线切割机床发展，现状，史
Time:2023-11-30 12:25:12
关于线切割机床发展的问题，我们总结了以下几点，给你解答：
线切割机床发展
Hs
线切割机床发展史
数控系统是数字控制系统的简称,根据计算机存储器中存储的控制程序,执行部分或全部数值控制功能,并配有接口电路和伺服驱动装置的专用计算机系统。计算机数控（CNC）系统是用计算机控制加工功能，实现数值控制的系统。CNC系统根据计算机存储器中存储的控制程序，执行部分或全部数值控制功能，并配有接口电路和伺服驱动装置的专用计算机系统。CNC系统由数控程序、输入装置、输出装置、计算机数控装置（CNC装置）、可编程逻辑控制器（PLC）、主轴驱动装置和进给（伺服）驱动装置（包括检测装置）等组成。CNC系统的核心是CNC装置。由于使用了计算机，系统具有了软件功能，又用PLC代替了传统的机床电器逻辑控制装置，使系统更小巧，其灵活性、通用性、可靠性更好，易于实现复杂的数控功能，使用、维护也方便，并具有与上位机连接及进行远程通信的功能。基本构成目前世界上的数控系统种类繁多，形式各异，组成结构上都有各自的特点。这些结构特点来源于系统初始设计的基本要求和工程设计的思路。例如对点位控制系统和连续轨迹控制系统就有截然不同的要求。对于T系统和M系统，同样也有很大的区别，前者适用于回转体零件加工，后者适合于异形非回转体的零件加工。对于不同的生产厂家来说，基于历史发展因素以及各自因地而异的复杂因素的影响，在设计思想上也可能各有千秋，使之有利于系统工作的可靠性，促使系统的平均无故障率不断提高。
数控系统的基本原理和构成都是十分相似。
数控系统一般整个数控系统由三大部分组成，即控制系统，伺服系统和位置测量系统。
控制系统按加工工件程序进行插补运算，发出控制指令到伺服驱动系统；伺服驱动系统将控制指令放大，由伺服电机驱动机械按要求运动；测量系统检测机械的运动位置或速度，并反馈到控制系统，来修正控制指令。这三部分有机结合，组成完整的闭环控制的数控系统。
控制系统主要由总线、CPU、电源、存贮器、操作面板和显示屏、位控单元、可编程序控制器逻辑控制单元以及数据输入/输出接口等组成。还包括一个通讯单元，它可完成CNC、PLC的内部数据通讯和外部高次网络的连接。
伺服驱动系统主要包括伺服驱动装置和电机。位置测量系统主要是采用长光栅或圆光栅的增量式位移编码器。
硬件结构：数控系统的硬件由数控装置、输入/输出装置、驱动装置和机床电器逻辑控制装置等组成，这四部分之间通过I/O接口互连。数控装置是数控系统的核心，其软件和硬件来控制各种数控功能的实现。数控装置的硬件结构按CNC装置中的印制电路板的插接方式可以分为大板结构和功能模块（小板）结构；按CNC装置硬件的制造方式，可以分为专用型结构和个人计算机式结构；按CNC装置中微处理器的个数可以分为单微处理器结构和多微处理器结构。
（1）大板结构和功能模板结构 数控系统
1）大板结构 大板结构CNC系统的CNC装置由主电路板、位置控制板、PC板、图形控制板、附加I/O板和电源单元等组成。主电路板是大印制电路版，其它电路板是小板，插在大印制电路板上的插槽内。这种结构类似于微型计算机的结构。
2）功能模块结构
（2）单微处理器结构和多微处理器结构 1）单微处理器结构 在单微处理器结构中，只有一个微处理器，以集中控制、分时处理数控装置的各个任务。 2）多微处理器结构 随着数控系统功能的增加、数控机床的加工速度的提高，单微处理器数控系统已不能满足要求，因此，许多数控系统采用了多微处理器的结构。若在一个数控系统中有两个或两个以上的微处理器，每个微处理器通过数据总线或通信方式进行连接，共享系统的公用存储器与I/O接口，每个微处理器分担系统的一部分工作，这就是多微处理器系统。
