图1 高能应用技术的开发和最初的试验是
在图中所示的这台高速线切割机床上进行的
高能量应用技术将对优质模具所需的精度、几何形状、速度和表面质量产生巨大的影响。
今天，在激烈的市场竞争中，加工速度是一个极为重要的因素。加工车间需要缩短交货期、降低价格并保证按时发货。特别是模具加工车间，情况更是如此，因为在那里许多生产任务需要在几个小时或几天之内完成。
在EDM线切割机床上，加快生产速度的最常用方法是采用特殊的切割线，这种切割线一般采用特殊的尺寸或带有特殊的涂料。这种方法有助于减少烧蚀时间，但也会在自动送丝、线材的费用和线材的更换能力方面造成许多问题。
大多数厂家都试图加速EDM线切割机床的烧蚀时间，结果却导致了加工精度的下降，从长远来看这将会导致零件返工，造成表面质量和几何形状的不稳定，延长整体生产时间。
此外，由于许多简单的模具已经转移到海外去生产，因此北美模具制造商现在所承接的模具加工工作比过去更加复杂。今天所应用的模具都比较高大复杂，厚度多变，对角度加工和模具的表面质量要求都很高，在加工时容易造成切割线的断裂。这些复杂的原因导致了更长的烧蚀时间和更严格的条件，在这样的条件下，喷嘴不能紧密密封。
考虑到这些问题，模具制造商开发了一种系统，以减少EDM线切割机床在实际应用中的烧蚀时间，在这个系统中，冲洗不良的现象是一个值得我们关注的问题。
高能应用技术
开发高能应用技术（H.E.A.T）的目的是为了解决EDM线切割机床在实际应用中需要高速切削的问题，因为在这个过程中机床不能达到良好的密封冲洗；同时也是为了提供高精度、高平直度和良好的表面质量的零件。在开发这个新系统的过程中，能够使用市场中通用的EDM切割线也应该被考虑在内（见图1）。
当冲洗液喷嘴不能在工件的顶部和底部表面上密封时，由于去离子水的水流在切削区失去了焦点，因此其冲洗压力消失，特别是在较高的工件上。这种情况可能会导致压力损失，降低从间隙中清除电蚀材料颗粒的效率，引起切割线的断裂，由此导致烧蚀效率得下降。这种糟糕的冲洗条件会造成工件表面的不平整、中断切削路径和阻塞堆叠零件之间或者工件夹具之间的空间，因为这个工件夹具可以使喷嘴接近工件表面，以达到适当的密封目的。高能应用技术虽然还不能使这些条件达到完美的程度，但是可以使EDM线切割机床达到高效加工的目的，不会影响零件的加工精度、平直度和表面质量。
在老式机床上，必须在工件与喷嘴面之间使用一个非常好的密封，以产生和保持一定的冲洗压力，这种情况就像在水管的一端用大拇指堵住水流一样。水管一端的水流在大拇指的控制下被迫通过较小的缝隙，从而提高了水流的压力。同样，当冲洗喷嘴与工件的表面接近于密封状态时，水流从喷嘴的周围喷出，如果水流集中喷向切割线的路径上，那么压力就会相应提高。如果因为某些原因在切割线的路径上出现了间隙，那么压力就会失去，从而烧蚀效率也会相应下降。
因此，对高能应用技术提出了这样的一个设计要求：为这种糟糕的冲洗条件提供一个解决方案，并找到一种有效的方法保持冲洗压力，不让喷嘴在工件表面上产生密封效应。换句话说，就是必须迫使所需的压力能顺利通过冲洗系统，而不在冲洗喷嘴上发生密封现象。
满足这些要求的解决方案就是通过双重冲洗泵提高冲洗水的流量，然后以较小的喷嘴开口限制水流。为了达到这个目的，控制冲洗泵频率和输出水泵参数的软件就需要修改，使更大流量的水流通过喷嘴。较小的喷嘴开口限制了这个增加的流量，从而提高了来自水泵的水压，这股较小的高压水流直接喷向间隙之中，就可以更加有效地冲洗和清除切屑了。
这种方法解决了一个问题，但同时又引起了另一个问题。当大量的水流在较短的时间内被迫通过冲洗系统时，可能会使水槽中的水位急剧下降，导致冲洗水流量失衡，最终无法冲洗。其结果将导致烧蚀速度更慢，而且很不稳定，最终导致机床报警，如果水泵继续在无水的情况下运转，那么就会因“干燥”而造成损坏。
为了不增加供水槽的尺寸，就必须提出一种新的解决方案。经过对冲洗系统的管路进行改造，终于解决了这个问题，它既可以使水泵在较高流速的条件下工作，又可以保持较高的水压，而且不影响循环供水。
此外，设计人员还对机床软件中现有的技术数据库做了必要的调整和设置，使切削条件达到更高的水平，高能应用技术可以充分地利用这两台水泵系统的优势。
除了软件中的切削参数以外，经过实践证实的控制和监控软件，包括零件平直度和几何形状的控制、切割线防断措施（加工速度和冲洗控制的优化）等功能也被融入到了该技术之中。所有这一切都应归功于高能应用技术，它能在高速和非密封的条件下，保持精度、平直度和表面质量。
控制和监控软件
