标题：中走丝电火花线切割
中走丝电火花线切割
中走丝,中走丝电火花线切割机（Medium-speed Wire cut Electrical Discharge Machining简写MS-WEDM），属往复高速走丝电火花线切割机床范畴，是在高速往复走丝电火花线切割机上实现多次切割功能，被俗称为“中走丝线切割”。  精密型中走丝线切割
中走丝概述
什么是中走丝线切割，中走丝电火花线切割机（Medium-speed Wire cut Electrical Discharge Machining简写MS-WEDM），属往复高速走丝电火花线切割机床范畴，是在高速往复走丝电火花线切割机上实现多次切割功能，被俗称为“中走丝线切割”。中走丝技术在这里指出，所谓“中走丝”并非指走丝速度介于高速与低速之间，而是复合走丝线切割机床，即走丝原理是在粗加工时采用高速（8-12m/s）走丝，精加工时采用低速（1-3m/s）走丝，这样工作相对平稳、抖动小，并通过多次切割减少材料变形及钼丝损耗带来的误差，使加工质量也相对提高，加工质量可介于高速走丝机与低速走丝机之间。因而可以说，用户所说的“中走丝”，实际上是往复走丝电火花线切割机借鉴了一些低速走丝机的加工工艺技术，并实现了无条纹切割和多次切割。中走丝技术在实践中得出，在多次切割中第一次切割任务主要是高速稳定切割，可选用高峰值电流，较长脉宽的规准进行大电流切割，以获得较高的切割速度。第二次切割的任务是精修，保证加工尺寸精度 。可选用中等规准，使第二次切割后的粗糙度Ra在1.4～1.7μm之间。 为了达到精修的目的，通常采用低速走丝方式，走丝速度为1～3m/s，并对跟踪进给速度限止在一定范围内，以消除往返切割条纹，并获得所需的加工尺寸精度。 第三次、第四次或更多次切割（目前中走丝控制软件最多可以实现七次切割）的任务是抛磨修光 ，可用最小脉宽（目前最小可以分频到1μs）进行修光，而峰值电流随加工表面质量要求而异，实际上精修过程是一种电火花磨削，加工量甚微，不会改变工件的尺寸大小。走丝方式则像第二次切割那样采用低速走丝限速进给即可。中走丝技术在加工过程中，多次切割还需注意变形处理，因为工件在线切割加工时，随着原有内应力的作用及火花放电所产生的加工热应力的影响，将产生不定向、无规则的变形，使后面的切割吃刀量厚薄不均，影响了加工质量和加工精度。因此需根据不同材料预留不同加工余量，以使工件充分释放内应力及完全扭转变形，在后面多次切割中能够有足够余量进行精割加工，这样可使工件最后尺寸得到保证。
中走丝发展
中国特有（除中国内地，没有任何国家和地区生产该类机床的厂家）的高速走丝电火花线切割机（WEDM-HS），由于结构简单、造价低、工艺效果好，加上使用过程消耗少，自上世纪六十年代末被研制成功之后就得到飞速发展，现已成为制造业中一种必不可少工艺装备。至2004年底，全国年产量已超过3万台，约占世界电火花线切割机总产量的70% 。中走丝技术在这里指出，但由于其加工质量问题未得到有效解决，而随着国外生产的低速走丝电火花线切割机（WEDM-LS）技术水平的不断提高，模具工业的发展，曾令中国人感到自豪的中国特有的WEDM-HS，如今却陷入难于发展的困境。已难于满足模具发展需要。 