软件结构：CNC软件分为应用软件和系统软件。CNC系统软件是为实现CNC系统各项功能所编制的专用软件，也叫控制软件，存放在计算机EPROM内存中。各种CNC系统的功能设置和控制方案各不相同，它们的系统软件在结构上和规模上差别很大，但是一般都包括输入数据处理程序、插补运算程序、速度控制程序、管理程序和诊断程序。
（1）输入数据处理程序：它接收输入的零件加工程序，将标准代码表示的加工指令和数据进行译码、数据处理，并按规定的格式存放。有的系统还要进行补偿计算，或为插补运算和速度控制等进行预计算。通常，输入数据处理程序包括输入、译码和数据处理三项内容。
（2）插补计算程序：CNC系统根据工件加工程序中提供的数据，如曲线的种类、起点、终点等进行运算。根据运算结果，分别向各坐标轴发出进给脉冲。这个过程称为插补运算。进给脉冲通过伺服系统驱动工作台或刀具作相应的运动，完成程序规定的加工任务。CNC系统是一边插补进行运算，一边进行加工，是一种典型的实时控制方式，所以，插补运算的快慢直接影响机床的进给速度，因此应该尽可能地缩短运算时间，这是编制插补运算程序的关键。
(3)速度控制程序：速度控制程序根据给定的速度值控制插补运算的频率，以保预定的进给速度。在速度变化较大时，需要进行自动加减速控制，以避免因速度突变而造成驱动系统失步。 (4)管理程序：管理程序负责对数据输入、数据处理、插补运算等为加工过程服务的各种程序进行调度管理。管理程序还要对面板命令、时钟信号、故障信号等引起的中断进行处理。
(5)诊断程序 ：诊断程序的功能是在程序运行中及时发现系统的故障，并指出故障的类型。也可以在运行前或故障发生后，检查系统各主要部件（CPU、存储器、接口、开关、伺服系统等）的功能是否正常，并指出发生故障的部位。
基本分类运动轨迹分类：
（1）点位控制数控系统 ：
数控系统控制工具相对工件从某一加工点移到另一个加工点之间的精确坐标位置,而对于点与点之间移动的轨迹不进行控制，且移动过程中不作任何加工。这一类系统的设备有数控钻床、数控坐标镗床和数控冲床等。
（2）直线控制数控系统 ：不仅要控制点与点的精确位置，还要控制两点之间的工具移动轨迹是一条直线，且在移动中工具能以给定的进给速度进行加工，其辅助功能要求也比点位控制数控系统多，如它可能被要求具有主轴转数控制、进给速度控制和刀具自动交换等功能。此类控制方式的设备主要有简易数控车床、数控镗铣床等。
（3）轮廓控制数控系统 ：这类系统能够对两个或两个以上坐标方向进行严格控制，即不仅控制每个坐标的行程位置，同时还控制每个坐标的运动速度。各坐标的运动按规定的比例关系相互配合，精确地协调起来连续进行加工，以形成所需要的直线、斜线或曲线、曲面。采用此类控制方式的设备有数控车床、铣床、加工中心、电加工机床和特种加工机床等。
伺服系统分类；
按照伺服系统的控制方式，可以把数控系统分为以下几类：
（1）开环控制数控系统 ：这类数控系统不带检测装置，也无反馈电路，以步进电动机为驱动元件。CNC装置输出的指令进给脉冲经驱动电路进行功率放大，转换为控制步进电动机各定子绕组依此通电／断电的电流脉冲信号，驱动步进电动机转动，再经机床传动机构(齿轮箱，丝杠等)带动工作台移动。这种方式控制简单，价格比较低廉，被广泛应用于经济型数控系统中。 （2）半闭环控制数控系统 ：位置检测元件被安装在电动机轴端或丝杠轴端，通过角位移的测量间接计算出机床工作台的实际运行位置(直线位移)，并将其与CNC装置计算出的指令位置(或位移)相比较，用差值进行控制，其控制框图如图4所示。由于闭环的环路内不包括丝杠、螺母副及机床工作台这些大惯性环节，由这些环节造成的误差不能由环路所矫正，其控制精度不如闭环控制数控系统，但其调试方便，可以获得比较稳定的控制特性，因此在实际应用中，这种方式被广泛采用。
