第一節(jié) 產(chǎn)品定義及發(fā)展歷程

1、定義

電火花線切割加工（簡稱WEDM），有時(shí)又稱線切割。其基本工作原理是利用連續(xù)移動(dòng)的細(xì)金屬絲（稱為電極絲）作電極，對工件進(jìn)行脈沖火花放電蝕除金屬、切割成型。它主要用于加工各種形狀復(fù)雜和精密細(xì)小的工件，例如沖裁模的凸模、凹模、凸凹模、固定板、卸料板等，成形刀具、樣板、電火花成型加工用的金屬電極，各種微細(xì)孔槽、窄縫、任意曲線等，具有加工余量小、加工精度高、生產(chǎn)周期短、制造成本低等突出優(yōu)點(diǎn)，已在生產(chǎn)中獲得廣泛的應(yīng)用，目前國內(nèi)外的電火花線切割機(jī)床已占電加工機(jī)床總數(shù)的60％以上。

2、發(fā)展歷程

自1956年前蘇聯(lián)生產(chǎn)出第一臺(tái)電火花線切割機(jī)床至今已有50多年。在此期間無論國外還是國內(nèi)電火花線切割加工都經(jīng)歷了巨大的變化。從最初的靠模電火花線切割機(jī)床，到光電控制電火花線切割機(jī)床，到數(shù)控電火花線切割機(jī)床以及一系列加工技術(shù)、工藝方法的改進(jìn)，使得電火花線切割加工已成為目前應(yīng)用最為廣泛的特種加工方法。并愈來愈引起人們的關(guān)注和重視。

第二節(jié) 產(chǎn)品特點(diǎn)及應(yīng)用領(lǐng)域 分析

1、特點(diǎn)

1）數(shù)控線切割加工是輪廓切割加工，勿需設(shè)計(jì)和制造成形工具電極，大大降低了加工費(fèi)用，縮短了生產(chǎn)周期。

2）直接利用電能進(jìn)行脈沖放電加工，工具電極和工件不直接接觸，無機(jī)械加工中的宏觀切削力，適宜于加工低剛度零件及細(xì)小零件。

3）無論工件硬度如何，只要是導(dǎo)電或半導(dǎo)電的材料都能進(jìn)行加工。

2、應(yīng)用領(lǐng)域

數(shù)控線切割加工已在生產(chǎn)中獲得廣泛應(yīng)用，目前國內(nèi)外的線切割機(jī)床已占電加工機(jī)床的60％以上。數(shù)控線切割加工出的多種表面和零件。

第三節(jié) 產(chǎn)業(yè)鏈概述

一、在產(chǎn)業(yè)鏈中的位置

產(chǎn)業(yè)鏈?zhǔn)且粋€(gè)包含價(jià)值鏈、企業(yè)鏈、供需鏈和空間鏈四個(gè)維度的概念。產(chǎn)業(yè)鏈的上游產(chǎn)業(yè)指處在整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈的開始端，提供原材料和零部件制造和生產(chǎn)的 行業(yè) 。而電火花數(shù)控線切割機(jī)床作為常用切割機(jī)床，應(yīng)用廣泛，其屬于中下游產(chǎn)業(yè)。

二、相關(guān) 行業(yè) 簡述

隨著電子信息技術(shù)的發(fā)展，世界機(jī)床業(yè)已進(jìn)入了以數(shù)字化制造技術(shù)為核心的機(jī)電一體化時(shí)代，其中數(shù)控機(jī)床就是代表產(chǎn)品之一。數(shù)控機(jī)床是制造業(yè)的加工母機(jī)和國民經(jīng)濟(jì)的重要基礎(chǔ)。它為國民經(jīng)濟(jì)各個(gè)部門提供裝備和手段，具有無限放大的經(jīng)濟(jì)與社會(huì)效應(yīng)。目前，歐、美、日等工業(yè)化國家已先后完成了數(shù)控機(jī)床產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程，而中國從20世紀(jì)80年代開始起步，仍處于發(fā)展階段。

