具有中國自主知識產權的高速往復走絲電火花線切割機（High Speed Wire-cut Electrical Discharge Machine,HSWEDM）自20世紀70年代步入市場后，以其很高的性價比為廣大的模具加工市場所接受，目前每年的年產銷量已經達到5萬臺左右[1]，已經成為機械加工領域不可替代的加工手段，并且其應用領域在不斷拓展，技術水平也在不斷提升[2]。目前HSWEDM也正在逐步為世界各國所接收。為進一步適應市場的需求，HSWEDM必須進行自身的不斷完善，下面就目前HSWEDM所具有的工藝特點及今后的發(fā)展方向進行闡述。
HSWEDM主要應用及技術水平
1 高效穩(wěn)定切割
HSWEDM的加工工藝指標尤其是切割效率在解決了極間冷卻的指導思想，經歷了從20世紀80年代至21世紀初的沉寂后，目前已經有了質的提高。HSWEDM由于自身往復走絲的特點，使得其切割精度不可能與低速單向走絲電火花線切割機（Low Speed Wire-cut Electrical Discharge Machine,LSWEDM）進行最終的抗衡，因此其良好的性價比的一個重要體現(xiàn)在于能進行高效、長期穩(wěn)定的切割加工，尤其體現(xiàn)在高厚度切割方面，因此對于HSWEDM而言切割效率的提高及持久性是一個永恒的話題。
目前采用智能脈沖電源，配合復合工作液（以華方HL-09型智能電源配合佳潤JR1A復合工作液為例），可以達到的切割加工指標是：以平均100mm2/min的切割效率切割350000mm2工件，實際鉬絲損耗小于0.01mm；切割工件厚度為120mm的Cr12模具鋼，平均加工電流為7.2~7.3A，連續(xù)切割工件10000mm2，平均切割效率為210mm2/min；最大切割效率目前已經超過250mm2/min。上述指標已經接近或達到中檔LSWEDM的一般切割效率要求，但由于HSWEDM的運行成本僅僅是LSWEDM的幾十分之一甚至百分之一[3]，因此在中小批量零件的切割生產中，HSWEDM具有十分明顯的優(yōu)勢。
效率方面，HSWEDM今后研究的重點在于提高實用的、持續(xù)穩(wěn)定的加工效率，目前持續(xù)穩(wěn)定的效率已經達到120~140mm2/min，今后努力的目標是希望能達到160~180mm2/min，并且對于150mm以上厚度工件也同樣適用。切割效率的提高目前的途徑有：
首先，進一步提高脈沖加工利用率；目前簡單的脈沖取樣伺服進給放電脈沖利用率可以達到90%左右，而采用智能化的脈沖電源可以結合放電間隙狀態(tài)的檢測、等能量脈沖電源的應用以及有害脈沖的抑制等技術，進一步提高放電脈沖的利用率至95%以上，同時由于抑制了有害脈沖的輸出（如一旦檢測出現(xiàn)短路情況就及時切斷脈沖電源），可以使得單位電流的切割效率從目前的25~30mm2/（min·A）上升至30~35mm2/（min·A）。
其次，目前復合工作液如佳潤JR1A的使用主要解決了極間放電間隙正常的洗滌、冷卻及消電離問題[4]，使得極間處于正常的放電狀態(tài)，而影響切割效率的提高還有一個重要的因素就是單個脈沖的放電蝕除量問題，而影響該問題與放電后能量在極間的傳輸、熱量的擴散等因素有關，鑒于上述機理，工作液應該具有更低的電導率，以減少在放電過程中電解漏電流的能量損失，同時具有較高的動態(tài)粘度，以有利于壓縮放電通道，從而能使得放電能量集中，達到高效蝕除材料的目的。目前佳潤的JR1P（精品系列）工作液已經在JR1A的基礎上沿用上述思想，實現(xiàn)了切割效率8%~10%的提升。
第三，是目前大家所比較忽視的張力控制問題，HSWEDM普遍存在電極絲正反走絲張力不均的“單邊松絲”的問題，而正是電極絲正反走絲張力的變化會導致切割中電極絲的振動加強，并且導致切縫寬度變寬及不均勻，因此如果能解決電極絲張力不均勻問題，將使得放電脈沖利用率進一步提升且切縫變窄并且比較均勻，由此獲得因切縫材料蝕除降低而帶來的切割效率的提高。
目前已有廠家設計出具有張力檢測及電機張力調整的閉環(huán)張力調節(jié)系統(tǒng)[5]，如圖1所示。電極絲運行時，安裝在定換向輪處的力傳感器把電極絲張力轉化成電信號，經電子電路處理放大，控制電機，再經絲桿、螺母控制動換向輪運動，調整從儲絲筒上拽引出電極絲的周長，利用電極絲的彈性變形來調整其張力，從而實現(xiàn)對電極絲張力的閉環(huán)控制。
圖1 閉環(huán)張力調節(jié)原理圖
第四，電極絲進電問題，電極絲進電問題目前最常用的是導電塊進電，導電塊由硬質合金或鎢鋼材料制造，鉬絲以8~12m/s的線速度貼著導電塊表面滑動磨擦運動，兩者接觸處為一個短圓弧線段。鉬絲與導電塊之間的接觸電阻很不穩(wěn)定。放電能量傳輸到加工區(qū)域必然因為有接觸電阻及電極絲自身的電阻產生能量損耗，如果能盡可能將進電點移動至靠近加工區(qū)域（圖2中虛線框位置），減少能量消耗并盡可能真實獲取加工區(qū)域的取樣信號（通常取樣點和進電點在一起），將由此獲取加工效率的進一步提高，目前試驗已經證明采用前端滾動進電切割效率可以提高5%以上。
