GB/T 19361—2021《电火花线切割机床（单向走丝型） 精度检验》解读

吴 悦，王 应，吴 强

（苏州电加工机床研究所有限公司，江苏苏州215011）

电火花线切割加工技术历经半个多世纪的发 展，已成为特种加工和先进制造领域的重要组成部分，尤其是进入20世纪90年代后，随着材料科学、航空航天、信息技术、智能制造产业等高新技术的发展，电火花线切割加工技术也朝着更高水平、更深层次发展。单向走丝电火花线切割机床具有加工精度高、表面质量好、可加工复杂型面等优势，能对硬质合金、钛合金等难切削导电材料的零件进行三维复杂直纹轮廓面的切割加工，一些应用甚至能达到“以割代磨”的效果[1]。据统计，2021年电火花线切割机床的销售量接近各类电火花加工机床总销售量的七成，其中单向走丝型和往复走丝型的线切割机床销售量同比增长分别为40.5%和27.9%[2-3]，一定程度上表明用户对高端产品的需求在增大，市场也将迎来基础需求饱和前提下的需求升级。

我国于2003年首次制定并发布国家标准GB/T 19361—2003《电火花线切割机（单向走丝型） 精度检验》，等同采用国际标准ISO 14137：2000。当时，国内单向走丝电火花线切割机床和技术水平尚处于初级阶段，有自主研发实力的企业寥寥无几，机床的制造水平和质量性能与国外差距较大，2003年版标准对于国内企业消化吸收新技术、自主研发新产品起到了引领性的促进作用。随着新版国际标准ISO 14137：2015的发布和国内单向走丝电火花线切割技术与产业的发展，全国特种加工机床标准化技术委员会组织相关单位提出了等同采用国际标准、同步修订国家标准的项目建议。

新版GB/T 19361—2021《电火花线切割机床（单向走丝型） 精度检验》（以下简称“新版标准”）于2021年10月11日由国家市场监督管理总局、国家标准化管理委员会正式发布，2022年5月1日起实施，这对于我国单向走丝电火花线切割机床的设计、制造、采购、检测、使用、维护等全生命周期管理起到了标准化支撑作用，有利于我国自主研发的单向走丝电火花线切割机床在一致性、稳定性、可靠性、安全性等方面迈向中高端。本文详细解读了新版标准的技术内容，通过与GB/T 19361—2003的对比，分析标准的主要技术差异，为各方更好地理解和使用标准提供了指引。

1 新版标准的基本内容

1.1 标准结构和框架

新版标准按照GB/T 1.1—2020《标准化工作导则 第1部分：标准化文件的结构和起草原则》的规定进行起草，相比ISO 14137：2015做了一些编辑性修改以适合我国实际情况，便于我国科技人员理解和使用，标准正文的主体框架见表1。

表1 标准正文主体框架

1.2 标准范围和适用性

新版标准规定了一般用途、常规精度的单向走丝电火花线切割机床的几何精度检验、数控轴定位精度和重复定位精度检验、加工检验、圆检验，以及与上述检验相对应的允差值。

新版标准适用于十字滑台型和双立柱型的单向走丝电火花线切割机床，两种型式的机床结构示意见图1，并基于坐标系和运动命名规则[4]，规定了X、Y、Z、U、V轴等5个机床运动轴，以及机床主要部件的术语。新版标准不适用于机床运行试验（如振动、异常噪声、部件的爬行等）和机床性能（如速度、进给等）的测试。

图1 单向走丝电火花线切割机床

1.3 术语和定义

2003年版标准没有“术语和定义”，新版标准增加了电火花加工机床、电火花线切割机床、电火花成形机床等3项术语，并从加工原理角度给出了定义，见表2。

表2 术语和定义

1.4 概述

与2003年版标准相比，新版标准在第5章“概述”中增加了以下提示性内容：

（1）机床调平。水平是机床各项精度的基础，机床床身和导轨安装后都必须用水平仪进行检测，使得机床达到静态稳定，这是机床各项精度检验的前提条件。

（2）图解。新版标准第6章～第9章给出的检验项目简图为机床的部分结构示意，结合检验步骤展示了机床布局、测量仪器、运动方向及相关尺寸等，更有利于检测的实施。

（3）软件补偿。2003年版标准未涉及软件补偿的内容，新版标准对此做出了提示性要求，指出当使用软件补偿时，应在检测报告中说明，且出于测试目的坐标轴不应被锁定。数控轴的动态误差是由于伺服系统性能及机械系统等引发的，实际测试中通过采用软件的实时补偿功能，可更有效、便捷地降低动态误差所带来的影响[5]。

2 新旧版本的主要技术差异

2.1 几何精度检验

机床是工业之母，精度是机床之本。机床的几何精度不仅体现了基础制造水平，还直接影响加工工件的精度和质量，通常每台机床出厂和交付验收时均需进行几何精度检验。几何精度是机床精度的基础，较好的几何精度有利于提高数控轴定位精度和机床全行程运动的平稳性，对于保证大厚度工件的电火花线切割的中、精加工效率和轮廓精度也具有重要作用。