通过对软件的控制使用，可以达到特殊的零件平直度，补偿切割线因腐蚀和滞后而发生的变化，降低或消除零件在粗加工切削过程中产生的凸肚、弓背或锥形现象。为了能够在粗加工过程中生产出比较平直的零件，必须减少刮削次数，并要使用这种功能，以获得更好的表面质量，而不是采用粗加工的方法来修正某些误差（即凸肚或弓背现象）。
优秀的几何形状控制可以通过粗加工和刮削过程中自动调节伺服速度获得，以便优化圆角几何形状中的材料切削。这样做可通过对切割线在进出圆角时的偏差进行补偿来提高几何精度，保持精加工过程中材料的恒定切削。nextpage
切割线防断措施（加工速度和冲洗控制的优化）可通过对切削发送恒定的电火花脉冲来提高加工性能和效率。这种技术可以根据冲洗压力和工件材料厚度的变化来监控和调节电流，这有利于提供一个更加稳定的加工条件，以及更加恒定的切削速度、表面质量和精度。在厚度突然变化的工件中，这种技术有助于减少切割线在这些过渡点处发生的断裂现象。
对照其他的EDM技术
高能应用技术一直是对照其他主要EDM品牌进行试验的。实践证明，几乎在所有的情况下，其烧蚀速度至少可以加快15%。经过一道粗加工后，零件的平直度为0.0005in（1in=25.4mm，下同），再经过一道刮削后的平直度为0.0002in，这个零件的高度为12in，只需很少的刮削加工就能获得较好的表面质量。
在实际加工应用领域中，高能应用技术要比其他技术快52%。也就是说，具有高能应用技术的机床不但能够降低工艺时间和提高产量，而且它所使用的切割线数量要比市场上制造同类零件所用的其他机床更少。
应用和限制
高能应用技术是与特定目标一起开发的。这种技术可以与直径0.01in和0.012in的黄铜切割线或喷涂EDM切割线一起使用。但高能应用技术切割线也已经开发出来，事实表明这种切割线的切割性能有所提高，其切割性能要比使用高能应用技术的标准切割线提高了25%。
高能应用技术是为所有的标准工具钢开发的，而且在钛合金钢和因科镍合金钢的应用领域中也取得了巨大的成功，能够成功应用这种技术的零件厚度为1~12in。正如前面所提到的那样，这种技术特别适合于加工表面不平整、厚度变化大、切削路径中断和堆积型板材工件，其中包括冲洗条件较差的应用领域，在这样的条件下，喷嘴与工件表面之间不能很好地密封。
对于平板工件而言，如精密磨削加工的冲模板，冲洗喷嘴可以与冲模板之间形成密封，高能应用技术并没有显示出任何超过同类技术的优越性。在平板应用领域中使用其设定值的优点在于这种工件的设定时间。将高能应用技术应用于平板工件，很少需要考虑类似于切削路径中上部和下部加工头之类的夹紧问题，或工件夹持装置问题。
模具生产的应用领域
在模具制造应用领域中，可以有效地使用高能应用技术来切削加工模具的插件、型芯插销，以及包含轮廓外形和表面厚度变化的插件座。
在许多模具应用领域中，加工零件细节时需要切削加工的材料量很少。在这类特定模具制造的应用领域中，其上部和下部喷嘴也许并不需要借助于它与零件之间的密封。使用高能应用技术时即使零件上的一个冲洗喷嘴没有得到密封，最多也就是使EDM加工过程的切削速度降低。如果采用标准技术，可能会造成切削过量或切削不足，最好的情况是导致零件返工，最坏的情况是导致零件报废。
当通过交叉孔的切割线断裂时，带有切削路径通孔的滑板和其他模座也会造成不利的冲洗条件。在这些区域中，喷射出来的水流会因交叉口上的细节而扩散，引起冲洗压力的损耗。
在这样情况下的轮廓外形、变化厚度、交叉孔和埋头孔等，只有采用高能应用技术才能生产出优质模具所要求的精度、几何形状、速度和表面质量。
有了这种新开发的技术，模具制造业才能实现更多的利益。首先和最重要的是能够使其在全球的经济竞争中保持地位，并且能够获得利润。由于能够更快地生产同样的零件，因此它能够满足在较短时间内的交货要求。由于高能应用技术在不提高送丝速度的前提下，极大程度地低缩短了切削时间，切割线的消耗速度降低，因此使模具加工车间的操作费用大幅下降。在EDM线切割操作中，切割线是费用最大的一项，因此光是这一项每年就可节约几千美元（见图2）。
图2 这个经过修正的模具是采用高能应用技术
的最佳生产实例。其轮廓表面、深埋头孔和交
叉钻削的孔径都不需要采用良好的密封冲洗
也正是因为高能应用技术，它与其他现有的技术融合在一起，帮助厂家生产出更加平直和精密的零件，并且减少了在机床控制调节方面所花费的时间。最后，由于工件的加工采用了高能应用技术，因此只需很少的几道刮削加工就可以达到比较细密的表面质量，从而减少甚至避免了对零件进行手工抛光等二次操作。
今天，在交货时间紧、竞争压力大的模具制造业中，所有这些问题都可以帮助客户在较短的时间内、以较低的成本生产出优质的模具。这就是保持竞争优势或重新获得竞争地位的秘诀。
