電火花加工技術(shù)經(jīng)歷了半個世紀 發(fā)展歷程，以其獨到 成形性能和以柔克剛 “切削”性能而成為模具加工領(lǐng)域 重要加工手段。但也經(jīng)歷了一波三折 坎坷歷程，一次又一次受到了來自其他加工手段 沖擊， 一次又一次提高和完善，顯示出其強大生命力。

時值世紀之交，電火花加工技術(shù)再一次受到來自以數(shù)控加工中心為代表 切削技術(shù) 猛烈 沖擊。數(shù)控加工中心技術(shù) 主軸旋轉(zhuǎn)高速化、刀具材料新型化及機床主體剛度 提高、數(shù)控軌跡功能發(fā)展等方面均有進步。這一系列技術(shù)進步，使電火花加工技術(shù)又面臨著新 挑戰(zhàn)。以此為契機，日本沙迪克公司開發(fā)了直線伺服電機 電火花成形機。這種機床 傳統(tǒng)成熟 電火花加工技術(shù)基礎(chǔ)上，又融入了直線伺服系統(tǒng)先進 新技術(shù)，使電火花成形加工 性能有了較大 提高。模具成形這一特定 加工技術(shù)中，抑制成形加工實用加工速度 主要原因是復(fù)雜形狀所造成 加工狀態(tài)惡化。以高運動速度著稱 直線伺服系統(tǒng)用于電火花成形加工 高速跳躍功能，派生了免沖液加工工藝，提高了電火花成形加工 實用加工速度，縮短了電火花成形加工 實用加工時間。

2）直線伺服系統(tǒng) 技術(shù)特點

    采用直線伺服系統(tǒng)后，省去了絲杠傳動環(huán)節(jié)，奠定了軸高速運動 基礎(chǔ)。加之控制系統(tǒng)采用了高速 32位計算機，使 軸 運動速度大幅度提高。沙迪克公司 AQ系列直線伺服 電火花成形機和LN系列 數(shù)控電源，可 0.0001mm 控制當量 條件下使軸 運動速度達到36m/min，這樣 技術(shù)指標使 新一代 電火花成形機兼具了高速度和精加工 綜合條件。

(1)全新 加工工藝，突破傳統(tǒng) 工藝指標

    軸高速運動給傳統(tǒng) 電火花成形工藝帶來了巨大變革，這種變革 限于因高速運動而縮短了裝夾、校正、精密定位所需 時間，更重要 是實現(xiàn)了加工中 高速跳躍(抬刀)。跳躍(抬刀)是電火花成形加工關(guān)鍵措施， 形狀復(fù)雜或深窄型腔加工中，不采取跳躍(抬刀)和沖液等措施幾乎是不能加工 。 跳躍(抬刀)時無放電現(xiàn)象，是電火花加工中 “怠工”現(xiàn)象，影響了加工時間 利用率。快速跳躍(抬刀)使“怠工”現(xiàn)象時間縮短， 提高了時間 利用率和加工速度。同時，高速跳躍(抬刀)也為增加跳躍(抬刀)幅度創(chuàng)造了條件，使 加工時放電間隙 流體作用力 到了充分 改善，免除加工時 沖液處理， 使加工時間縮短到原來 1/2。圖1是一個用快速跳躍免沖液處理 深窄型腔加工實例(加工后縱向剖開)，電極 斷面尺寸為1mm×38mm，電極錐度1°，型腔深度70mm，電極材料為石墨，兩個電極。總加工時間5h，其中粗加工時間160min，加工后工件表面粗糙度Ra為2μm。直線伺服系統(tǒng) 優(yōu)越性 深窄型腔 加工工藝指標上取 了突破性 進展， 功能領(lǐng)域也拓寬。圖2是一個Y型(三葉型)電極加工深窄型腔 典型加工實例。Y型(三葉型)電極 厚度僅0.25mm， 人們 傳統(tǒng)觀念中，如此形狀 加工具有相當 難度。深度超過10mm被視為禁區(qū)，此加工實例 加工深度為40mm，它表明直線伺服系統(tǒng) 實用化，使我們輕而易舉 進入了傳統(tǒng)禁區(qū)。

(2)穩(wěn)定精加工 保證，高響應(yīng)速度、高穩(wěn)定加工 伺服系統(tǒng)