“十五”期間，中國數(shù)控機(jī)床 行業(yè) 實(shí)現(xiàn)了超高速發(fā)展。其產(chǎn)量2001年為17521臺(tái)，2002年24803臺(tái)，2003年36813臺(tái)，2004年51861臺(tái)，2004年產(chǎn)量是2000年的3.7倍，平均年增長39％；2005年國產(chǎn)數(shù)控機(jī)床產(chǎn)量59639臺(tái)，接近6萬臺(tái)大關(guān)，是“九五”末期的4.24倍。“十五”期間，中國機(jī)床 行業(yè) 發(fā)展迅猛的主要原因是市場需求旺盛。固定資產(chǎn)投資增速快、汽車和機(jī)械制造 行業(yè) 發(fā)展迅猛、外商投資企業(yè)增長速度加快所致。

2006年，中國數(shù)控金切機(jī)床產(chǎn)量達(dá)到85756臺(tái)，同比增長32.8%，增幅高于金切機(jī)床產(chǎn)量增幅18.4個(gè)百分點(diǎn)，進(jìn)而使金切機(jī)床產(chǎn)值數(shù)控化率達(dá)到37.8%，同比增加2.3個(gè)百分點(diǎn)。此外，數(shù)控機(jī)床在外貿(mào)出口方面亦業(yè)績驕人，全年實(shí)現(xiàn)出口額3.34億美元，同比增長63.14%，高于全部金屬加工機(jī)床出口額增幅18.58個(gè)百分點(diǎn)。

2007年，中國數(shù)控金切機(jī)床產(chǎn)量達(dá)123,257臺(tái)，數(shù)控金屬成形機(jī)床產(chǎn)量達(dá)3,011臺(tái)；國產(chǎn)數(shù)控機(jī)床擁有量約50萬臺(tái)，進(jìn)口約20萬臺(tái)。

2008年10月，中國數(shù)控機(jī)床產(chǎn)量達(dá)105,780臺(tái)，比2007年同比增長2.96％。

長期以來，國產(chǎn)數(shù)控機(jī)床始終處于低檔迅速膨脹，中檔進(jìn)展緩慢，高檔依靠進(jìn)口的局面，特別是國家重點(diǎn)工程需要的關(guān)鍵設(shè)備主要依靠進(jìn)口，技術(shù)受制于人。究其原因，國內(nèi)本土數(shù)控機(jī)床企業(yè)大多處于“粗放型”階段，在產(chǎn)品設(shè)計(jì)水平、質(zhì)量、精度、性能等方面與國外先進(jìn)水平相比落后了5-10年；在高、精、尖技術(shù)方面的差距則達(dá)到了10-15年。同時(shí)中國在應(yīng)用技術(shù)及技術(shù)集成方面的能力也還比較低，相關(guān)的技術(shù)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)的 研究 制定相對滯后，國產(chǎn)的數(shù)控機(jī)床還沒有形成品牌效應(yīng)。同時(shí)，中國的數(shù)控機(jī)床產(chǎn)業(yè)目前還缺少完善的技術(shù)培訓(xùn)、服務(wù)網(wǎng)絡(luò)等支撐體系，市場營銷能力和經(jīng)營管理水平也不高。更重要原因是缺乏自主創(chuàng)新能力，完全擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的數(shù)控系統(tǒng)少之又少，制約了數(shù)控機(jī)床產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。

國外公司在中國數(shù)控系統(tǒng)銷量中的80％以上是普及型數(shù)控系統(tǒng)。如果我們能在普及型數(shù)控系統(tǒng)產(chǎn)品快速產(chǎn)業(yè)化上取得突破，中國數(shù)控系統(tǒng)產(chǎn)業(yè)就有望從根本上實(shí)現(xiàn)戰(zhàn)略反擊。同時(shí)，還要建立起比較完備的高檔數(shù)控系統(tǒng)的自主創(chuàng)新體系，提高中國的自主設(shè)計(jì)、開發(fā)和成套生產(chǎn)能力，創(chuàng)建國產(chǎn)自主品牌產(chǎn)品，提高中國高檔數(shù)控系統(tǒng)總體技術(shù)水平。

