高低双速走丝电火花线切割工艺研究

论文摘要

当前,我国独具特色的高速走丝电火花线切割,由于本身所存在的一些固有缺陷和不足,加工效率和加工精度长期徘徊在较低水平,与国外低速走丝电火花线切割相比,差距愈来愈来大。特别是,随着未来电火花线切割加工技术向着高效、高精度方向发展,开发出具有我国自主知识产权的、适合国情的低成本、高效、高精度线切割技术,已成当务之急。本文在细致分析高速走丝电火花线切割与低速走丝电火花线切割加工特点的基础上,通过将两种加工方法有机结合,提出了高低双速走丝电火花线切割加工技术。该技术一次切割采用往复高速走丝切割,后续多次采用单向低速走丝切割,具有较高速走丝电火花线切割加工精度高、较低速走丝电火花线切割加工成本低的特点。高低双速走丝电火花线切割的目标是整体工艺水平接近或达到目前国外中档低速走丝电火花线切割的加工工艺水准。为此,本文分别从高速走丝高效切割、低速走丝一次切割、多次切割、落料切割及高低双速走丝复合切割等几个方面,对高低双速走丝电火花线切割工艺展开研究,所完成的主要工作如下:(1)根据高低双速走丝电火花线切割的设计要求和目标,给出了高低双速走丝电火花线切割机的结构原理示意图及其实现方式,并据此搭建了试验系统。(2)研究了两种基本间隙流动形式(压差和剪切流动)对电火花线切割极间流场的影响,建立并简化了电火花线切割极间流场模型,利用FLUENT有限元软件,研究了不同喷液压力、走丝速度和放电间隙对极间流场的影响。(3)分析了高速走丝大能量放电高效线切割的极间机理,并对其极间流场进行了数值模拟和实验验证,结果表明,压差流动和剪切流动的复合,改善了极间流场状况,消除了切割表面烧伤,提高了切割效率。(4)研究了常规电参数和非电参数对基于复合工作液的高速走丝大能量放电电火花线切割加工效率的影响规律。(5)研究了基于复合工作液的单向低速走丝电火花线切割一次切割精度、多次切割表面粗糙度和落料切割等工艺规律。(6)将高速走丝与低速走丝有机结合,对比了高低双速走丝电火花线切割与“中走丝”的加工工艺,并重点分析了两种加工工艺对切割精度和表面粗糙度的影响。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 图、表清单
• 第一章 绪论
• 1.1 电火花加工及分类
• 1.2 电火花线切割
• 1.2.1 概念
• 1.2.2 工作原理
• 1.2.3 分类
• 1.2.4 特点
• 1.3 电火花高效、高精度线切割技术发展现状
• 1.3.1 电火花高效线切割
• 1.3.2 电火花高精度线切割
• 1.4 课题研究意义
• 1.5 课题研究内容及拟解决的关键问题
• 1.5.1 课题研究的内容
• 1.5.2 拟解决的关键问题
• 第二章 高低双速走丝电火花线切割实现方案
• 2.1 高低双速走丝电火花线切割概述
• 2.1.1 设计背景
• 2.1.2 设计概念
• 2.2 实现方式
• 2.2.1 高速走丝
• 2.2.2 低速走丝
• 2.2.3 整体结构原理图
• 2.3 切割方案及工艺指标
• 2.3.1 切割方案选择
• 2.3.2 切割实例说明
• 2.4 特点
• 2.5 本章小结
• 第三章 试验设备及关键子系统
• 3.1 试验机床
• 3.1.1 YH 操作系统简介
• 3.1.2 高频脉冲电源
• 3.2 恒张力系统
• 3.2.1 高速走丝高效切割恒张力装置
• 3.2.2 低速走丝高精度切割恒张力装置
• 3.3 喷液系统
• 3.3.1 工作液泵系统
• 3.3.2 喷嘴
• 3.3.3 工作液防护装置
• 3.4 主要测量设备
• 3.4.1 TR240 便携式表面粗糙度仪
• 3.4.2 波形采集设备
• 3.5 本章小结
• 第四章 极间流场数值模拟及高效线切割极间机理分析
• 4.1 电火花线切割的极间介质流动模型
• 4.1.1 电火花线切割的极间流场模型
• 4.1.2 间隙流动的数学分析
• 4.2 数值模拟
• 4.2.1 有限元分析方法概述
• 4.2.2 FLUENT 软件简介
• 4.2.3 模型建立及数值模拟
• 4.3 高低双速走丝高效线切割极间机理及数值模拟
• 4.3.1 传统高速走丝线切割
• 4.3.2 基于复合工作液的高速走丝线切割
• 4.3.3 高效线切割
• 4.3.4 高效线切割的极间流场数值模拟
• 4.3.5 实验验证
• 4.4 本章小结
• 第五章 高低双速走丝电火花线切割工艺试验研究
• 5.1 高速走丝高效切割
• 5.1.1 电参数对高效线切割的影响规律
• 5.1.2 非电参数对高效线切割的影响规律
• 5.2 低速走丝一次精度切割
• 5.2.1 腰鼓形
• 5.2.2 形状精度
• 5.3 低速走丝多次切割
• 5.3.1 修正量
• 5.3.2 脉冲能量
• 5.4 低速走丝落料切割
• 5.4.1 脉冲脉宽
• 5.4.2 脉冲峰值电流（功率管）
• 5.4.3 走丝速度
• 5.5 高低双速走丝复合切割
• 5.5.1 尺寸精度
• 5.5.2 腰鼓形
• 5.5.3 表面粗糙度
• 5.6 本章小结
• 第六章 总结与展望
• 6.1 总结
• 6.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士期间发表的学术论文