双丝EDM线切割技术

david372

由于线切割技术的成本不断上升，因此，为了提高精密EDM线切割机械的性能和降低其生产成本，双丝切割技术诞生，并作为一种强有力的生产工具而得到应用。
& a4 ~; v' h9 x+ C. x对于很多模具企业而言，由于市场的快速发展一方面要想方设法降低生产成本，另一方面又要千方百计缩短加工时间。当他们在与时间和成本战斗时，另一个伙伴——机床制造企业正在努力地帮助他们提高产品质量、产量和产品的经济性。以EDM制造商为例，他们正在采取多种方法，努力降低用户的操作成本。这些主要体现在以下几个方面：
- F+ L% C1 Z9 a1.提高EDM脉冲电源的效率，降低设备整体能耗。
2.强调降低线切割电极丝的运行速度，开发新型放电加工工艺技术。
3.提高粗加工的加工精度，减少修切次数。
; c3 X( M8 a! S% |5 E9 H: B4.提高细丝（φ0.1mm以下）EDM黄铜电极丝的加工速度和加工精度，因为在某些应用领域，它们可以代替粗丝（φ0.2mm以上）加工。
+ q' j1 N. u4 K7 b' ~以上方法对于提高加工效率是非常有效的。此外，还可以将EDM线切割机床看作是加工中心，实现粗加工和精加工电极丝的自动互换，这样也可以达到提升效率和降低成本的目的。
满足小半径圆角加工
' i! y: i3 P8 z  Q$ ?7 c8 ]在对工件进行线切割加工时，应用双丝EDM线切割系统应首先使用粗丝，放电加工内部半径较大的轮廓，然后再自动地改换成较细丝进行小轮廓及精加工，并完成小半径圆角部分的加工（图1）。
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图1  粗丝切割方法不能满足小半径加工的要求
5 P! r: ]6 ?: o从图2中可以看到，采用双丝切割技术，在节约费用方面的好处是显而易见的。通常，这一零件只能全部采用φ0.1mm的电极丝进行加工，这种加工方法耗费大量时间，并且在普通的EDM机床上转换不同直径的电极丝，耗时且非常麻烦，难以保证加工精度。

1 }3 `8 h0 f& R图2 采用双丝线切割技术可节约加工时间
; S: \2 g5 r6 k% _满足多形状加工要求
5 k& m/ B4 \) O  Q* e: f: W$ I+ |5 o许多零件的内部轮廓和外部轮廓要求采用EDM机床进行加工。如图3所示的应用领域，该工件内部和外部的多处细小部位具有较小半径的圆角，如果在普通的EDM机床上进行加工，至少可以采用两种方法解决这一工件的加工问题：
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: x7 I  }: B, D( ^2 q: C0 ^- L图3  采用不同直径的线切割技术可以加工多种零件
9 s% D! W& [( S) B1.采用细丝加工完成外部轮廓和内部轮廓。
2.采用细丝切割内部轮廓，然后用手工更换成粗丝，完成外部轮廓的切割加工。采用这一工艺也许可以达到较快的切割速度，但是会因为更换电极丝而损失时间，而且也会因换丝而增加费用。在大部分EDM机床上，更换电极丝是一个很费时间的过程，而且在实际更换过程中，电极丝的导向位置还需要重新调整。
# C' c8 [+ V4 D; t6 n4 j* i9 e4 y5 |如果采用双丝EDM机床（图4），则可以使用另外一种不同的加工方法进行加工：首先，如果需要加工的部位足够小，则可先用粗丝对其内部轮廓进行无芯切割。然后，利用双丝加工系统自动将电极丝转换成细丝，对内部轮廓进行精切割加工。最后，再更换成粗丝，完成零件的外部轮廓加工。

图4  FI2050TW精密数控线切割机床
这里特别要注意的是：由于电加工过程中，电极丝的导向位置可能会发生一些变化，因此，在对细小部位进行高精度加工时，如果要使用两种不同直径的电极丝，那么操作人员必须在放电加工前，对每一电极丝的位置进行验证（该过程可自动执行）。此外，在加工较大的零件时，如为了避免工件在放电加工过程中材料变形而引起定位不准确，可以先使用粗丝对工件外部轮廓进行粗加工，然后再开始对内部轮廓进行加工。
充分发挥电极丝性能的优势
5 R7 W# n0 V  g* r) {* X. j随着电极丝材料成本的不断上涨，双丝EDM切割系统的优势将越来越明显。因为，使用双丝EDM系统加工工件，可以先使用高性能镀锌电极丝方便地完成粗加工任务，然后再自动更换成比较经济的黄铜电极丝进行精加工操作。这样，采用两种电极丝相结合的方法，可以充分利用镀锌电极丝加工速度的优势。
采用三种不同方法切割同一个具有高精度和高表面粗糙度要求的60mm工具钢工件，其加工结果如表所示。在这一应用领域中，采用两种不同的电极丝，其所节约的费用是非常明显的。
表  采用三种不同线切割方法加工60mm工具钢工件
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始终保持完美的加工质量
3 y, s/ C0 H: l8 }# _此外，还有些双丝EDM系统能够使工件的表面粗糙度达到Ra0.05μm的水平。为了达到这样的表面粗糙度水平，必须采用优质镀锌电极丝加工。但是，这种φ0.2mm的优质镀锌电极丝价格通常比黄铜电极丝高出60%，为了降低运行成本，在粗加工时可采用黄铜电极丝，而精加工时则采用镀锌电极丝。这样使用粗丝对大厚度工件进行细丝无法实现的粗加工，再使用细丝进行最后的精加工，可以使精加工切割中应用的高价电极丝得到有效利用。
/ C( s. Y$ A& E8 D6 ^+ e实现上述加工的前提需要机床具有很高的自动化程度，FI2050TW机床的前部可以安装两卷＜8kg的电极丝（图5），后部可以安装一卷16kg或25kg的电极丝。这样双丝系统使得机床从一卷丝自动的换到另一卷丝。

图5  FI2050TW机床采用双线数字控制技术
结语
( l8 C; N* o; ?( w5 {: G# Q双丝EDM系统所具备的自动换丝能力非常适合于多直径电极丝加工应用领域。随着电极丝成本的不断上涨，为了提高精密EDM线切割机械的性能并降低其生产成本，人们普遍认为双丝切割技术可以作为一种强有力的生产方式而被推广使用。
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