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摘要

   線切割加工，這一現代工業中的精密技術，其原理源于電火花的放電作用。1943年，兩位俄國學者拉扎連科夫婦在研究防止鎢電極接觸時造成火花而侵蝕的現象時，意外發現，只要將電極置于介電質液體中，這種侵蝕現象能被很精確的控制。這一發現為電火花加工技術的誕生奠定了基石，為工業制造領域帶來了革命性的變革。

   線切割加工技術的原理是將工件接入脈沖電源的正極，采用鉬絲或銅絲作為切割金屬絲，連接至高頻脈沖電源的負極作為工具電極，通過火花放電對加工零件進行切割。線切割加工技術無疑是機床加工領域中的一項關鍵技術。其中，中走絲與慢走絲作為兩種常用的線切割機床加工工藝，均各自發揮著不可替代的作用。

1. 線切割機床—中走絲 

1.1 中走絲概述

   在數控車床的設計中，必須從改善伺服驅動系統的動作特性入手。通過嚴格管理伺服驅動系統，優化其動作特性，逐步改進整個裝置的驅動設備。這包括改善設備的動態響應、減小系統的慣性、提高控制精度等方面。此外，還需要改善設備的壓力水平和承載能力，以確保伺服驅動系統能夠更合理地承載機械零部件，提高加工零部件的控制精度。在伺服設備裝配到數控車床上之后，必須根據實際的工藝條件進行優化控制系統參數，以進一步提高對數控車床的偏差控制能力。

1.2 加工條件

   在日常加工中，切割速度的快慢直接關系到火花間隙的大小。保持適當的切割速度是關鍵，不能超過腐蝕速度，否則可能導致短路現象。同時，需要確保切割電流的穩定，以維持間隙大小的一致性。只有勻速的切割速度才能保證工件達到要求的尺寸。

   在加工過程中，大量廢屑和微型顆粒物的產生是不可避免的。此時，冷卻液發揮著至關重要的作用，主要用于排除廢屑和消除電離子的不同，影響著電火花的間隙大小。特別是在加工高精度工件時，必須充分考慮到火花間隙和間隙補償量。

   另外，工件的材料最好選用變形小、屈服極高的材料。

2. 線切割機床——慢走絲

2.1 慢走絲概述

   慢走絲作為線切割技術的一種，適用于加工各種導電材料，包括金屬、硬質合金、碳化物和石墨等。在放電加工過程中，火花發生器產生高溫火花，連續凹坑形成于工件表面。火花溫度達到8,000至12,000攝氏度，而火花發生器釋放的能量，正是決定這些凹坑大小的關鍵因素。慢走絲技術的魅力在于，它能夠精確處理形狀復雜且精細的工件。在慢走絲機床的運作中，電極絲以低速單向運動的方式運轉，根據工件要求的不同，需要不斷調整電極絲的運轉速度。通常情況下，走絲速度約為0.2mm/s，可達微米級的表面精度，質量效果接近于磨削水平。值得注意的是，慢走絲機床中的電極絲為一次性使用。這是為了保持工作狀態的穩定和走絲的均勻性，有效避免抖動，從而確保加工后工件的質量上乘。此外，慢走絲切割機床采用持續供絲的方式，一旦電極絲在放電過程中發生損耗，便能及時得到補充，確保加工過程的連續性和穩定性。

2.2 切割精度

   修切技術是提升加工精準度和表面質量的根本途徑，它綜合運用了制造技術、數控技術、智能化技術、脈沖電源技術、精密傳動和控制技術等多種技術手段。在多次切割過程中，每次切割都有不同的作用：第一次切割為粗切，旨在初步成形工件，把零件切開，把金屬材料大部分去除；第二次切割為修切，致力于提高零件的精確度，放電參數減小，軌跡分階段縮小；而第三次及更多次的切割則專注于提高工件的表面粗糙度。根據工件的精度和表面粗糙度要求，可以合理選擇切割刀數，通常為7至9刀。通過采用少量多次的切割方式，可以有效地控制加工參數，提高工件的表面質量。加工次數越多，工件表面質量就越好。

   在工件加工過程中，特別是在切割拐角時，可能會出現電極絲走絲停頓導致角部塌陷的問題。為了提高切割精度并避免此類問題的發生，拐角策略的運用就顯得尤為關鍵，例如改變走絲路徑、進行溝槽清角、內圓清角、V形清角等。通過合理的拐角策略，可以有效避免走絲停頓導致的角部缺陷，從而提高切割精度。

   此外，保持工件與電極絲的水平垂直狀態對于保證加工精度至關重要。在加工過程中，上噴水嘴和下噴水嘴與工件貼面加工，間隙控制在0.1mm，上下水沖液能夠有效排碳并冷卻降溫。

3. 不同及優缺點

   中走絲是一種往復高速走絲電火花線切割機床，使用持續運轉的鉬絲作為電極。通過脈沖火花放電蝕除金屬，經過多次切割以減少誤差，直至達到所需的切割形狀。其工件質量介于高速走絲和慢速走絲之間，因此被稱為中走絲。中走絲具有較快的加工速度，可調節走絲速度，在1～12m/s之間，加工質量在快走絲和慢走絲之間。

   慢走絲使用持續運轉的銅絲作為電極，在較低的走絲速度（低于0.2m/s）下進行單向運動。這種方式使得電極與工件處于脫離子水的環境中進行脈沖火花放電。慢走絲適用于加工各種形狀復雜和精密細小的工件，其精度可達0.001mm，表面粗糙度質量接近磨削水平。此外，慢走絲采用先進的電源技術，實現了高速加工，最大加工速度可達350mm/min。

   中走絲的優點在于加工速度較快，適用于對表面質量要求較高，但又需要相對較高加工速度的任務。這包括一些模具制造和精密零件加工。而慢走絲則在于加工精度和表面質量方面表現出色，適用于對表面質量要求非常高、切割精度要求極高的任務，適用于各種復雜的金屬零部件加工，特別是在模具、模型、五金、電子器件等領域中得到廣泛應用。

   中走絲以其較高的加工速度，通常能夠以較低的成本完成作業，適合對時間要求較緊的加工場景。然而，與快走絲相比，中走絲的成本可能較高。相對而言，慢走絲由于其卓越的精度和優異的表面質量，通常需要更長的加工時間從而推高了成本。

   在選擇中走絲還是慢走絲時，必須權衡多方面的因素。如果項目對表面質量有著極高的要求，或者對切割精度有嚴格的規定，慢走絲可能是更合適的選擇。反之，如果加工速度和成本效益是主要考量，中走絲可能會更加符合需求。

4. 結語

   綜上所述，無論是中走絲還是慢走絲，它們都是電火花線切割加工的重要技術，各有所長。在實際應用中，應根據具體的加工要求，包括對表面質量、切割精度和加工速度的需求，來做出明智的選擇。這樣，才能確保既滿足產品質量標準，又實現經濟效益的最大化。

參考文獻

[1]楊三強.往復走絲線切割多次切割技術與工藝的研究[D].哈爾濱：哈爾濱工業大學，2014.

[2]李明輝，楊曉欣.數控電火花線切割加工工藝及應用[M].北京：國防工業出版社，2015.

[3]周暉.數控電火花加工工藝與技巧[M].北京：化學工業出版社，2016.