（3）全闭环控制数控系统 ：位置检测装置安装在机床工作台上，用以检测机床工作台的实际运行位置(直线位移)，并将其与CNC装置计算出的指令位置(或位移)相比较，用差值进行控制。这类控制方式的位置控制精度很高，但由于它将丝杠、螺母副及机床工作台这些大惯性环节放在闭环内，调试时，其系统稳定状态很难达到。
功能水平分类：
（1）经济型数控系统 ：又称简易数控系统，通常仅能满足一般精度要求的加工，能加工形状较简单的直线、斜线、圆弧及带螺纹类的零件，采用的微机系统为单板机或单片机系统，如：经济型数控线切割机床，数控钻床，数控车床，数控铣床及数控磨床等。
（2）普及型数控系统 ：通常称之为全功能数控系统，这类数控系统功能较多，但不追求过多，以实用为准。
（3）高档型数控系统 ：指加工复杂形状工件的多轴控制数控系统，且其工序集中、自动化程度高、功能强、具有高度柔性。用于具有5轴以上的数控铣床，大、中型数控机床、五面加工中心，车削中心和柔性加工单元等。
工作流程：
1、输入：零件程序及控制参数、补偿量等数据的输入，可采用光电阅读机、键盘、磁盘、连接上级计算机的DNC 接口、网络等多种形式。CNC装置在输入过程中通常还要完成无效码删除、代码校验和代码转换等工作。
2、译码：不论系统工作在MDI方式还是存储器方式，都是将零件程序以一个程序段为单位进行处理，把其中的各种零件轮廓信息(如起点、终点、直线或圆弧等)、加工速度信息(F 代码)和其他辅助信息(M、S、T代码等)按照一定的语法规则解释成计算机能够识别的数据形式，并以一定的数据格式存放在指定的内存专用单元。在译码过程中，还要完成对程序段的语法检查，若发现语法错误便立即报警。
3、刀具补偿：刀具补偿包括刀具长度补偿和刀具半径补偿。通常CNC装置的零件程序以零件轮廓轨迹编程，刀具补偿作用是把零件轮廓轨迹转换成刀具中心轨迹。目前在比较好的CNC装置中，刀具补偿的工件还包括程序段之间的自动转接和过切削判别，这就是所谓的C刀具补偿。
4、进给速度处理： 编程所给的刀具移动速度，是在各坐标的合成方向上的速度。速度处理首先要做的工作是根据合成速度来计算各运动坐标的分速度。在有些CNC装置中，对于机床允许的最低速度和最高速度的限制、软件的自动加减速等也在这里处理。
5、插补：插补的任务是在一条给定起点和终点的曲线上进行“ 数据点的密化 ”。插补程序在每个插补周期运行一次，在每个插补周期内，根据指令进给速度计算出一个微小的直线数据段。通常，经过若干次插补周期后 ，插补加工完一个程序段轨迹，即完成从程序段起点到终点的“数据点密化”工作。
6、位置控制：位置控制处在伺服回路的位置环上， 这部分工作可以由软件实现， 也可以由硬件完成。它的主要任务是在每个采样周期内，将理论位置与实际反馈位置相比较， 用其差值去控制伺服电动机。在位置控制中通常还要完成位置回路的增益调整、各坐标方向的螺距误差补偿和反向间隙补偿，以提高机床的定位精度。
7、I/0 处理：I/O 处理主要处理CNC装置面板开关信号，机床电气信号的输入、输出和控制(如换刀、换挡、冷却等) 。
8、显示：CNC装置的显示主要为操作者提供方便，通常用于零件程序的显示、参数显示、刀具位置显示、机床状态显示、报警显示等。有些CNC装置中还有刀具加工轨迹的静态和动态图形显示。
9、诊断： 对系统中出现的不正常情况进行检查、定位，包括联机诊断和脱机诊断。
数控系统所控制的是位置、角度、速度等机械量和开关量。
用数字控制刀具的走刀
最简单来说，就是数字，指令，控制，它是由工件程序，录入数控系统，形成对工件加工循环
就是把要做的工输入程序由电脑来完成...
数字控制
线切割机床发展现状
1.1 什么是中走丝线切割机床?
爱收素路错计象振中走丝线切割机床是在快走丝机床上发展起来的，采用对同一个零件进行多次重复性加工，从而达到比快走丝机床更高精度和更好表面质量的一种机床。
1.2 为什么叫“中走丝”?
