電火花線切割加工（WEDM）的切割速度與加工表面質(zhì)量是一對矛盾，在一次切割過程中既想獲得很高的切割速度，又要獲得很好的加工表面質(zhì)量是十分困難的。低速走絲電火花線切割加工（LS－WEDM）具有很高的綜合工藝水平，也不是一次切割而達到工藝指標(biāo)的，而是采用了多次切割工藝，即*次切割用較大的脈沖能量和電流加工，以獲得較高的切割速度，此時并不過地要求加工表面質(zhì)量如何；
 

　　第二次和第三次切割時，則用精協(xié)作單位和精微加工標(biāo)準逐級修光，以獲得理想的加工頊質(zhì)量和加工精度。高速走絲電火花線切割加工（HS－WEDM）則因其自身特點及設(shè)備條件的限制，多次切割工藝至至今無法推廣應(yīng)用，致使它的綜合工藝水平遠遠低于LS－WEDM的工藝水平。為此，廣大科技工作者曾進行過大量的實驗研究，得出的結(jié)論是：HS－WEDM采用多次切割不僅是必要的，而且是可能的，但必須具備以下條件：

　?、侔磭矣嘘P(guān)標(biāo)準控制機床的制造精度和走絲系統(tǒng)的穩(wěn)定性，并采取必要措施控制電極絲的空間形位變化；

　?、陂_發(fā)出適用于多次切割的高頻脈沖電源；

　?、凵钊胙芯慷啻吻懈罟に?，確定脈沖參數(shù)、加工軌跡補償量及電及絲移動方式和速度等。

　　1、控制電極絲空間形位變化的措施

　　電火花線切割加工中，電極絲在放電力的作用下必然會發(fā)生空間形位變化莫測，使放電點滯后于進給方向的支撐點。

　　為了控制電極絲的空間形位變化，可采用下述方法：

　　增大電極絲的張力，并使支點盡量×近工件上下表面。由于高速走絲電火花線切割機沒有張力控制裝置，增加電極絲的張力通常是通過適當(dāng)增加繞絲預(yù)緊力和在切割過程中收緊電極絲來實現(xiàn)?，F(xiàn)在也有人采用恒張力機構(gòu)，雖有一定效果，但由于恒張力機構(gòu)的響應(yīng)速度較慢，走絲系統(tǒng)的瞬間干擾所引起的張力變化難以及時地被恒張力機構(gòu)排除，電極絲的瞬間形位變化仍難以控制，加上這種恒張力機構(gòu)較為復(fù)雜，使用不太方便，生產(chǎn)實踐中很少采用。

　　采用紅寶石擋絲裝置。此方法不僅可限制電極絲的偏移和抖動，而且還可縮短導(dǎo)向支點與工件表面之間的實際距離，對穩(wěn)定電極絲的空間位置有明顯作用。但由于紅寶石在加工過程中磨損嚴重，故使用壽命不長采用高耐用消費品磨性導(dǎo)向裝置。該裝置采用了高耐磨聚晶金剛石制成的孔徑與電極絲直徑相差0.02MM的導(dǎo)向器。使用該導(dǎo)向裝置后電極絲的空間形位變化受到明顯限制，可顯著提高加工精度和加工表面質(zhì)量。且聚晶金剛石硬度高、耐磨性好，使用壽命較長。在小錐度（《＝3度）切割加工情況下，一套高耐磨性導(dǎo)向裝置使用半年之后，仍對電極絲的形位變化有良好的控制作用，為HS－WEDM采用多次切割工藝創(chuàng)造了良好的條件。

　　2、高頻脈沖電源的改造

　　以往的HS－WEDM所用的高頻脈沖電源是基于一次切割工藝而設(shè)計，既要獲得較高的切割速度，又要保證加工表面質(zhì)量不能太差，即在加工表面粗糙度RA《＝2.5UM的情況下，有較高的切割速度，高頻電源的脈沖寬度在4—40US范圍內(nèi)，脈沖參數(shù)變化范圍較小，而多次切割則不同，在進行*次切割時要求切割速度必須穩(wěn)定在100MM平方／MIN以上，而不太計較加工表面粗糙度的高低，重點是加工穩(wěn)定及較低的電極損耗。第二次和第三次修光，則希望能獲得較理想的加工表面質(zhì)量。為此，對高頻脈沖電源進行了下述改造：成倍提高脈沖峰值電流，控制單個脈沖放電能量和脈沖電流上升率，使其加工速度和加工穩(wěn)定性大幅度提高，電極絲的絲徑損耗控制在切割50000MM平方后小于0.02MM。第二次切割應(yīng)使加工表面的質(zhì)量在*次基礎(chǔ)上提高一倍，由于此刻還有較大的加工余量，仍需講究切割速度；所設(shè)定的脈沖參數(shù)能保證加工表面粗糙度RA在1.4—1.7UM范圍內(nèi)。第三次是加工表面修光，要求設(shè)置精微加工回路，以獲得理想的加工表面質(zhì)量。為此將脈寬降到1UM以下，保證有一定能量輸出，以保證修光速度。

