電火花線切割機(jī)床在中國的歷史見證及改變

電火花線切割機(jī)是機(jī)械加工中誕生較晚的一個，初始于二十世紀(jì)六十年代，發(fā)展于七十年代，普及于八十年代，現(xiàn)今已到了上臺階上檔次的年代。

很多人，特別是模具行業(yè)很久以來就奢望有一種手段，像“鋼絲鋸”切木頭一樣地切割鋼鐵，特別是淬火有硬度的。即解決復(fù)雜形狀問題，又解決內(nèi)外尖角和清根問題。

五十年代，電火花加工技術(shù)開始被認(rèn)識，電火花機(jī)床開始進(jìn)入加工領(lǐng)域，雖然當(dāng)時只能解決硬度問題，打些絲錐鉆頭之類。但這是電加工在模具行業(yè)大行其道的開始。這時人們已經(jīng)認(rèn)識到如果“鋼絲鋸”加上“電火花”，“鋸”有硬度的淬火鋼應(yīng)是可能的。于是，讓一個軸上儲的大量銅絲經(jīng)兩個導(dǎo)向輪纏繞到另一個儲絲軸上，兩個導(dǎo)向輪間放上工件，工件接RC電源的正極，銅絲接RC電源的負(fù)極，就實(shí)現(xiàn)了火花切割——“電火花線切割”。盡管當(dāng)時兩個儲絲軸像電影片盤一樣的更換，盡管當(dāng)時以各種摩擦方式制造絲的張力，也盡管當(dāng)時以防銹防臭的磨床冷卻液做加工液，必竟實(shí)現(xiàn)了“線電極火花切割”。六十年代初期，某些軍工企業(yè)和模具行業(yè)骨干廠以技術(shù)革新、自制自用的形式開始制造“線切割”設(shè)備。大多是用銅絲、絲速2~5米/分、RC電源，至多是電子管脈沖源，控制方式業(yè)多是手搖和靠模。就這樣切出的如山字形矽鋼片和電子管極板沖模仍是另人矚目。隨著電子控制技術(shù)發(fā)展，放大樣板、仿形和光電跟蹤的控制方式也一度推動了線切割的進(jìn)步。但當(dāng)時的廠家都造出了風(fēng)格各具的線切割機(jī)床。只是沒能工業(yè)化、商業(yè)化。

      直到1969年，晶體管被廣泛應(yīng)用，開關(guān)邏輯電路也成熟了許多。復(fù)旦大學(xué)的幾位老師以“與生產(chǎn)實(shí)踐相結(jié)合”成果的方式推出了“數(shù)字程序控制線切割機(jī)”，分立元件，四十多塊印刷板，數(shù)碼管和氖燈顯示，常州以手工下線的70步進(jìn)電機(jī)，雙V鋼球?qū)к墸z杠加導(dǎo)軌排絲，F形絲架，…………直到今天，用鉬絲、絲杠加導(dǎo)軌排絲、F形絲架、直徑150左右的絲筒、行程開關(guān)換向等仍在延用。

     幾年內(nèi)，許多無線電設(shè)備廠相繼以“復(fù)旦”作“藍(lán)本”生產(chǎn)線切割機(jī)，當(dāng)時主要問題是元器件質(zhì)量，控制系統(tǒng)可靠性，…………機(jī)械精度問題尚未充分認(rèn)識。進(jìn)入市場商品化zui早的是杭無專，1973年。年產(chǎn)幾十臺已令人咋舌了。當(dāng)時為買到幾只耐壓80伏的大功率三極管，要派人持支票到晶體管廠坐等一個月。

      1977年，Z80、8086單片機(jī)的上市給線切割機(jī)床帶來突飛猛進(jìn)發(fā)展的機(jī)遇。蘇州的主要生產(chǎn)廠“蘇州長風(fēng)”很快以Z80取代了分立元器件，體積、結(jié)構(gòu)都大為改觀。可靠性已不是扼喉問題。產(chǎn)量大幅提高。幾年內(nèi)單片機(jī)的型號和功能不斷更新，線切割得到高速發(fā)展。

     單板機(jī)的改型進(jìn)步，推動操作控制和顯示系統(tǒng)的逐漸完善，編程輸入、接口電路、變頻、驅(qū)動的日臻規(guī)范，使線切割成了單扳機(jī)應(yīng)用的一個杰作。市場優(yōu)勢地位就是這時打下的。

    八十年代是線切割機(jī)床大普及的年代，它成了模具行業(yè)的主力軍，成了機(jī)械行業(yè)發(fā)展zui快的新工種。以至現(xiàn)在模具行業(yè)的不少從業(yè)人員離開線切割就不知道怎麼生產(chǎn)模具。硬度高形狀復(fù)雜就無從下手。

