影响高性能线切割加工的加工变量

在过去的十年中，许多大大小小的公司都将线切割技术作为一种可行的制造工艺。今天，一些电火花加工制造商在广告中吹嘘使用大直径涂层电线的第一次切割速度超过40英寸/小时，这与20世纪80年代的12英寸/小时或20世纪90年代初的20英寸/小时相差甚远。事实上，据报道线切割机床每小时超过52英寸!为了达到这些速率，需要一个大的(。014”O)电缆取代了电线，消耗品的使用量增加了3:1。

虽然加工速度已经有所提高，但初始(粗加工)操作的准确性和精密度将决定生产高质量零件所需的精加工撇脂切割的数量。从逻辑上讲，随着加工速度的提高，消耗品和易损件的使用也会增加。可能比这些消耗品在高速加工(HSM)中使用的成本更重要的是它们导致的维护停机时间．导线导轨和触点，DI树脂和过滤器都以更快的速度消耗。更高的维护可以预期，这也将导致一些机器停机。虽然今天的电火花加工速度令人印象深刻，但它并不是影响高性能线材电火花加工的唯一因素。影响线切割加工速度的加工变量有很多。

电火花加工的因素

可靠性

与单纯的切削速度相比，可靠性对机器吞吐量和生产率的影响更大。线切割的本质和控制(线切割)刀具所需的系统对机器性能至关重要。较高的冲洗压力和优质电线(电极)都对机器性能和切割速度产生了影响。更快的加工速度导致需要更坚固、更刚性的机器结构和工具。

线类型

电线的类型也会影响整体成本和性能。标准黄铜电线比任何其他类型的电线使用更多-高达80%的利润率。更重要的是总时间，因为它关系到零件质量!当使用标准0.010“O黄铜电线时，您可以期望一致，可靠的电线电火花切割速度约为18至20英寸/小时。不幸的是，电火花加工过程会产生微小的芯片和碎片，这可能会对传输系统的可靠性产生不利影响。因此，电火花线切割机需要比任何其他传统机床更多的维护。

高级涂层电线为某些类型的应用提供了增强的性能，高磨损部件和消耗品(包括触点、过滤器、树脂和导向器)造成的总体运营成本都将对底线产生影响。有涂层的电线比没有涂层的黄铜加工得快。外层涂层融化迅速冷却导线和增加火花间隙的大小，提供更好的冲洗(见图1)．有些金属丝的光洁度可能比黄铜更好。了解哪种电线用于您的特定应用程序将有助于使您有利可图。

按磅出售，电火花线材的价格在3美元/磅之间。铜价涨至12美元/磅。用于高级电线。表1给出一个可用于计算运营成本的电线消耗示例。

重要的是要将正确的工具与应用程序相匹配。同样重要的是防止你的钱白白浪费。显然，数控机床的盈利能力比几美元的线材更有价值，当然，除非线材只是被浪费了。根据使用的电线不同，每小时的几美元可以转化为一年数千美元。

线指导

原始设备制造商在其线切割机床上使用的导线器有两种类型。圆形或甜甜圈线导轨被许多电火花加工制造商使用，在加工较大的锥体时可以提供轻微的优势。圆线引导系统可能有助于在较大的锥度角(大于15')中产生更好的完成效果。圆形导轨需要一些间隙(~ 0.0002”或更大)的导轨，以便正常工作。这个间隙是将导线穿过导轨所必需的。

然而，一些制造商由于非常特殊的原因在他们的系统上使用v型导线器。v型导轨在电火花加工环境中的最大优势之一是它们为自动穿线提供的可靠性。类似于精密V型块，V型导轨提供三点接触的精度。虽然维护需求差异很大，但维护使用v型导向系统的AWT系统所需的停机时间通常每周不到10分钟。由于V型导轨的特性，自动穿线更加简单可靠。