“十一五”期間，中國數(shù)控機(jī)床產(chǎn)業(yè)將步入快速發(fā)展期，中國數(shù)控機(jī)床 行業(yè) 面臨千載難逢的大好發(fā)展機(jī)遇，根據(jù)中國數(shù)控車床1996-2005年消費(fèi)數(shù)量，通過模型擬合，預(yù)計(jì)2009年數(shù)控車床銷售數(shù)量將達(dá)8.9萬臺(tái)，年均增長率為16.5%。根據(jù)中國加工中心1996-2005年消費(fèi)增長模型，預(yù)計(jì)2009年加工中心消費(fèi)數(shù)量將達(dá)2.8萬臺(tái)，較2005年年均增長率為17.8%。

第四節(jié) 產(chǎn)品生產(chǎn)技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀

1、往復(fù)走絲電火花線切割機(jī)床

往復(fù)走絲電火花線切割機(jī)床的走絲速度為6～12m/s，是我國獨(dú)創(chuàng)的機(jī)種。自1970年9月由第三機(jī)械工業(yè)部所屬國營長風(fēng)機(jī)械總廠－即現(xiàn)在的蘇州長風(fēng)機(jī)電科技有限公司研制成功“數(shù)字程序自動(dòng)控制線切割機(jī)床”，為該類機(jī)床國內(nèi)首創(chuàng)。1972年第三機(jī)械工業(yè)部對工廠生產(chǎn)的CKX數(shù)控線切割機(jī)床進(jìn)行技術(shù)鑒定，認(rèn)為已經(jīng)達(dá)到當(dāng)時(shí)國內(nèi)先進(jìn)水平。1973年按照第三機(jī)械工業(yè)部的決定，編號為CKX—1的數(shù)控線切割機(jī)床開始投入批量生產(chǎn)。1981年9月成功研制出具有錐度切割功能的DK3220型的坐標(biāo)數(shù)控機(jī)，產(chǎn)品的最大特點(diǎn)是具有1.5度錐度切割功能。完成了線切割機(jī)床的重大技術(shù)改進(jìn)。隨著大錐度切割技術(shù)逐步完善，變錐度、上下異形的切割加工也取得了很大的進(jìn)步。大厚度切割技術(shù)的突破，橫剖面及縱剖面精度有了較大提高，加工厚度可超過1000mm以上。使往復(fù)走絲線切割機(jī)床更具有一定的優(yōu)勢。同時(shí)滿足了國內(nèi)外客戶的需求。這類機(jī)床的數(shù)量正以較快的速度增長，由原來年產(chǎn)量2~3千臺(tái)上升到年產(chǎn)量數(shù)萬臺(tái)，目前全國往復(fù)走絲線切割機(jī)床的存量已達(dá)20余萬臺(tái)，應(yīng)用于各類中低檔模具制造和特殊零件加工，成為我國數(shù)控機(jī)床中應(yīng)用最廣泛的機(jī)種之一。但由于往復(fù)走絲線切割機(jī)床不能對電極絲實(shí)施恒張力控制，故電極絲抖動(dòng)大，在加工過程中易斷絲。由于電級絲是往復(fù)使用，所以會(huì)造成電極絲損耗，加工精度和表面質(zhì)量降低。