    計算機(jī)在九十年代大發(fā)展大普及，在電火花線切割機(jī)床的應(yīng)用也得到長足發(fā)展，用計算機(jī)現(xiàn)成的系統(tǒng)，把繪圖軟件修補(bǔ)改造就能編程，功能控制和接口嫁接過來就能操縱機(jī)床，數(shù)據(jù)存儲圖形顯示又都是線切割的強(qiáng)項(xiàng)。線切割是IT業(yè)大有作為的領(lǐng)域。當(dāng)然，強(qiáng)大功能資源的浪費(fèi)、系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性、缺乏占據(jù)全行業(yè)主導(dǎo)地位，易學(xué)易懂易普及且實(shí)用的軟件，是困擾PC機(jī)大面積展開成行業(yè)主力的關(guān)鍵。

    據(jù)2001年統(tǒng)計，全國快走絲電火花線切割機(jī)總保有量約65萬臺，其中分立元件占1~1。5%，PC機(jī)占13~15%，大部分為單扳機(jī)，占85%左右，是行業(yè)的主戰(zhàn)機(jī)型。

    至今快走絲電火花線切割機(jī)仍是我國*的，結(jié)構(gòu)簡單廉價低耗高可靠，運(yùn)行成本低，50~100mm/分的速度，0.01~0.02mm的精度，尚能滿足絕大多場合的需求。如果有高水平的維護(hù)和精細(xì)操作，再多花一倍時間，精度到0.005~0.01mm之間，光潔度接近慢走絲效果，也是可能的。

     快走絲電火花線切割機(jī)運(yùn)行成本是這樣的：耗電——1200W，1.2元/小時；耗液——6公斤×6元/公斤=36元，用200小時，0.18元/小時；耗絲——300米×0.18元/米=54元，用120小時，0.45元/小時，總計1.83元/小時。

     國外的線切割機(jī)（慢走絲）初始于六十年代末期，并首先在日本、瑞士產(chǎn)業(yè)化，商品化。一開始他們的基本模式是這樣的：依托PC機(jī)的強(qiáng)大功能資源，精密機(jī)械制造的傳統(tǒng)優(yōu)勢，力求高精度、自動化。用銅絲，φ0.3~0.35mm絲徑，一次性使用，絲速2~6米/分，無害化的去離子水。早期的慢走絲與快速往復(fù)走絲相比，精度、光潔度占優(yōu)，而速度、切厚能力、內(nèi)尖角的清根能力和操作方便均不及。

   據(jù)2001年統(tǒng)計，進(jìn)口（包括合資仿制）慢走絲線切割機(jī)總保有量突破4000臺。但利用率稍差，各使用廠操作水平也有較大差異。發(fā)展至今，慢走絲線切割機(jī)又有大幅進(jìn)步，如操作人性化，以至一臺機(jī)子可轉(zhuǎn)換世界各種語言界面。打穿絲孔，自動穿絲，可無人值守，精度可穩(wěn)定在μ級，0.8以上的光潔度，zui大200mm/分的效率等，但切厚能力仍不及快走絲，內(nèi)尖角的清根能力仍受絲徑限制，開機(jī)運(yùn)行成本也太高。

    慢走絲線切割機(jī)運(yùn)行成本是這樣的：耗電——3200W，3.2元/小時；耗液（包括水發(fā)生器和過濾）——7元/小時；耗絲——0.4元/米×180米/小時=72元/小時；總計82.2元/小時。與快走絲相比約45∶1。如果再考慮100倍以上的購置費(fèi)。.

     隨著大量新技術(shù)的應(yīng)用，慢走絲線切割機(jī)也日臻完善，如自打孔自穿絲，從加熱拉長捋直，絲端頭處理，細(xì)管向工件面的引導(dǎo)定位，高壓水的承托和穿認(rèn)，接觸傳感，到穿絲成功的判定，簡直是精密傳動自動控制的*。再如恒張力系統(tǒng)，利用軟鐵盤在磁粉中轉(zhuǎn)動的阻尼，利用磁場中轉(zhuǎn)子的發(fā)電效應(yīng)，利用雙電機(jī)的差速差力，反饋控制取得準(zhǔn)確的張力。慢速和純水也使火花不暴露的浸泡加工成為可能，窄脈寬大峰值的應(yīng)用，使厚度加工能力和zui大加工速度也達(dá)到很高的水準(zhǔn)。

    很大程度上，購置慢走絲線切割機(jī)成了“追求精度、注重質(zhì)量、經(jīng)濟(jì)實(shí)力”的一種展示。

   總之，快慢走絲呈相互擬補(bǔ)，相互競爭，相互促進(jìn)，各具特色，各展所長，將是長期共存的局面。快走絲電火花線切割機(jī)床不經(jīng)鋪墊直接賣到國外的可能很小，慢走絲也不可能把快走絲淘汰出局。憑借快走絲的廉價和實(shí)用，用示范推廣的辦法首先介紹到國外的某個地區(qū)，被認(rèn)識和采用的可能也是有的。

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