[发明专利]电火花线切割加工方法和装置

说明书

电火花线切割加工方法和装置。本发明涉及一种用于控制电火花线切割加工（WEDM）工艺的方法，其中，在制程内调整走丝速度V_W，同时进行切割。根据本发明的用于控制电火花线切割加工（WEDM）工艺的所述方法包括以下步骤：确定每次放电沿金属丝和工件的啮合线的位置；确定在金属丝处由每次放电激发的凹坑的大小；基于每次放电沿金属丝和工件的啮合线的位置，和基于发生在每次放电沿金属丝和工件的啮合线的每个确定位置处的凹坑的大小，和基于当前走丝速度，创建实时金属丝磨损模型；以及连续将金属丝磨损模型与一个或多个金属丝磨损极限进行比较，并且根据实际金属丝磨损模型和一个或多个金属丝磨损极限的所述比较调整走丝速度。

技术领域

本发明涉及一种对工件进行电火花线切割加工的方法和装置，其中，走丝速度是在制程中调整的。此外，本发明涉及一种在减少丝消耗和防止断丝的情况下对工件进行电火花线切割加工的方法和装置。

背景技术

电火花线切割加工工艺（称为WEDM）是通用的和非常准确的。借助于金属丝电极（金属丝）在工件中切割出所需的轮廓。根据加工程序的指令，金属丝和工件相对于彼此移动。工艺是通过将脉冲电压施加到间隙来进行的，从而激发工件和金属丝之间的放电。工件材料是在放电脉冲（也称为放电、火花或脉冲）的作用下被去除的。以这种方式，在工件中切割出所需的轮廓。

在商业中使用的金属丝电极有20 μm到360 μm之间的直径。工件和金属丝之间的间隙宽度为约5 μm到50 μm。放电的无序分布导致工件上的材料去除，也会导致金属丝电极上的材料去除。另外，上电流馈电触点和下电流馈电触点之间的金属丝电极跨距由于金属丝电极的电阻而受到电流的加热，但是金属丝的主要热量输入通常是由放电本身激发的。另一方面，热量是在环境中，在加工流体（介电流体）中，在工件中和在金属丝中消散的。金属丝侧材料去除或金属丝磨损会影响金属丝几何结构以及其承受热机械载荷的能力。因此，在WEDM工艺期间，金属丝通过行进金属丝不断更新，使金属丝沿其轴线前进。因此，金属丝的更新主要用于补偿金属丝磨损，但是也用于避免由于高脉冲电流造成的电/热过载，并且促进腐蚀碎片从间隙中排出。

金属丝张力和走丝速度是设定参数，这些设定参数是根据工件材料和高度、金属丝类型以及与实际加工工艺一起使用的其他加工参数来选择的。通常，在商用的WEDM机床中，走丝速度是为给定通过预先设置的，并且是恒定的。金属丝张力的值基本上也是恒定的。在火花脉冲能量比较高的主切和第一裁切中，通常设置走丝速度的值是为了避免任何情况下的断丝。

众所周知，在WEDM机床的操作中，金属丝电极代表相当大的成本。通常取决于原材料价格的价格在大致10欧元/公斤的黄铜线到大致20欧元/公斤的涂覆金属丝的范围内。金属丝电极是以范围通常在30 mm/s到300 mm/s的退出速度从线轴馈送的。

WEDM机床的一些制造商已经提出了金属丝节省策略。例如，日本专利申请JP2000141133A公开了一种丝切割电火花加工装置，其中，在金属丝处理的电源关闭的情况下，在试运行时设置预定义的低走丝速度。

日本专利申请JP2003053628A公开了一种丝切割电火花加工装置，该装置包括具有高金属丝消耗的高加工速度操作模式和具有较小的金属丝消耗的低加工速度操作模式。如果估计用剩余的金属丝在高加工速度操作模式下无法完成工作，则控制单元切换到小的金属丝消耗模式。

也已经尝试在运行时控制金属丝电极的馈送速度。日本专利申请JP54156295A公开了一种丝切割电火花加工装置，其中，将腐蚀电压与短路电压水平进行比较，并且根据这种比较调整走丝速度。因此，这种方法观察瞬时工艺条件，以控制走丝速度。

日本专利申请JP57096727A公开了一种火花腐蚀丝切割装置，该装置存储金属丝磨损信息，并且在该装置中，根据加工电流和工件的厚度计算走丝速度。然而，本公开案不建议对走丝速度执行制程内调整。