“中走丝”的叫法本身不溶七创维煤维抗易掌负具有科学性，它只是对往复式走丝且具有多次切割功能的机床的总称。它形象地同快走丝线切割机床和慢起丝线切割机床加以了区分。严格地讲，只具有单一的多次切割功能而没有智能控制是不能校称之为“中走丝”的，也正是由于“中走丝”的屋风丝则线跟确叫法缺乏科学性，为伪劣的中走丝机床钻了空子，给用户在“中走丝”机的选剧杨杆田轮兴型上制造了麻烦，很多客户大呼上当。
1.3 如何从中走条模宽低题胶毛马丝线切割机床的先进性上区分不同档次?
所有生产中走丝机的厂商都对自己的产品进行大量宣传，作为用户特别是对中走丝线切割机探犯其便协斗味给床不太了解的用户，很难分辨真伪，而中走丝本身就是一个新的理念，所以大多数用户往往都是“事后诸葛亮”。
中走丝线切割机床档次的毫线司某快间担杂达区别主要还是应从机械结构、控制技术上加以区分，而不是在机床的外形或外观上。目前市械甲各另势完希配选场上的大部份中走丝线切割机床充其量只能算作简酒止切易中走丝，这一类机床就是在快走丝机床的基础上增加了多次切割的赵功能，再加一个穿丝极为不便的导向器，在其它方面束鱼取友无论是机床的结构上还是研读低备强座前境权儿蒸在自动化控制方面均无建树。
所以简易中走丝线切割机床对操作人员的技能要求很高，操作人员不仅要掌握不同材料、不同厚度、查写护表伟短生例补夜代不同切割次数的所有高频参数的组合匹配，还要经常观测电极丝的运行情况，这对操作人员的技术要求是很高的。这也是广大用户对中走丝线切割机床从盼望变失望的根本原因。
精密中走丝机通过控制系统的智能化，对高频罪参数和进给跟踪的控制实现智能化，操作人员不再需要掌握高频参数的选择、组合，系统提供的工艺数据能提优供对应的切割参数，并且用户可以对参数进半比推烧导程密齐行修正，根据自己的材料特性等，形成对应的用户工艺数据库。
BSGXP控制系统是目前市场上功能最强大的加工工艺数据库系统，它具有以下6项自动化工艺功能:
① 电极丝速度自动化调节；
② 加工偏移量设定调节；
③ 修刀次数智能设置；
④ 高频参数匹配自动设置；
⑤ 进给跟踪智自动调节；
⑥ 短路判断自动调节。
这样使得任何一个初学者都能很快掌握中走丝机的操作。
客户在了解中走丝机时一定要深入、细致，货比三家，多听多看，绝不可偏听偏信。不要相信价高的一定是好的，现在的中走丝线切割市场，像苏州宝时格这样价格透明、公布所有技术参数的厂家很少。不怕不识货，就怕货比货。买中走丝线切割一定要看实际的切割效果，不要盲目相信厂家的宣传，最后天价买来的机床并不实用。
1.4 中走丝线切割机床在技术性能上有哪四大难题？
① 大面积低粗糙度的稳定切割
② 多次切割加工的绝对尺寸精度的保证
③ 多个相同零件加工的一致性误差
④ 多孔位加工的定位精度
这四个关键性指标如果得不到有效解决就不是真正的中走丝线切割机床，最终会被市场所抛弃。
Posittec-M型精密中走丝线切割机床已经很好地解决了这些技术难题，部分技术参数可以与慢走丝机床媲美。
1.5 中走丝线切割机床在可操作性上有哪四大障碍？
① 要求操作人员要有非常熟练的上丝和紧丝技艺；
② 要能凭借经验随时注意并排除加工过程中电极丝的松紧变化；
③ 必须使用穿丝极为不便的导向器，这是对操作人员耐心的巨大考验；
④ 操作人员要掌握不同材料、不同厚度的各种电参数以及加工余量补偿等十几个工艺参数的组合、匹配。如果没有相当的经验和时间的验证是很难做到的。
这些问题的存在，严重阻碍了中走丝线切割机床的推广和应用。
POSITTEC-M型精密中走丝线切割机床解决了这些技术难题。
1.6 怎样判断中走丝线切割机床的精度保持性？
