割机上早已普遍采用，但由于高速走丝电火花线切割自身的特性及其设备条件限制，多次切割工艺目前还难以推广应用。多次线切割加工实用化。多次加工是高速走丝线切割机的一个重要发展方向。无论是金属切削机床还是低速走丝线切割机，一次加工都无法得到良好的加工效果，高速走丝线切割机也一样。为了提高高速走丝线切割机的加工品质，必须进行多次加工的研究。高速走丝线切割多次加工的实验性研究已开展多年，并经证明是切实可行的。今后的重点是把实验性的多次加工研究，转化为商品化的用户可实用的多次加工技术。从目前高速走丝线切割的发展状况来看，脉冲电源、电机进给策略（变频系统）、电极丝的速度和张力控制都是粗放式的，难以适应多次加工中精加工的要求，因此必须改造脉冲电源、进给策略和丝的控制，才有可能实现多次加工。为了保证多次加工的效率，必须提高一次加工速度，第一次加

３结束语

我们已跨入２１世纪信息时代，制造业都在向信息化、智能化和绿色化方向发展，如果仅用传统技术来开发研究电火花线切割技术，是难于跟上时代发展步伐的，而应该积极采用先进的现代技术和研究手段进行开发和研究，促进数控电火花线切割技术的高速发展。参考文献：

［１］李明辉．电火花线切割技术的研究现状及发展趋势［Ｊ］．模具技术２００３，１．［２］周大农．电火花切割加工技术的现状和发展［Ｊ］．专家论坛，２００３，６．［３］狄士春，等．国外电火花线切割加工技术最新进展［Ｊ］．电加工与模具，２００３，３．［４］ＣＩＭＴ２００１特种加工机床评述组［Ｊ］．电加工与模具，２００１，３．［５］徐盛林．日本电火花加工技术的发展现状［Ｊ］．电加工与模具，２００１，３．［６］狄士春，于滨，赵万生，等．微细电火花切割加工技术的研究现状及

发展趋势［Ｊ］．航空精密制造技术，２００４，１．

ＲｅｓｅａｒｃｈＳｔａｔｕｓａｎｄＴｒｅｎｄｓｏｆＷＥＤＭ

ＧＵＯＪｕｎ－Ｊｉｅ１，２

（１．ＺｈａｎｇｊｉａｋｏｕＶｏｃａｔｉｏｎａｌＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＣｏｌｌｅｇｅ，ＺｈａｎｇｊｉａｋｏｕＨｅｂｅｉ０７５０００，Ｃｈｉｎａ；

２．ＨａｅｒｂｉｎＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ＨａｅｒｂｉｎＨｅｉｌｏｎｇｊｉａｎｇ１５０００１，Ｃｈｉｎａ）

Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＲｅｓｅａｒｃｈＳｔａｔｕｓｏｆＷＥＤＭａｒｅａｎａｌｙｓｅｄ，ｔｈｅｎｅｗｗｉｒｅｔｈｒｅａｄｉｎｇｓｙｓｔｅｍ，ａｕｔｏｍａｔｉｏｎａｎｄｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｃｅ，ｈｉｇｈｓｐｅｅｄｗｉｒｅｔｈｒｅａｄｉｎｇｃｕｔｔｉｎｇｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ｍｉｃｒｏ－ＷＥＤＭｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙａｎｄｓｏｏｎａｒｅｓｕｍｍａｒｉｚｅｄ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ＷＥＤＭ；ｗｉｒｅｔｈｒｅａｄｉｎｇｓｙｓｔｅｍ；ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｃｅ

（上接第１７８页）有着广阔的应用前景。高速铣削加工在模具制造中具有高效、高精度及可加工高硬材料的优势，在发达国家已经得到了广泛的应用。目前，我国高速切削技术还停留在较低的水平，高速铣削技术在模具工业中应用范围还不是很广，应用水平也有待提高。大力发展高速切削技术，不断深化和推广模具高速切削技术的运用，对提高我国模具制造业的整体水平将具有深远的意义。参考文献：

［１］李发致．模具先进制造技术［Ｍ］．机械工业出版社，２００３．

［２］张伯霖．高速切削技术及应用［Ｍ］．机械工业出版社，２００２．［３］金涤尘，宋放之．现代模具制造技术［Ｍ］．机械工业出版社，２０００．［４］盛晓敏，邓朝晖．先进制造技术［Ｍ］．机械工业出版社，２００３．［５］王敏杰，宋满仓．模具制造技术［Ｍ］．电子工业出版社，２００４．［６］杨庆东．现代模具制造的高速加工技术［Ｊ］．工具技术，２００５，２．［７］陈兴云．浅析模具高速加工技术［Ｊ］．模具技术，２００５，６．

［８］张伯霖．模具制造中的高速加工技术［Ｊ］，制造技术与机床，２００３，５．［９］陈光明．高速铣削与模具制造［Ｊ］．机床与液压，２００５，９．

［１０］王华侨．模具高速铣削加工技术及其数控编程实例应用［Ｊ］．模具

制造，２００５，３．

ＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎａｎｄＫｅｙＴｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓｏｆＤｉｅ＆ＭｏｕｌｄＨｉｇｈＳｐｅｅｄＭｉｌｌｉｎｇ

ＺＨＯＵＬｉ，ＬＩＡＮＬｉａｎｇ－Ｃｈｏｎｇ

（ＨｕｎａｎＢｉｏｌｏｇｙＥｎｇｉｎｅＥｌｅｃｔｒｏｎＰｏｌｙｔｅｃｈｎｉｃ，ＣｈａｎｇｓｈａＨｕｎａｎ４１０１２６，Ｃｈｉｎａ）

Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｉｓａｒｔｉｃｌｅｉｎｔｒｏｄｕｃｅｓｔｈｅｐｒｏｃｅｓｓｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆｈｉｇｈｓｐｅｅｄｍｉｌｌｉｎｇ．ａｎｄｉｔｓａｄｖａｎｔａｇｅｓｉｎａｐｐｌｙｉｎｇｉｎｄｉｅ＆ｍｏｕｌｄｍａｃｈｉｎｉｎｇ．Ｔｈｅｎｔｈｅｋｅｙｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓｏｆｄｉｅ＆ｍｏｕｌｄｈｉｇｈｓｐｅｅｄｍｉｌｌｉｎｇａｒｅｄｉｓｃｕｓｓｅｄ，ｆｒｏｍｓｕｃｈａｓｐｅｃｔｓａｓｔｈｅｔｏｏｌｍａｃｈｉｎｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅ，ｃｕｔｔｉｎｇｔｏｏｌｓ，ＣＡＭｓｙｓｔｅｍａｎｄｃｕｔｔｉｎｇｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ．

Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｈｉｇｈｓｐｅｅｄｍｉｌｌｉｎｇ；ｄｉｅａｎｄｍｏｕｌｄｍａｎｕｆａｃｔｕｒｅ；ｔｏｏｌｍａｃｈｉｎｅ；ｃｕｔｔｉｎｇｔｏｏｌｓ；ｐｒｏｃｅｓｓ

１７０