为了满足用户需要，我公司在保留快速走丝线切割机床结构简单、造价低、工艺效果好、使用过程消耗少等特点的基础上，引用国际上精密模具加工设备的先进理念及慢走丝多次切割技术（即第一次切割用较大的电规准进行高速粗切割，然后用精规准和精微规准进行第二次、第三次甚至第四、五次切割，将加工表面逐级修光，以获得较理想的加工表面质量和加工精度），开发了能实现多次切割的智能化系统中速走丝电火花线切割机（WEDM-CS）。该机比快走丝更人性化，便捷化，适用范围更广。被越来越多的厂商所青睐。用户普遍反映这种线切割机的加工质量比较好。我公司生产的 “中速走丝”，不仅电极丝移动速度介于“高速”与“低速”之间，而且加工质量高于“高速走丝机”，并逼近低速走丝机。但由于中走丝是近几年才开始，所以很多对中走丝加工工艺还不熟悉。现结合多年的生产实践，针对中走丝切割机床编程与操作加工过程中所出现的问题及遇到的困难，总结了几点工艺处理方法和加工操作方案（仅供参考） 
值得注意的是，经过近几年的推广与普及，国内几乎所有生产高速走丝电火花线切割机床的厂家都在生产及销售中走丝，但最终表明不是所有的往复走丝电火花线切割机都能进行多次切割，或者说不是所有的往复走丝电火花线切割机采用多次切割技术后都能获得好的工艺效果。多次切割是一项综合性的技术，它涉及到机床的数控精度、脉冲电源、工艺数据库、走丝系统、工作液及大量的工艺问题，并不是简单地在高速走丝机上加上一套运丝变频调速系统即可实现的，只有那些制造精度高，并在诸方面创造了多次切割条件的往复走丝电火花线切割机才能进行多次切割和无条纹切割，并获得显著的工艺效果。中走丝技术中，因此我们的生产企业必须充分注意到这个问题，一定要按系统工程来做，真正把这一技术用好，把这一产品做好。如目前已有一些企业为进一步提高机床本体精度，X、Y坐标工作台采用了直流或交流伺服电机作驱动单元直接驱动滚珠丝杠，同时采用了带螺距补偿功能的全闭环控制，可以利用数控系统对机床的定位精度误差进行补偿和修正。在保证精度的前提下，减小因长期使用而导致的加工精度下降，延长机床的使用寿命。运丝系统方面采用特殊（大多数采用金刚石）电极丝保持器，保持电极丝的相对稳定，减小加工过程中电极丝的张力变化。冷却系统方面改变常用的粗放冷却方式，采取多级过滤并对介电常数等关键参数加以控制，确保精加工的顺利进行。控制软件方面提供开放的加工参数数据库，可以根据材料的质地、厚度、粗糙度等条件选择对应的加工参数。相信经过我们的努力，多次切割技术将会更加完善，往复走丝电火花线切割加工技术也将得到更好的应用和发展。
中走丝区别
中走丝也是电火花线切割机床的一种，工作原理是利用连续移动的钼丝（称为电极丝）作电极，对工件进行脉冲火花放电蚀除金属、切割成型。其走丝速度及工件质量介于快走丝和慢走丝之间所以叫做中走丝，准确的说：中走丝是快走丝的升级产品，所以也可以叫：能多次切割的快走丝，所以它的加工速成度接近于快走丝，而加工的质量也趋于慢走丝。走丝速度在1～12m/s之间，可以根据需要进行调节。 
具备多次切割功能（和慢走丝线切割工作原理相同）,在加工的时候，控制系统将根据编制程序自动调节加工参数（高频的脉宽、脉间、功率管数量及走丝速度），并且，在加工同时也可人为更改加工参数，进行适当调节。 
中走丝在保留快速走丝线切割机床结构简单、造价低、工艺效果好、使用过程消耗少等特点的基础上,引用国际上精密模具加工设备的先进理念及慢走丝多次切割技术(即第一次切割用较大的电规准进行高速粗切割,然后用精规准和精微规准进行第二次、第三次甚至第四、五次切割，将加工表面逐级修光,以获得较理想的加工表面质量和加工精度),该机比快走丝更人性化,便捷化,适用范围更广，不仅电极丝移动速度介于“高速”与“低速”之间，而且加工质量高于"高速走丝机",并逼近低速走丝机。所以中走丝给模具行业带了了一个革命，大大改善了原来快走丝加工质量差的弱点，同时很大程度上降低了模具制造的成本！中走丝--快走丝的价格，慢走丝的品质！