2、低速走絲線切割機(jī)床

低速走絲線切割機(jī)電極絲以銅線作為工具電極，一般以低于0.2m/s的速度作單向運(yùn)動(dòng)，在銅線與銅、鋼或超硬合金等被加工物材料之間施加60~300V的脈沖電壓，并保持5~50um間隙，間隙中充滿脫離子水(接近蒸餾水)等絕緣介質(zhì)，使電極與被加工物之間發(fā)生火花放電，并彼此被消耗、腐蝕，在工件表面上電蝕出無數(shù)的小坑，通過NC控制的監(jiān)測和管控，伺服機(jī)構(gòu)執(zhí)行，使這種放電現(xiàn)象均勻一致，從而達(dá)到加工物被加工，使之成為合乎要求之尺寸大小及形狀精度的產(chǎn)品。目前精度可達(dá)0.001mm級，表面質(zhì)量也接近磨削水平。電極絲放電后不再使用，而且采用無電阻防電解電源，一般均帶有自動(dòng)穿絲和恒張力裝置。工作平穩(wěn)、均勻、抖動(dòng)小、加工精度高、表面質(zhì)量好，但不宜加工大厚度工件。由于機(jī)床結(jié)構(gòu)精密，技術(shù)含量高，機(jī)床價(jià)格高，因此使用成本也高?！?/p>

3、單向走絲電火花線切割機(jī)床

單向走絲電火花線切割機(jī)床早期只有國外公司的獨(dú)有機(jī)種。臺(tái)灣的低速走絲電火花線切割機(jī)起步雖然較晚，但這幾年來發(fā)展迅速。其關(guān)鍵的一個(gè)舉措就是由若干家電加工機(jī)床制造企業(yè)共同出資，在有關(guān)部門一定限度的支持下，由臺(tái)灣工業(yè)技術(shù) 研究 院投入大量的人力、物力做關(guān)鍵技術(shù)的開發(fā)。經(jīng)過10多年的攻關(guān)，在控制系統(tǒng)及電源等關(guān)鍵技術(shù)上取得了突破。臺(tái)灣各企業(yè)制造的低速走絲電火花線切割機(jī)目前應(yīng)屬中檔機(jī)的范圍，近3年每年達(dá)到20%～30%的增長率，估計(jì)未來5年，臺(tái)灣低速走絲電火花線切割機(jī)的年產(chǎn)量能達(dá)2000臺(tái)，可占世界市場的25%以上。低速走絲電火花線切割機(jī)的技術(shù)含量高、市場前景好，可以獲得較高的回報(bào)，是電加工 行業(yè) 各個(gè)廠家的“必爭之地”、“戰(zhàn)略高地”。也可以說，誰掌握了低速走絲電火花線切割機(jī)的技術(shù)，誰就獲得了下一步企業(yè)發(fā)展壯大的機(jī)遇。為了搶占中國市場，日本、瑞士、臺(tái)灣的電加工機(jī)床制造企業(yè)在中國大陸設(shè)廠生產(chǎn)這類機(jī)床。我國的科技工作者在科技部專項(xiàng)基金的支持下，投入了較大的研發(fā)力量，已完成新一代低速走絲電火花線切割機(jī)的研發(fā)，取得了重大突破，目前已擁有了具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的產(chǎn)品，并占領(lǐng)了一定的市場份額，其性能指標(biāo)可達(dá)中檔機(jī)水平。目前還有一些國內(nèi)企業(yè)則希望通過與臺(tái)灣相關(guān)企業(yè)的合作，來發(fā)展低速走絲電火花線切割加工技術(shù)。

4、立式自旋轉(zhuǎn)電火花線切割機(jī)床

立式自旋轉(zhuǎn)電火花線切割機(jī)（臥式自旋轉(zhuǎn)電火花線切割機(jī)）。立式回轉(zhuǎn)電火花線切割機(jī)的特點(diǎn)與傳統(tǒng)的高速走絲和低速走絲電火花線切割加工均有不同，首先是電極絲的運(yùn)動(dòng)方式比傳統(tǒng)兩種的電火花線切割加工多了一個(gè)電極絲的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)；其次，電極絲走絲速度介于高速走絲和低速走絲直接，速度為1～2m/s。由于加工過程中電極絲增加了旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，所以立式回旋電火花線切割機(jī)與其他類型線切割機(jī)相比，最大的區(qū)別在于走絲系統(tǒng)。立式回轉(zhuǎn)電火花線切割機(jī)的走絲系統(tǒng)由走絲端和放絲端兩套結(jié)構(gòu)完全相同的兩端做為走絲結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)了電極絲的高速旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)和低速走絲的復(fù)合運(yùn)動(dòng)。兩套主軸頭之間的區(qū)域?yàn)橛行Ъ庸^(qū)域。除走絲系統(tǒng)外，機(jī)床其他組成部分與高速走絲線切割機(jī)相同。