只需短短几分钟即可轻松清洗，维护v型导线器所需的时间要短得多。此外，它们可以在不从机器上取下的情况下进行清洁，不需要额外的清洁设备或硬件。切割的碎片和金属丝屑对V型导轨没有影响。最后，尽管导轨寿命各不相同，但V型导轨寿命更长，因此每小时成本和停机时间更低。事实上，这种类型的指南通常可以提供多年的准确服务。

保持高精度

虽然传统的加工力没有遇到，线切割机床必须承受其他力。例如，较低的头部悬挂在从柱子延伸出来的手臂的末端。这种下臂必须构造良好，以承受粗加工过程中使用的极端冲洗压力。随着加工速度的提高，精度和表面光洁度可能会受到不利影响。更换磨损部件和一般维护的总停机时间也会增加，更不用说导线本身的总消耗了。

当我们观察所有电线电火花的基本结构时，很明显，电线导轨的位置，特别是在下臂，可以受到这些较高的冲洗压力的影响。这会影响导线在火花间隙中的位置。更坚固的机械结构能够更好地承受更高的冲洗压力，实际上可能有助于提高加工速度。

电线电火花加工的精度可能受到组成整个系统的组件的总和的影响。数控控制，伺服驱动和反馈系统显然是重要的。但是，是什么使机床精确呢?不幸的是，在谈论电火花时，机器设计和构造很少成为讨论的话题。机器重量，滚珠丝杠直径和结构不被认为是重要的。然而，机床重量将直接影响机床的增长速度。无论采用何种反馈方法，热膨胀也会对加工精度产生不利影响，甚至更重要的是对重复性产生不利影响。

真正高效的关键

复杂的电线传输系统和自动穿线机(AWT)两者都对性能有直接影响(见图2)．由于电火花线切割中使用的电线小而灵活，不超过人类头发的两倍(0.008“到0.010”O)，在长时间内可靠地穿线而不进行广泛的维护一直被认为是一个问题。然而，就最终用户的实际盈利能力而言，线切割机最重要的特点是AWT-一个可靠的AWT系统可以每周、每月和每年增加许多小时的可用机器时间。AWT可以根据重要性而不是切割时间的长短来更有效地调度线切割机床上的工作。大多数awt使用高压水射流作为上、下导轨之间的主要导线传输系统。整个运输系统必须按照制造商的建议进行维护。导线类型、射流的复杂性、切割系统、驱动滑轮和张紧都对可靠性和性能有影响。

根据您的应用程序，当有可能时在夜间、周末和节假日无人值守的环境下操作，每年获得数百个加工小时是现实的．一般来说，AWT本身可以将您在线机上的投资回报率提高2到3:1。事实上，一个高可靠性的加工系统，在持续的基础上运行将优于一个不太可靠的系统高速切割。未能正确维护这一宝贵的机器功能将导致损失的生产时间和金钱。

操作方便

易用性和更友好的用户界面对用户来说变得至关重要。新的基于windows的控件提供了许多增强的功能，旨在使操作人员的生活更轻松。新的触摸屏控制与许多内置的例程优化线材电火花加工的设置和操作简化了机器操作，提高了可靠性，从而提高了整体吞吐量。由于作业人员需要学习的屏幕更少，因此学习曲线也大大缩短。此外，这也减少了训练所需的时间。平均而言，这些新型CNC控制将安装和零件加工时间提高了20%至30%，使操作员能够执行其他任务。

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利用EDM

新的机器技术和电火花线材正在帮助提高机器性能，在正确的应用下，切割速度，使生产零件的速度比以往任何时候都要快。导线电极的更精确控制和各种自适应伺服技术减少了生产精确零件所需的修整通道数。

高速切削不一定转化为盈利能力;应该根据应用程序的需求对其进行评估。新的EDM机会每天都在出现。充分利用这些机会会挑战你的创造力。重要的是要根据应用程序的需要自行决定什么是最有意义的。