加工原理　　它主要用于加工各种形状复杂和精密细小的工件, 例如模具的凸模、凹模。它是在电火花穿孔、成形加工的基础上发展起来的。它不仅使电火花加工的应用得到了发展，而且某些方面已取代了电火花穿孔、成形加工。线切割机床已占电火花机床的大半。 
中走丝线切其工作原理: 绕在运丝筒上的电极丝沿运丝筒的回转方向以一定的速度移动，装在机床工作台上的工件由工作台按预定控制轨迹相对与电极丝做成型运动。脉冲电源的一极接工件，另一极接电极丝。在工件与电极丝之间总是保持一定的放电间隙且喷洒工作液，电极之间的火花放电蚀出一定的缝隙，连续不断的脉冲放电就切出了所需形状和尺寸的工件。 中走丝技术在这里指出，“中走丝”电火花线切割机比快走丝电火花线切割虽加工质量有明显提高，但它仍然属于高速走丝电火花线切割机的范畴，切割精度和光洁度仍与低速走丝机存在较大差距，且精度和光洁度的保持性也需要进一步提高。“中走丝机”具有结构简单、造价低以及使用消耗少等特点，因此也有其生存的空间，目前执行的标准仍然是高速走丝机的相关标准，因此生产企业在对用户的宣传上要注意，一定要实事求是。
中走丝加工条件
中走丝线切割加工能正常运行，中走丝技术指出必须具备下列条件： 
1. 钼丝与工件的被加工表面之间必须保持一定间隙，间隙的宽度由工作电压、加工量等加工条件而定。 
2. 电火花线切割机床加工时，必须在有一定绝缘性能的液体介质中进行，如煤油、皂化油、去离子水等，要求教高绝缘性是为了利于产生脉冲性的火花放电，液体介质还有排除间隙内电蚀产物和冷却电极作用。钼丝和工件被加工表面之间保持一定间隙，如果间隙过大，极间电压不能击穿极间介质，则不能产生电火花放电；如果间隙过小，则容易形成短路连接，也不能产生电火花放电。 
3. 必须采用脉冲电源，即火花放电必须是脉冲性、间歇性，图1中ti为脉冲宽度、to为脉冲间隔、tp为脉冲周期。在脉冲间隔内，使间隙介质消除电离，使下一个脉冲能在两极间击穿放电。
中走丝组成
中走丝线切割机床组成 
1．机床主体：床身、丝架、走丝机构、X—Y数控工作台 
2．工作液系统 
3. 高频电源：产生高频矩形脉冲，脉冲信号的幅值、脉冲宽度可以根据不同工作状况调节。 
4. 数控和伺服系统
中走丝应用
1．广泛应用于加工各种冲模。 
2．可以加工微细异形孔、窄缝和复杂形状的工件 
3．加工样板和成型刀具。 
4．加工粉末冶金模、镶拼型腔模、拉丝模、波纹板成型模 
5．加工硬质材料、切割薄片，切割贵重金属材料。 
6．加工凸轮，特殊的齿轮。 
7．适合于小批量、多品种零件的加工，减少模具制作费用，缩短生产周
加工处理　　中走丝线切割多次切割加工中工件余留部位的处理 
中走丝技术在调查中，得出随着世界范围内模具工业新技术、新材料和新工艺的发展，为了增强模具的耐磨性，人们广泛使用各种高强度、高硬度和高韧性的模具材料，这对提高模具的使用寿命极为有利，但它给电火花线切割工件余留部位加工后所带来的技术处理造成不便。来处理工件余留部位的加工问题，这样才能保证工件余留部位的表面质量和表面精度。特别是在塑料模、精密多工位级进模的生产加工过程中，能保证得到良好的尺寸精度，直接影响模具的装配精度、零件的精度以及模具的使用寿命等。由于加工工件精度要求高，因此在加工过程中若有一点疏忽，就会造成工件报废，同时也会给模具的制造成本和加工周期带来负面影响。对于高硬度、高精度和高复杂度、且加工表面为非平面的小工件来说，采用多次切割加工的方法处理工件余留部位的切割任务显得更为重要。
中走丝处理方法与技巧
