高速往复走丝电火花线切割电极丝空间形位变化控制研究

摘要

高速往复走丝电火花线切割机床在放电加工过程中，电极丝不仅要受到放电爆炸力、电场力、磁场力、工作液阻尼力等各种力的交互作用，还会受到导轮、丝筒和轴承跳动等的影响，因而电极丝空间形位的稳定性较差，导致高速往复走丝电火花线切割的加工精度不高，对于多次切割（俗称“中走丝”）、大锥度切割和大厚度切割的影响更大。
　　在此背景下，本课题设计并制作了高速往复走丝恒张力走丝控制机构和新型防断丝智能导丝器，对加工过程中电极丝的空间形位进行了有效控制，并在此基础上进行了多次切割、大锥度切割和大厚度切割的工艺试验研究，主要的工作内容如下：
　　（1）利用NX6.0软件进行恒张力走丝控制机构的设计与制作，实现了对电极丝张力的有效控制，控制精度在1N以内。
　　（2）利用NX6.0软件设计并制作了新型防断丝智能导丝器，提高了电极丝空间定位的精度和稳定性，在降低电极丝的磨损的同时，还消除了烧丝、短路现象，延长了电极丝的使用寿命。
　　（3）同时采用恒张力走丝控制机构和新型防断丝智能导丝器进行工艺试验，与传统机床相比，切割效率和精度分别提升约10%和20%，表面粗糙度降低约20%。
　　（4）对现有的大锥度高速往复走丝线切割的电极丝定位方式进行了分析，讨论了现有大锥度导丝机构的不足并设计了两种大锥度随动导丝机构，最终确定了采用了无磨损有交切误差的导丝机构，并通过实验证明了该机构可以大大改善锥度切割的表面质量及精度，并且适合大锥度的多次切割。
　　（5）研究分析了大厚度多次切割工件“腰鼓度”的影响因素，建立了多次切割电极丝的受力模型，通过改变走丝速度、修刀补偿量、电极丝直径等条件进行了多次切割实验。结果表明：大厚度多次切割时，极间的放电爆炸力是促使电极丝产生挠度最终导致切割工件“腰鼓度”的主要原因，可通过适当地增大电极丝直径和张紧力加以改善。

目录

注释表

缩略词

第一章 绪 论

1.1 电火花线切割加工技术简介

1.2 课题研究背景及意义

1.3 电极丝动态特性的研究现状及分析

1.4 课题研究目标及内容

第二章 试验设备及测量工具

2.1 试验加工设备

2.2 测量仪器设备

2.3 本章小结

第三章 高速往复走丝电极丝形位控制装置设计

3.1 恒张力走丝控制机构设计

3.2 新型智能导丝器设计

3.3 电极丝空间形位控制工艺试验

3.4本章小结

第四章 电极丝空间形位变化在实际切割中的影响研究

4.1 大锥度电火花线切割中的电极丝动态特性的影响研究

4.2电极丝空间形位变化对高厚度多次切割腰鼓度的影响研究

4.3 本章小结

第五章 总结与展望

5.1 总结

5.2 展望

参考文献

致谢

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