與單向低速走絲電火花線切割機(jī)床相比，往復(fù)高速走絲電火花線切割機(jī)床在平均生產(chǎn)率、切割精度及表面粗糙度等關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)上還存在較大差距。針對這些差距，本世紀(jì)初，國內(nèi)有數(shù)家高速往復(fù)走絲電火花線切割機(jī)生產(chǎn)企業(yè)實(shí)現(xiàn)了在高速走絲機(jī)上的多次切割加工（該類機(jī)床被俗稱為“中走絲”MediumSpeedWirecutElectricalDischargeMachining）。所謂“中走絲”并非指走絲速度介于高速與低速之間，而是復(fù)合走絲線切割機(jī)床，其走絲原理是在粗加工時(shí)采用8-12m/s高速走絲，精加工時(shí)采用1-3m/s低速走絲，這樣工作相對平穩(wěn)、抖動(dòng)小，并通過多次切割減少材料變形及鉬絲損耗帶來的誤差，使加工質(zhì)量也相對提高，加工質(zhì)量可介于高速走絲機(jī)與低速走絲機(jī)之間。因而可以說，用戶所說的“中走絲”，實(shí)際上是往復(fù)走絲電火花線切割機(jī)借鑒了一些低速走絲機(jī)的加工工藝技術(shù)，并實(shí)現(xiàn)了無條紋切割和多次切割。經(jīng)過幾年的發(fā)展，國內(nèi)幾乎所有生產(chǎn)高速走絲電火花線切割機(jī)床的廠家都在生產(chǎn)及銷售中走絲，但最終表明不是所有的往復(fù)走絲電火花線切割機(jī)都能進(jìn)行多次切割，或者說不是所有的往復(fù)走絲電火花線切割機(jī)采用多次切割技術(shù)后都能獲得好的工藝效果。多次切割是一項(xiàng)綜合性的技術(shù)，它涉及到機(jī)床的數(shù)控精度、脈沖電源、工藝數(shù)據(jù)庫、走絲系統(tǒng)、工作液及大量的工藝問題，并不是簡單地在高速走絲機(jī)上加上一套運(yùn)絲變頻調(diào)速系統(tǒng)即可實(shí)現(xiàn)的，只有那些制造精度高，并在諸方面創(chuàng)造了多次切割條件的往復(fù)走絲電火花線切割機(jī)才能進(jìn)行多次切割和無條紋切割，并獲得顯著的工藝效果。因此我們的生產(chǎn)企業(yè)必須充分注意到這個(gè)問題，一定要按系統(tǒng)工程來做，真正把這一技術(shù)用好，把這一產(chǎn)品做好。如目前已有一些企業(yè)為進(jìn)一步提高機(jī)床本體精度，X、Y坐標(biāo)工作臺(tái)采用了直流或交流伺服電機(jī)作驅(qū)動(dòng)單元直接驅(qū)動(dòng)滾珠絲杠，同時(shí)采用了帶螺距補(bǔ)償功能的全閉環(huán)控制，可以利用數(shù)控系統(tǒng)對機(jī)床的定位精度誤差進(jìn)行補(bǔ)償和修正。在保證精度的前提下，減小因長期使用而導(dǎo)致的加工精度下降，延長機(jī)床的使用壽命。運(yùn)絲系統(tǒng)方面采用特殊（大多數(shù)采用金剛石）電極絲保持器，保持電極絲的相對穩(wěn)定，減小加工過程中電極絲的張力變化。冷卻系統(tǒng)方面改變常用的粗放冷卻方式，采取多級過濾并對介電常數(shù)等關(guān)鍵參數(shù)加以控制，確保精加工的順利進(jìn)行?？刂栖浖矫嫣峁╅_放的加工參數(shù)數(shù)據(jù)庫，可以根據(jù)材料的質(zhì)地、厚度、粗糙度等條件選擇對應(yīng)的加工參數(shù)。相信經(jīng)過我們的努力，多次切割技術(shù)將會(huì)更加完善，往復(fù)走絲電火花線切割加工技術(shù)也將得到更好的應(yīng)用和發(fā)展。

