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高速走丝电火花多次切割精度及表面质量研究

张艳  
【摘要】: 高速走丝电火花线切割机床由于性价比高及运行费用低等优势在机械加工领域得到了广泛的应用,但其在多次切割中存在的切割精度不稳定及表面质量欠佳的问题一直制约着该技术的发展,也影响了其在精加工领域的应用。目前高速走丝电火花多次切割过程中存在问题有:首先,复合工作液条件下电极丝是否是间隙放电直接影响了多次切割精度能否稳定这一关键问题;其次,由于多次切割的实际修正量直接影响到多次切割的绝对尺寸精度,实际修正量与理论修正量的关系有待明确;再次,由于工作液中不可避免地存在电解质,多次切割加工表面有电解腐蚀层的出现,直接影响工件的使用寿命;最后,由于受到目前脉冲电源的限制,多次切割表面粗糙度一直没有明显的降低,与低速走丝电火花线切割相比仍然存在较大的差距。这些问题的出现都直接影响了高速走丝电火花线切割机床在精加工领域的应用。针对上述问题,本文的主要工作如下: 1)研究了复合工作液条件下高速走丝电火花线切割的放电机理,通过理论分析和试验证明在放电过程中并没有钝化膜的出现,电极丝与工件之间是间隙放电,为后续对多次切割工艺的进一步研究打下基础。 2)研究了复合工作液条件下高速走丝电火花多次切割的实际修正量的影响因素及规律,指出脉宽、加工电流等电参数以及限位棒间电极丝跨距、实际进给速度、丝速等非电参数对实际修正量有较大影响,而脉间和电极丝张力对实际修正量的影响不明显,结合工艺试验指出在综合考虑第一次与最后一次切割放电间隙差异的情况下多次切割的实际修正量与理论修正量是相吻合的。 3)利用有限元分析方法对最后一次切割放电能量下所能达到放电凹坑的深度进行仿真,分析了表面粗糙度Ra与放电凹坑深度h之间的关系;将仿真结果与实际试验结果进行比较,仿真分析的结果对试验工艺方法的改进具有指导作用。 4)研究了多次切割条件下的表面质量,提出了在最后一次切割过程中采用负极性加工以避免多次切割表面电解腐蚀层出现的工艺方法,并通过采用在多次切割的最后一次切割中使用压缩空气和火花油为冷却介质进行负极性加工以降低最后一次切割的放电能量的工艺方法,达到提高多次切割表面质量的目的。


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