判断一台真正中走丝线切割机床的好坏，不能只看加工件的表面粗糙度，还应该关注机床的加工精度，而加工精度又不能只注意切圆园精度，更应该注意机床的定位精度。由于机床实际的使用年限远远超过质保年限，所以，在机床的精度的判断上更重要的是精度保持性的判断。
机床精度保持性主要从以下两个方面判断:
一是机床本身的机械结构，这是基础，结构不合理的机床做得再漂亮也是中看不中用，机床结构决定机床刚性，机床刚性决定精度保持性。机床工作台采用全支承结构是目前公认的高刚性结构，以加工中心为例，由于要承受很大的切削力，因此，所有加工中心均采用全支承结构，而慢走丝线切割机床为了在全行程内获得高精度、高稳定性，同样采用全支承结构。
全支承结构的最大特点就是工作台移动始终都在机床导轨的支承范围内，这样机床在全行程范围内刚性变形极小，且稳定可靠。
第二是了解机床生产过程的工艺水平以及关键部件的选用，这方面用户往往有难度，不过可以从企业信誉用户口碑以及企业的综合实力等方面了解。
1.7 光栅尺（电子尺）真的能提高线切割机床加工精度吗？
一台所谓的全闭环线切割机床能获得良好的加工精度，首先是机床的结构，其次是机床本身的制造质量，光栅尺的应用必须建立在以上两点的基础上才能发挥作用，因为光栅尺的检测位置并不是机床的加工位置，当工作台移动时运动直线度总会存在误差， 从微观上讲工作台上的任意两个位置只要不重合，工作台移动时它们的运动就不一致，而且它们的距离越大运动的一致性就越差，这就是测量学所讲的阿贝误差。而光栅尺的安装往往与加工位置有相当的距离，所以必然存在较大的阿贝测量误差，加之所有运动另部件装配后的系统误差，这些必然使光栅尺的检测精度与加工位置的实际精度存在较大差异，所以，只有结构合理的高品质的机床才能保证工作台移动时这两个位置运动过程中的一致性。事实证明慢走丝机床的高精度绝不是仅仅安装了光栅尺那么简单。所以客户在选型时千万不要被光栅尺所迷惑，而是要努力了解机床本身的结构和质量。
1.8 导向器真的能提高精度吗？
众所周知慢走丝线切割机床上下导丝嘴内均装有宝石导向器，并且对精度的提高起到关键作用。由于慢走丝机床的丝速很慢，而且丝的材料为铜，硬度较低，所以电极丝对导向器的磨损较小，另外由于铜材内应力很小，拉直方便，所以电极丝在人为（或自动）穿过导向器时很容易。可是中走丝线切割机床情况就不同了，由于电极丝为钼丝，其硬度和应力都远远大于铜丝。当在显微镜下观测钼丝时，钼丝表面有大量的“积瘤”，当钼丝高速运行时对导向器而言无异于“钢丝锯”。所以与慢丝相比导向器的磨损非常大，而且在导向器的安装时很难将导向器的小孔与上下主导轮之间的钼丝重合。这不仅加快了导向器的磨损，而且直接影响切割时的钼丝空间位置。这对于模具加工的位置精度和相同零件的一致性精度的影响都是非常致命的。另外由于钼丝的内应力很大，而导向器的小孔只能比钼丝直径大0.01mm（否则无导向作用），加之导向器和钼丝粘满工作液，所以操作人员要把钼丝穿过这个小孔时难度非常大，这对操作人员的耐心是巨大的考验。从现实的应用情况看，客户大都最终放弃了导向器的应用，可见对于中走丝线切割机床而言，导向器的应用不是中走丝提供精度与光洁度的关键。
1.9 为什么有些中走丝机床制造商能演示的很好，可买回去却用不好？
这与目前大部份中走丝机的技术现状有关，虽然具有了多次切割的功能，但是由于控制技术差，所以要求操作人员要有非常熟练的技术水平，而用户的操作人员很难达到这一水准，所以就出现了制造商演示时很好，而且演示时往往是小尺寸试切件（也有用慢走丝机切一大试件冒充的），但买回去却无法正常使用，所以真正原因还是制造商技术水平低所致。
1.10 如何正确评估中走丝线切割机床的切割效率？