　　3。多次切割工藝的研究

　　3.1*次切割

　　*次切割的主要任務(wù)是高速穩(wěn)定切割。各有關(guān)參數(shù)選取用原則如下：

　?。?）脈沖參數(shù)：應(yīng)選用高峰值電流大能量切割，采用分組脈沖和脈沖電源逐個增大方法，控制脈沖電流上升率，經(jīng)獲得更好的工藝效果。

　?。?）電極絲中心軌跡的補償量F：

　　F＝δ＋1／2ΦD＋⊿＋S

　　式中：F為補償量，MM；

　　δ為*次切割時的平均功放電間隙，MM；

　　ΦD為電極絲直徑，MM；

　　⊿為給第二次切割留的加工余量，MM；

　　S為精修余量，MM。

　　在高峰值電流加工的情況下，放電間隙δ約為0.02UM，精修余量S甚微，約為0.005UM；而加工余量⊿則取決于切割后的加工表面粗糙度。在我們試驗及應(yīng)用的條件下，*次切割的加工表面粗糙度一般控制在RA《＝3.5MM，再考慮到往復(fù)走絲切割條紋的影響，⊿≈2X（5X0.0035）＝0.035MM。這樣，補償量F應(yīng)在0.05—0.06UM之間，選大了會影響第二次切割的速度，選小了又會在第二次切割時難以消除*次切割留下的換向條紋痕跡。

　?。?）走絲方式：采用整個貯絲筒的繞絲長度全程往復(fù)走絲，走絲速度8M／S。

　　3.2第二次切割第二次切割的主要任務(wù)是修光。各有關(guān)參數(shù)選用如下：

　?。?）脈沖參數(shù)：要達到修光的目的，就必須減少脈沖放電能量，但放電能量太小，又會影響第二次切割的速度，在兼顧加工表面質(zhì)量及切割速度的情況下，所選用的脈沖參數(shù)應(yīng)使加工質(zhì)量提高一級，即第二次切割的表面質(zhì)量要達到RA《＝1.7UM，減少脈沖能量的方法主要靠減少脈寬，而脈沖峰值電流不宜太小。

　?。?）電極絲中心軌跡線的補償量F：：由于第二次切割是精修，此時的放電間隙很小，僅為0.005—0.007MM，第三次切割所需的加工余量甚微，只有幾微米，二者加起來約為0.01MM。這樣，此時的補償量F約為1／2ΦD＋0.01MM即可。

　　（3）走絲方式：為了達到修光的目的，通常以降低絲速為實現(xiàn)，降低絲速雖可減少電極絲的抖動，但往復(fù)切割條紋仍難避免。采用某短程往復(fù)走絲切割，并對進給速度進行限制之后，可以在第二次切割后基本消除往返切割條紋，加工表面粗糙度RA在1.4—1.7UM范圍內(nèi)。

　　3.3第三次切割第三次切割的主要任務(wù)是精修，以獲得較理想的加工表面質(zhì)量。

　?。?）脈沖參數(shù)：應(yīng)采用精微加工脈沖參數(shù)，脈沖寬度T0.2《＝1UM，并采取相應(yīng)的對策，克服線路寄生電容和寄生電感影響，保證精微加工時的放電強度。

　?。?）電極絲中心軌跡線的補償量。由于此時的放電間隙很小，只有0.003MM左右，補償量F主要取決于電極絲直徑，設(shè)精修時電極絲為ΦD，則F＝1／2ΦD＋0.003MM。

　?。?）走絲方式：由于第二次切割后留下的加工余量甚微（⊿《＝0.005MM），如何保證在第三次切割過程中能均勻精修，是一個技術(shù)難題。首先應(yīng)保證電極絲運行穩(wěn)定。以前的做法是將絲速降到1M／S以下，這固然可以大幅度減少電極絲振動，獲得良好的工藝效果，但常常會出現(xiàn)加工不穩(wěn)定的現(xiàn)象，極易受工作液污染程度及其粘度影響，嚴重時甚至還會使人感到無法正常精修?？紤]到工作液要求電極絲與工作之間需要有相對運動速度，在6M／S的情況下采用超短程往復(fù)走絲方式，使每次往復(fù)切割長度控制在三分之一電極絲半徑范圍內(nèi)，并限制其加工過程的zui高進給速度，結(jié)果獲得了很好的工藝效果。利用這種方法在不同機床上由不同操作人員進行三次切割，均能獲得RA《＝1UM，且加工表面光澤無條紋的效果。

　　4、多次切割工藝應(yīng)用略。

　　多次切割試驗研究及應(yīng)用情況表明，只要高速走絲電火花線切割機的制造精度符合國家有關(guān)標(biāo)準，并附有良好的導(dǎo)向裝置及選擇合適的精微修光脈沖參數(shù)，就可進行多次切割加工，其中如何保證第三次切割時的精修穩(wěn)定性是進行多次切割的關(guān)鍵技術(shù)之一。

　　為了便于廣大用戶實際使用，在進一步研究與完善的基礎(chǔ)上，我們計劃將上述研究的多次切割工藝方法及其工藝參數(shù)的選擇設(shè)計成一個對獨立的軟件模塊，促進高速走絲電火花線切割加工多次切割工藝的推廣應(yīng)用，提升富有我國特色的高速走絲電火花線切割加工的綜合工藝水平。