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硬脆非导电材料精密切割技术与装备的研究

李娟  
【摘要】: 随着现代工业的迅速发展,各种机械产品对材料的性能要求越来越高,出现了许多形形色色的新材料,有些是硬脆非导电材料或是半导电材料,它们具有高硬度、高脆性、高耐磨性、高电阻率、耐高温、不导磁等优良性能,用传统的机械加工或电加工方法是无法加工的。用金刚石锯片切割加工是近年来获得快速发展的一种硬脆材料加工方法,但是目前的锯片加工主要存在加工效率低、工件的表面质量较低、工件的完整性差等问题,并且锯片加工无法实现曲面加工,因此在实际应用中有一定的局限性。 本文针对硬脆材料的特性和金刚石锯片切割加工的缺点,受特种加工机床结构和建筑行业所用木工锯的启发,提出了一种新的加工方法——线切割加工。线切割加工方法采用金属丝作为切割工具,在金属丝线上涂敷一层超硬磨料,并让金属丝线与工件相对运动,用金属丝线上涂敷的超硬磨料对硬脆材料进行切割加工。 本文在线切割加工方法的基础上设计研制了一种线切割设备。该设备的工作原理类似于电火花线切割机床。本文首先分析了机床的总体结构、工作原理、机床的技术参数、主运动系统和进给系统的结构等内容,其次研究了机床的机械结构组成及其功能,对机床的四个组成部分进行了详细的阐述,包括各个部分的机械结构、工作原理、零部件的设计选用等。 通过试验可以证明,线切割加工能够对硬脆材料进行精密、窄锯缝切割,且可实现成型加工。在实际应用中,线切割加工显现出一系列优点:加工损伤面小,切片薄,片厚一致性好,省材料等。这种线切割设备结构简单,可实现高速运转,可做成型加工,对促进硬脆加工装备发展有重要的实际意义。


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