靜走絲線切割控制系統及加工工藝的關鍵技術研究

李存震+葉錦華

摘 要： 靜走絲電火花線切割加工是一種高級的工件加工技術，在我模具制造、刀具制造、復合材料加工、高精密復雜零件加工中都發揮著至關重要的作用。靜走絲線切割控制系統和電火花線切割加工工藝是靜走絲機床的核心部分，對于機床加工過程中的穩定性、加工精度、加工效率都有很大的影響。本文將針對靜走絲線切割控制系統和電火花線切割加工工藝關鍵技術進行研究，為我國電火花加工工藝的可靠性提供基本保障。

關鍵詞： 靜走絲線切割控制系統；加工工藝；關鍵技術

前言：電火花加工是一種通過放電產生的熱能和電能進行加工的一種工藝手段，是電火花線切割加工工藝的原理，通過與靜走絲線切割控制系統的配合使用來實現工件生產與加工的目標，能夠根據用戶要求準確的進行工件切割，尤其是在一些溝槽、難加工材料、復雜不規則形狀等方面的加工領域獲得了高度的重視，具有切割能力強、加工效率高、生產質量好、切割精密性高等優勢。

一、靜走絲線切割控制系統的設計

靜走絲線切割控制系統是靜走絲機床的核心部門，系統的穩定運行直接決定了工件加工的質量、效率和穩定性。因此，加強對靜走絲線切割控制系統設計的研究和規劃是非常必要的。

（一）靜走絲線切割控制系統設計方案

靜走絲線切割控制系統屬于開放性的結構，在實際應用過程中為用戶提供了一個開放式的高效平臺，針對不同用戶的實際需求提供特定的功能，通過軟件功能和硬件結構的合理設計來提高靜走絲線切割控制系統的應用性能，最大限度的確保靜走絲線切割控制系統的可操作性、可移植性、可縮放性等功能。目前，靜走絲線切割控制系統設計方案有三種：

1.PC嵌入CNC

近幾年來，在科學技術飛速發展的背景下，PC技術在各個領域中的應用獲得了高度的重視，將PC與CNC的結合已經成為現代工業領域一種常見的技術工藝，利用PC技術對靜走絲線切割控制系統非實時控制的部分進行處理，利用傳統技術對靜走絲線切割控制系統實時控制部分進行處理。但是，靜走絲線切割控制系統在實際應用中不能滿足PC技術的各種需求，經常會限制PC的發展[1]。

2.CNC嵌入PC

目前，CNC嵌入PC的形式已經成為一種新型的靜走絲線切割控制系統設計模式，依然是利用PC技術對靜走絲線切割控制系統非實時控制部分進行處理，但是用CNC單元代替了傳統技術進行靜走絲線切割控制系統實時控制的處理，進一步提升了人機交互界面的開放性和獨特性。

3.全軟件化CNC

隨著PC技術應用程度的逐漸深入，靜走絲線切割控制系統在設計的時候也大量的使用了PC技術，在PC技術的基礎上對靜走絲線切割控制系統進行實時控制，進一步實現了控制器的PC化和控制方案軟件化。但是，這種全軟件化CNC的形式卻在一定程度上降低了靜走絲線切割控制系統的實時處理能力。

（二）靜走絲線切割控制系統硬件設計與軟件設計

靜走絲線切割控制系統的硬件主要包括PC機、運動控制卡、高頻脈沖電源、變頻器等裝置，每一種設備在系統運行過程中都發揮著至關重要的作用，還需要針對靜走絲線切割控制系統的實際情況進行相關設備的合理配置。靜走絲線切割控制系統采用了模塊化設計的形式進行軟件設計，這種設計方式的獨立性強、柔性化程度高，在進行系統軟件設計修改的時候，只需要針對相應的模塊進行調試即可，不需要大面積的進行改進，為維護人員的工作提供了很大的便利[2]。

二、靜走絲電火花線切割加工工藝關鍵技術的研究

靜走絲電火花線切割加工工藝與傳統的加工工藝相比有很大的優勢，在模型的構建上也存在一定的差異。傳統加工工藝的模型主要為物理模型和數學模型，結合傳統回歸分析的方式進行模型分析，最終確定加工工藝的效果。但是這種建模方式在分析的過程中非常復雜，并且具有一定的隨機性，很難準確的構建靜走絲電火花線切割加工過程的物理模型和數學模型，大大降低了實驗結果的準確性還需要從其他角度來進行靜走絲電火花線切割加工工藝的研究。

（一）響應曲面法關鍵技術的應用

響應曲面法是一種新型的研究靜走絲電火花線切割加工工藝的關鍵技術，結合數學、統計學等多種理論知識進行試驗設計，通過研究多因子輸入和多響應輸出之間的數學關系，來解決非線性數據處理的相關問題。響應曲面法的使用在一定程度上降低了實驗結果的誤差，將復雜的輸入因子和輸出響應利用簡單的一次或二次多項式模型來擬合，從根本上提高了實驗結果的準確性，與傳統的數學模型和物理模型的分析方式相比有很大的優勢[3]。

（二）響應曲面法的實驗分析

本文采用SKD11模具鋼作為研究材料，SKD11模具鋼是一種高碳高鉻合金工具鋼，具有極強的硬度和淬透性，在尺寸上也比較符合實驗要求，表1-1為SKD11模具鋼的物理性質。

靜走絲電火花線切割加工工藝主要分為三個環節，分別是粗加工、精加工和修細加工。粗加工能夠在一定程度上提高靜走絲電火花線切割的工作效率，修細加工注重對工件表面質量的加工，而精加工既要提升靜走絲電火花線切割的工作效率，又要確保工件的加工質量，對于加工工藝的考察比較嚴格[4]。

結論：綜上分析可知，靜走絲電火花線切割加工工藝和靜走絲線切割控制系統在靜走絲機床的使用過程中占據著核心的地位，其合理使用能夠有效提升靜走絲機床的工作效率，為工件加工的質量、精度和穩定性提供基本保障。本文總結了大量文獻資料中的內容，明確模具加工市場對靜走絲線切割控制系統的個性化需求，結合實際需求進行系統設計，最大限度的發揮出靜走絲電火花線切割加工工藝的實際效果，確保能夠制造出更加符合要求的工件，推動企業經濟建設和社會效益的可持續發展。

參考文獻

[1]王鑫鑫.慢走絲線切割機床加工電壓和電流的采樣與控制設計[D].蘇州大學，2011.

[2]張臻.中走絲線切割控制系統及加工工藝的關鍵技術研究[D].華中科技大學，2014.

[3]陸程，時偉.往復走絲線切割電極絲恒張力控制系統研究[J].機床與液壓，2015，23：50-53.

[4]范益民.基于Linux的往復走絲線切割機床數控系統的通訊及電機控制研究[D].上海交通大學，2010.