微细电火花线切割加工热效应引起断丝问题的研究

摘要

微细电火花线切割加工技术采用微米级直径的电极丝，可加工出微米至数十微米尺度的复杂微结构件。在航空航天、精密仪器、生物医疗等众多的工业生产领域起到了重要的作用。当前，电火花线切割加工技术的发展趋势为：精密微细化、智能化、个性化、绿色环保化和高效化。由于受电极丝直径的限制，加工一段时间后容易出现断丝现象，这是阻碍微细电火花线切割加工技术发展最重要的问题。这就需要我们对断丝原因进行探索，找出其内在本质原因，为促进微细电火花线切割加工工艺的进一步发展提供理论依据。
　　首先，本文通过对微细电火花线切割加工的机理，以及加工中的电蚀过程，各种放电状态的比较，电极间能量的分配进行研究分析基础上，对微细电火花线切割加工钛合金进行理论研究，指出造成微细电火花线切割加工钛合金时，电极丝损耗变大的主要原因之一是钛合金加工屑抛出过程不理想，易在电极上形成反粘和在加工入口处形成翻边，从而造成加工状态不稳定。
　　然后，通过选取合适的热源模型、热边界条件和放电通道半径等，建立微细电火花线切割加工的热传导模型。利用ANSYS有限元系统对单脉冲条件下的工具电极丝的瞬态温度场和瞬态热应力场进行模拟。通过仿真结果的分析得到放电凹痕半径、深度和深径比及其随放电能量的变化规律，及热应力随电流变化的规律。
　　最后，建立了微细电火花线切割连续加工温度场的计算模型，指出集中放电对电极丝的影响。在此基础上，从能量输入角度对微细电火花线切割加工钛合金时断丝的原因进行分析。建立完整的热传导模型，在电极丝上进行有限次集中放电，通过采用ANSYS软件中的间接热应力耦合法，对电极丝的热应力进行分析。

目录

微细电火花线切割加工热效应引起断丝问题的研究

RESEARCH ON BROKEN WIRE CAUSED BY THERMAL EFFECTS IN MICRO-WEDM

摘要

Abstract

第1章 绪论

1.1 课题背景

1.2 国内外研究现状

1.3 课题研究的目的和意义

1.4 课题研究的主要内容

第2章 微细电火花线切割加工的基本理论

2.1 微细电火花线切割加工的基本机理

2.2 微细电火花线切割加工钛合金的理论研究

2.3 本章小结

第3章 单脉冲作用下电极丝的温度场分析

3.1 单脉冲温度场模型的建立

3.2 单脉冲温度场的数值模拟

3.3 单脉冲下电极丝的应力场的数值模拟

3.4 本章小结

第4章 连续放电作用下电极丝的三维瞬态热分析

4.1 连续加工过程电极丝温度场的数值模拟

4.2 微细电火花线切割加工钛合金时断丝原因分析

4.3 本章小结

结论

参考文献

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致谢