    直流伺服系統(tǒng) 電火花成形機中，直線電機與滑板形成了一體化結(jié)構(gòu)。滑板 移位是直線電機 直接移位，兩者之間無任何傳遞環(huán)節(jié)。這樣， 伺服運動中去 中間環(huán)節(jié) 損失與響應(yīng)滯后。圖3是直線伺服系統(tǒng)運動軸 指令位置與實際位置 對比關(guān)系，從中可看出，電火花加工這種特殊 可逆伺服運動中，動態(tài)響應(yīng)時間僅 毫秒數(shù)量級。直線電機 高速響應(yīng)系統(tǒng)與傳統(tǒng) 旋轉(zhuǎn)交直流伺服電機帶動滾珠絲杠 系統(tǒng)相比，提高了一個數(shù)量級。眾所周知，電火花加工 精加工過程中，電極與工件不接觸，它們之間 有效放電間隙僅十幾微米，傳統(tǒng)伺服電機和滾珠絲杠系統(tǒng) 指令脈沖和實際位置間存 著數(shù)十至上百毫秒 滯后，實現(xiàn)穩(wěn)定、平滑 伺服并保持較高 精加工放電效率是十分困難 。直線伺服系統(tǒng) 優(yōu)越性 電火花小間隙精加工過程中 到了充分體現(xiàn)。數(shù)毫秒高速響應(yīng)和大于1g 加速性能，確保了可實現(xiàn)電火花放電微觀過程小間隙 持續(xù)性，使精加工脈沖利用率大幅度提高，進而使精加工加工速度 直線伺服系統(tǒng)平滑伺服運動中到了提高。

(3)實現(xiàn)精密控制及長期精度保持性 綜合措施

   直線伺服系統(tǒng) 運動方式?jīng)Q定了其伺服單元得采用直線位置反饋元件作為位置檢測環(huán)節(jié)。 直線伺服系統(tǒng) 控制和驅(qū)動只可能是一個全閉環(huán) 系統(tǒng)，直接檢測滑板 直線移位，其中沒有絲杠 螺距誤差，沒有絲杠和聯(lián)軸節(jié) 反向間隙誤差，也避免了傳動鏈零件 磨損等干擾因素。直線運動 導(dǎo)向也采用了與直線電機高響應(yīng)速度相適應(yīng) 滾動導(dǎo)軌，這些措施 綜合使用，實現(xiàn)了機床精密控制和長期 精度保持性。

(4)慢速微進給 平滑驅(qū)動

   電火花成形加工 特點是加工 平均伺服速度緩慢。粗加工時每小時進給距離 幾毫米，精加工時每小時進給距離僅零點幾毫米 更慢。這就要求電火花加工伺服具有優(yōu)良 動態(tài)特性，以適應(yīng)頻繁 制動、反向和保持工具與工件 微小間隙。進而要求系統(tǒng)具有平滑 驅(qū)動特性，且得解決通常AC電機 齒槽效應(yīng)所造成 影響。為此，沙迪克公司 直線伺服系統(tǒng) 控制當量和驅(qū)動當量為0.1μm，同時 制作直線電機時采用了高密稀土類磁鐵作為磁場材料。 磁體 分布排列上，采取了錯落分布 排列方法(如圖4所示)，加之采用與電機性能相匹配 、可對各相電流進行細微控制 變頻交流驅(qū)動系統(tǒng)，這一系列方法確保獲 合理 磁場相位關(guān)系和合理 電流相位關(guān)系， 峰值限度 平衡了直線電機各相電樞繞組之間 推力，克服了動態(tài)負載和大范圍速率變化 難題，使齒槽效應(yīng) 不良影響降到了較低，使伺服運動達到平穩(wěn)。

3）與直線伺服系統(tǒng)配套 相關(guān)技術(shù)

直線伺服系統(tǒng)電火花成形機 問世及其所顯示出 巨大功能潛力，無疑對成千上萬 用戶形成了強大 吸引力，并刺激各制造商爭相開發(fā)和更新產(chǎn)品以爭奪市場。，直線伺服系統(tǒng)機床 商品化過程除得解決本文前述 有關(guān)技術(shù)難點外，還得解決一系列與直線伺服系統(tǒng)配套 相關(guān)技術(shù)。

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