第五節(jié) 產(chǎn)品生產(chǎn)工藝特點(diǎn)或流程

電火花數(shù)控線切割機(jī)床主要工作流程

第六節(jié) 國內(nèi)外生產(chǎn)技術(shù)發(fā)展趨勢 分析

1、新型走絲系統(tǒng)

隨著電火花線切割加工技術(shù)的不斷發(fā)展．對走絲系統(tǒng)的要求也越來越高。除了能保證加工過程穩(wěn)定及自動(dòng)穿絲等傳統(tǒng)的要求之外，新型的走絲系統(tǒng)還必須能在保證加工精度的前提下。提高加工的效率。

目前，新型的走絲系統(tǒng)在加工工藝中很好地集成了穿絲工藝，從而大大提高了系統(tǒng)的加工精度及加工效率。公司的雙絲系統(tǒng)就是為了滿足這種需要而研制的新型走絲系統(tǒng)。雙絲系統(tǒng)能實(shí)現(xiàn)在一臺(tái)機(jī)床上自動(dòng)交換兩種材質(zhì)、直徑都不同的電極絲．從而解決高精度與高速度加工的矛盾。在系統(tǒng)中，粗、細(xì)電極絲分別采用相互聯(lián)鎖的兩套類似的走絲系統(tǒng)，但與導(dǎo)向器系統(tǒng)是統(tǒng)一的，沒有移動(dòng)部件，用以保證最佳精度，換絲時(shí)間不到45s。兩種電極絲采用的加工規(guī)準(zhǔn)、切割路徑及偏移量等均由專家系統(tǒng)自動(dòng)設(shè)定。粗加工時(shí)。采用直徑較大的電極絲進(jìn)行加工，使電極絲可承受更大的張力、機(jī)械力與熱負(fù)載，因此可選擇電流較大的工藝規(guī)準(zhǔn)進(jìn)行加工，提高加工速度。精加工時(shí)。選擇直徑小的電極絲用精規(guī)準(zhǔn)進(jìn)行加工，確保良好的形狀精度與尺寸精度。這種系統(tǒng)獲得了大量真正用于加工的時(shí)間，提高了加工效率和加工零件的表面質(zhì)量。

2、高度自動(dòng)化、人工智能的控制系統(tǒng)

自動(dòng)化、人工智能技術(shù)一直是電火花線切割加工技術(shù)不斷追求的目標(biāo)。自動(dòng)化程度的高低直接決定了加工效率與加工精度。目前，電火花線切割加工的自動(dòng)化、人工智能技術(shù)已進(jìn)入了一個(gè)新的發(fā)展階段，由原來的電火花線切割加工某項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)的自動(dòng)化、人工智能技術(shù)的應(yīng)用擴(kuò)展到整體電火花線切割加工的自動(dòng)化、人工智能技術(shù)的應(yīng)用。最新出現(xiàn)的如電極絲張力與絲速的多級控制、邊界面切割的適應(yīng)控制、拐角的補(bǔ)償與適應(yīng)控制、工作液參數(shù)的適應(yīng)控制與調(diào)節(jié)、脈沖電源的適應(yīng)控制等。此外，電火花線切割加工專家系統(tǒng)在不斷的完善后已不是一個(gè)單純的數(shù)據(jù)庫，其內(nèi)容變得十分豐富，功能十分強(qiáng)大，并具有很強(qiáng)的實(shí)用性。

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