切割效率是评估线切割机床性能的重要指标。如慢走丝线切割机床最大效率一般能达到300mm2/min。由于加工原理的不同，中走丝与慢走丝在效率的评估上也有不同。对于慢走丝而言，由于电极丝使用是一次性的，无论丝耗多大只要不断丝，加工就是连续性的，所以他的最大效率就是他的正常工作效率。然而对于中走丝线切割机床而言，情况就完全不同了。由于电极丝是循环往复使用，丝耗的大小直接影响连续切割的时间长短，所以评估中走丝切割效率必须附加条件连续切割20000mm2以上（这是一般中小模具的切割面积）。于是对中走丝（包括快走丝）线切割机床而言最大切割效率（简称最大效率）和正常工作的切割效率（简称工作效率）是两个完全不同的概念，而真正对用户有实际价值的指标不是最大效率，而是工作效率。也就是能连续切割20000mm2不断丝的最高效率。可以想象当您用中走丝加工模具时，虽然切割效率达到300 mm2/min甚至更高，可是不一会儿就断丝了，您还能接受这样的效率吗？
1.11 如何全面评估中走丝的技术指标？
激烈的市场竞争，以及市场对中国快走丝的无奈，衍生出无数的中走丝线切割厂家，让用户对选型眼花缭乱。如何正确评估中走丝技术指标是避免上当受骗的关键。
评估一台中走丝线切割机床必须从两个方面入手。一是精度、粗糙度等技术指标，另一个就是可操作性，这是对一台机床先进性的具体体现，离开可操作性说技术指标毫无意义，用户千万不能只关注精度、粗糙度。正因如此，目前大多数中走丝机床到用户手里后很难达到厂家宣传的指标。可见，高指标必须建立在便捷操作的基础上。只有具有高自动化控制的机床，用户才能轻松获得高指标带来的收益。
所以评估机床首先要考察可操作性。
1.12 中走丝机床目前已发展到了哪一阶段？
目前大多数中走丝线切割机床都处于初期阶段，在这一阶段，机床操作的便捷性很差。这些机床都是中走丝的起步阶段，或是试验阶段，这种机床操作起来很难掌握，而制造商推销宣传时又夸大其辞，所以给客户带来无穷困惑。
1.13 真正实用的中走丝线切割机应具备哪些功能？
中走丝线切割的实质是对同一表面进行不同参数组合的多次切割。然而由于被切割的材料的不同，厚度不同，必须对加工中的各种参数（如电压、电流、脉冲宽度、脉冲间隔，跟踪频率）进行各种不同的组合、匹配，这对于一般的客户而言是很难全面做到的，只能通过数控技术和工艺数据库技术。众所周知，国外慢走丝线切割机床就是通过参数化控制从而达到简化操作过程，尽量排除人为因素，同时获得很好的加工效果。
1.14 怎样区分中走丝机床的操作便捷性程度？
便捷操作的技术核心——专家数据库本身是一个持续优化、持续完善，永无止境的创新过程，这一特点就决定了谁开发得越早，随着时间推移必然它的便捷性功能越强大，客户在应用时会轻松自如，慢走丝线切割就是最好的证明。20世纪50年代的慢走丝机还不如现在的快走丝机。
1.15 中走丝线切割机床的核心技术是什么？
中走丝线切割机床的技术难点是大面积的低粗糙度切割，如Ra=1.0～1.2um且加工面在25000m㎡以上，如果不能对高频电源、跟踪速度、运丝给予全面自动控制，是很难做到的，由此可见，高频电参数控制、进给跟踪控制、电极丝动态控制的全面自动化控制，即专家系统是中走丝线切割机床不可或缺的核心技术。
1.16 如何正确认识中走丝线切割技术的发展？
中走丝线切割机床是中国式的往复式走丝线切割机床的必然发展方向，是快走丝线切割机床的更新换代产品。由于市场需求的不同，中走丝线切割机床也会像慢走丝线切割机床那样发展成为高、中、低三个不同档次和不同价格的市场定位。随着中走丝线切割技术的不断创新发展，高档次的中走丝线切割机床必将会与入门级的慢走丝线切割机床平分秋色，并且逐步取而代之。