現(xiàn)代交流伺服系統(tǒng)在電火花線切割機(jī)床中的應(yīng)用
電火花線切割加工是一種用線狀電極作工具的電火花加工方法。其特點(diǎn)是電極絲做單向低速走絲運(yùn)動(dòng)，工件相對(duì)電極做X、y方向的任意軌跡運(yùn)動(dòng)。x、y向運(yùn)動(dòng)可以由靠模、光電跟蹤、數(shù)字控制等手段來實(shí)現(xiàn)。如果電極絲再做某些輔助運(yùn)動(dòng)，還可以切割帶斜度的復(fù)雜工件。
電火花線切割加工機(jī)床分為單向低速走絲運(yùn)動(dòng)(WEDM～LS)和往復(fù)高速走絲運(yùn)動(dòng)(wEDM—HS)兩種。后者是我國首創(chuàng)出來的加工方式，但由于一些技術(shù)尚待解決，產(chǎn)品加工精度不高，應(yīng)用受到限制。而國內(nèi)外大量應(yīng)用的是前者單向低速走絲方式。下面所述內(nèi)容也是對(duì)此而言的。
電火花線切割加工是非常復(fù)雜的過程，其微觀過程尚需深入研究�，F(xiàn)在，將概括地介紹其基本原理。
電火花線切割機(jī)床是一種具有代表性的電加工方法，屬于物理加工，其基本原理是以電能方式把金屬熔融后再除去的一種加工方法，這與金屬切削的直接機(jī)械接觸的機(jī)械加工方法不同。線切割是以一根直徑為0．02～0．3mm的金屬線(鎢絲或鎢鉬合金絲或黃銅合金絲)為電極，貫通工件切割加工，放電電極放置在液體中，加工亦在液體(去離子水和乳化液)中進(jìn)行。它主要用于各種形狀的沖模、擠壓模、粉末冶金模、彎曲模、塑壓模等通常帶錐度的模具，適合于加工細(xì)微復(fù)雜形狀的精密工件和難于用金屬切削加工的特殊材料與異形零件。它為試制新產(chǎn)品、模具制造、微制造業(yè)開辟了廣闊前景。
電火花線切割加工時(shí)，電極絲和工件之間進(jìn)行脈沖放電。電極絲接脈沖電源的負(fù)極，工件接脈沖電源的正極。當(dāng)來一個(gè)脈沖時(shí)，在電極絲和工件之間便產(chǎn)生一次火花放電，在放電通道的中心區(qū)溫度瞬時(shí)可高達(dá)10000°c以上。高溫使工件的金屬熔化，甚至有少量氧化。高溫也使得電極絲和工件之間的工作液部分產(chǎn)生氣化。這氣化后的工作液和金屬蒸汽瞬時(shí)迅速膨脹，并且?guī)в斜ǖ奶匦浴＿@種熱膨脹和局部微爆，就拋出熔化了和氣化了的金屬材料，從而實(shí)現(xiàn)了對(duì)工件材料的電蝕切割加工。
必須注意到，所有的電火花線切割加工工藝都是在機(jī)床上實(shí)施的。因此電火花線切割精度與機(jī)床的性能水平有很大關(guān)系。機(jī)床由床身、X-y坐標(biāo)工作臺(tái)、運(yùn)絲機(jī)構(gòu)、絲架、工作液箱和夾具等組成。電火花線切割機(jī)床的原理框圖如圖9—13所示．
電火花線切割機(jī)床最終是通過x—y坐標(biāo)工作臺(tái)與電極絲間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)來實(shí)現(xiàn)加工的。每個(gè)坐標(biāo)方向都由交流伺服電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)運(yùn)動(dòng)，在電動(dòng)機(jī)軸端都裝有光電編碼器，分別取出速度和位置信號(hào)構(gòu)成速度環(huán)和位置環(huán)，對(duì)X一y工作臺(tái)在X方向和y方向進(jìn)行連續(xù)二坐標(biāo)控制。通過合成運(yùn)動(dòng)可獲得各種平面圖形曲線軌跡。為保主工作臺(tái)的定位精度和靈敏度，必須有良好的機(jī)械傳動(dòng)。要求伺服進(jìn)給系統(tǒng)能完成軌跡控制，保證電極絲相對(duì)于工件按預(yù)定的軌跡運(yùn)動(dòng)，切割出加工零件的輪廓；保證_電極絲相對(duì)工件的速度與工件蝕除速度基本同步，故要對(duì)進(jìn)給速度能夠快速修正調(diào)整。在整個(gè)工作過程中，電極周圍的液體靠泵的動(dòng)力進(jìn)行循環(huán)，而切割加工按數(shù)控程序進(jìn)行。
加工精度與加工條件、工件材料、切割線材料等多種因素有關(guān)，采用交流伺服系統(tǒng)控制的電火花切割后，尺寸精度可達(dá)±(1～5)μm，表面粗糙度Ra O.1-O.5μm，低速時(shí)走絲速度0．01～0．25 rn／s，加工速度可達(dá)80mm的2次方／min。為了進(jìn)一步提高進(jìn)給精度，可以采用永磁直線伺服電動(dòng)機(jī)直接驅(qū)動(dòng)方式。
在線切割加工過程中，電極絲本身沿自身軸線做走絲運(yùn)動(dòng)，產(chǎn)生電火花放電時(shí)，作為工具的電極絲本身也會(huì)有損耗。只有保證電極絲以一定的速度走絲，使參與放電加工過的電極絲快速離開放電區(qū)，后續(xù)新絲補(bǔ)充進(jìn)入其中。放電區(qū)的電極絲就這樣地不斷更新，同時(shí)要求電極絲與工件之間實(shí)現(xiàn)間隙檢測(cè)與控制，保證電極絲直徑不變，保持一定的張力，才能保證加工精度。所以系統(tǒng)要有交流伺服電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的恒張力控制系統(tǒng)，以保持電極絲運(yùn)動(dòng)的平穩(wěn)性。
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