对于线切割工件余留部位切割的多次加工，首先必须解决被加工工件的导电问题，因为在高精度线切割加工中，线电极的行走路线可能需要沿加工轨迹往复行走多次，才能保证被加工工件具有较高表面粗糙度和表面精度，这时线切割加工是靠工件余留部位起到导电作用以保障电加工正常进行。但在进行工件余留部位的切割加工时，若第一次切割即切下工件余留部位，将会导致被切割部分与母体分离，以致导电回路中断，无法进行继续加工，所以从线切割加工的条件性和延续性考虑，必须使工件余留部位即便在多次切割的情况下也能保持与母体之间正常导电的要求。 
为了实现上述目的，操作工人力图营造人为环境和条件来满足导电要求，即当工作人员在操作电火花线切割机遇到切割工件余留部位时，可采用在被切割部分和母体之间粘铜片和在切割间隙中塞铜片的处理方法来造成人为的定位条件和导电条件，使是火花加工得以继续进行，其具体做法与技巧如下： 
(1)在被切割部分与母体材料之间粘贴连接铜片。其目的是使工件余留部分在切割时与母体材料相连固定，保证线切割有良好的定位条件，从而保障工件有优异的加工质量，这可依照以下步骤进行： 
①首先根据加工工件的大小把薄铜片(厚度根据线电极情况和加工部位形状而定)剪成长条形，然后折叠，井保证折叠部分一长一短。 
②然后把铜片折叠的弯曲部分用小手锤锤平，并用什锦锉修理成楔形； 
③再把经以上处理的铜片塞到线电极加工所形成的缝隙里，同时在工件该部分的表面滴上502胶水(即环氧树脂瞬时快干胶)。 
由于切割时，电火花线切割机冲水使工件所受压力较大，若单纯用铜片塞紧来保证导电和固定，容易产生以下问题：(a)铜片塞得太松，担心固定不可靠、导电不稳定；(b)铜片塞得太紧，又担心损伤工件表面、破坏形位公差，所以采用502胶水来保证被切割部分与母体材料固定； 
④在将铜片塞进加工部位时，应注意是：用502胶水粘贴连接铜片时应远离工件余留部件处，以免502胶水渗到，造成绝缘。此外粘贴连接铜片的位置应考虑对称分布，且应保证同时塞紧，避免工件发生偏移，以致影响工件加工质量。保证被切割工件余留部位形状的正确性和精度的可靠性。 
(2)在被切割部分与母体材料之间填充导电铜片。把经折叠、剪齐、锤平和修锉的薄铜片填充在线电极加工形成的缝隙里，并使铜片和缝隙壁紧密贴合。填充此铜片的目的是为了导电，因为前面粘贴连接铜片时用了502胶水，而502胶水是不导电的。为了实现导电要求，故采用填充导电铜片的方法，填充导电铜片时同样应注意铜片的对称布置以及铜片应同时加紧，并且不能塞得过紧以免划伤工件的表面。不管是粘贴连接铜片还是填充导电铜缝隙的形状。都应该把小铜片制成圆弧形，而且还应该用金相砂布打磨被锤过的铜片表面，以保证铜片表面光滑以避免划伤工件已加工过的表面。 
在采用电火花线切割机加工高硬度、高精度和高复杂度的小型工件时,按照上述方法和步骤进行线切割加工中工件余留部位的精密切割,是一种行之有效的方法,它所提出的步骤和技巧，经济简便、实用可行,从而为改善和提高精密线切割加工的质量和效率探索出新的途径。
中走丝机床结论和展望
中走丝机床是我国独创的电加工机床，在模具制造及零件加工领域内有广泛的应用，在中低档市场中占有相当的分量。目前，中走丝机床如何发展是电加工行业十分关心的课题。我们必须吸取国外的成功经验，扬长避短，直接应用当今计算机技术的最新成果，尽快研制功能强大的基于PC的数控系统，从硬件上为中走丝机床的发展打下良好的基础；同时注意人工智能技术与高速走丝线切割机的结合，运用计算机软件技术来提高机床的性能。此外，加强机床本体的研究和开展多次切割工艺技术的应用，使机床的整体加工水平有一个较大的提高，不断增强高速走丝线切割机在市场上的竞争能力。在运用新技术、新工艺的同时，还必须重视对电火花线切割加工工艺规律进行深入细致的基础理论和实验研究，这也是一个非常重要的环节