新版标准的几何精度检验共包含直线运动轴、工件夹持框架、U轴和V轴的运动等三大部分，检验结果的有效性很大程度取决于检验方法的科学性和可操作性，因此新版标准对几何精度检验项目的步骤方法进行了详细叙述，并提示可参照ISO 230-1的规定。表3是新旧版本的几何精度检验项目对比情况，其中直线运动轴的几何精度指标相较2003年版提高了30%~50%。

表3 几何精度检验的比对 单位：mm

此外，新版标准删除了2003年版的G7项“定位销或工件夹持框架的基准面与X轴运动、Y轴运动之间平行度的检查”；对检验所需测量仪器的名称也做了修改，除精密水平仪、光学测量仪器、平板等以外，主要测量仪器如平尺、角尺、指示器均改为国际统称的直线度校正仪、垂直度校正仪、线性位移传感器。然而，这些指定的测量仪器仅是范例，在实际检验中也可使用具有同样测量范围并且相同或更高精度的其他仪器。

2.2 定位精度和重复定位精度检验

机床的定位精度利用激光测量仪或线性标尺进行检测，可参照ISO 230-2的规定。表4是定位精度和重复定位精度检验项目对比情况，列举了数控X、Y、Z轴测量长度≤500 mm和≤1000 mm的指标要求以及U、V轴测量长度≤100 mm和≤200 mm的指标要求。其中，“双向定位精度”“单向重复定位精度”“双向定位系统偏差”等指标提高了20%~40%，“反向差值”指标未作调整，而“平均双向定位偏差”指标放宽了50%以上。此外，新版标准还增加了“双向重复定位精度”和“平均反向差值”两个检验项目，这主要是出于切实提高机床动态精度、保证零件加工精度等方面的考虑，更能反映数控轴双向运动重复定位精度的真实情况。

表4 定位精度和重复定位精度检验的比对

由于制造水平的普遍提高和软件补偿功能的广泛使用，新版标准对“双向定位精度”“单向重复定位精度”“双向定位系统偏差”三个指标做了提升，在不增加制造成本的情况下，提高了机床的性能；放宽“平均双向定位偏差”的指标，主要是考虑到机床的实用性与标准体系相关数据的协调性，有利于标准的贯彻执行。

2.3 加工检验

加工检验（也称“工作精度检验”）通常是机床检测的最后一个检查项目，也是单向走丝电火花线切割加工的重要指标之一。除了机床硬件条件以外，加工工艺、控制方法等都会对加工精度指标产生影响[6]，比如在实际操作时还应控制电极丝的振动、变形，以保证加工精度指标符合公差要求。

新版标准规定加工检验应在精加工条件下进行单一圆柱孔的加工，通过限定工件材料与尺寸、电极丝材料与尺寸、精加工后的表面粗糙度等加工条件，提出了加工孔的圆度、孔轴线与工件基准面之间的垂直度、直径一致性三项检验项目。与2003年版标准相比做了两处更改：①检验项目中“圆柱度”改为“直径一致性”；②检验步骤增加“c）”项，针对“直径一致性”的检验提出相应的方法，这是对2003年版标准的重要更正和补充。此外，加工检验允许相关方协商采用其他加工形状，且加工检验与圆检验可相互替代。

2.4 圆检验

圆检验是加工检验的必要补充，可对行程较大的单向走丝电火花线切割机床进行模拟加工时的圆形轨迹检验。与2003年版标准相比做了两处更改：①检验项目中“圆滞后”改为“双向圆偏差”；②检验条件中直径和进给速度的匹配数据做了修改，分析认为降低进给速度的匹配值，是为了更贴合实际放电加工时的电极丝进给速度，更能体现检验数据的真实性。但是，由于常规精度的球杆仪直径约200 mm，新版标准所列直径最大值仅150 mm，在实际检测时需进行折算。

2.5 补充要求

在单向走丝电火花线切割机床的检验检测过程中，还应参考JB/T 5544—2012《电火花线切割机床（单向走丝型） 技术条件》第8章的相关要求，主要包括：①精度检验应在负荷运转试验和加工性能试验之前进行；②精度检验过程中不应调整影响机床性能、精度的机构和零件，否则应复检因调整受影响的有关项目；③精度检验应按整机进行，除了对运动精度、性能无影响的零部件和附件外，不应拆卸检验。

3 结束语

GB/T 19361—2021《电火花线切割机（单向走丝型） 精度检验》是电火花加工机床行业的重要标准，该标准通过等同采用国际标准，对推动我国企业依据标准组织生产和提供服务、引导我国企业开展对标活动具有重要意义。本文对新版标准进行解读，对比分析了标准结构、检验方法及允差等技术要求和差异，论证了标准方法的有效性和指标的先进性。GB/T 19361—2021的发布实施，将为单向走丝电火花线切割机床的精度检验活动提供统一的规范化依据，使得我国参与国际技术交流又多了一种共同语言，为我国电火花线切割技术及装备研发单位提升产品质量、扩大国际贸易、强化标准化与科技创新融合发展提供了重要的技术保障。