线切割机床电极丝振动及其有限元分析

为了提高往复走丝线切割机床的加工精度,减小线切割机床电极丝的振动,建立电极丝的受激振动模型,分析电极丝的振动型态和振动原因,结果表明电极丝的受激位置对电极丝振动产生影响.通过对有无工件作用时电极丝模态振型的对比,得出电极丝的跨度和张力的改变可改变电极丝原有的模态振型的结论.由于强烈的共振会严重影响电极丝使用寿命,所以需要增大张力、减小导轮跨距以避开导轮、丝筒、丝架及电动机的频率以防止出现共振.     

电极丝超声振动的低速走丝电火花线切割加工研究

研究了低速走丝电火花线切割加工中附加超声振动后电极丝的高频振动对加工性能的影响。建立了描述超声振动下的电极丝振动的数学模型，并进行了计算机模拟分析。实验表明，电极丝附加超声振动可以改善极间放电状态，提高加工效率，减少断丝率，降低加工表面粗糙度值。     

超声辅助线切割加工超声参数对表面粗糙度的影响

为提高超声振动与电火花线切割复合加工难切削金属的加工质量,通过理论分析、数值模拟和试验验证,对超声振动与电火花线切割复合加工作用下不同振幅和频率对表面粗糙度的影响规律进行深入研究。基于超声振动的电火花线切割复合加工构建物理模型和数学模型,推导基于超声振动的移动高斯热源热流密度公式,建立了完整的温度场仿真模型。通过ANSYS有限元复合加工过程温度场的模拟分析,构建基于温度场数值模拟的表面粗糙度理论计算模型。通过单因素试验对表面粗糙度的理论计算模型进行了验证,结果表明：随着振幅和频率的增大,被蚀除电蚀坑体积减小,表面质量变高;试验结果与理论及仿真模型的变化规律具有较好的一致性,最小偏差7.717%,最大偏差16.708%。     

线切割机床电极丝振动的检测及初步分析

本文提出了测试电极丝振动的激光光电检测系统,既能测空载电极丝振动,又能很近似地测出加工时工件切缝中的电极丝振动,并具有便宜、简便之持点、为电极丝振动理论分析提供了一个良好的检测手段。用此系统所做的初步检测分析工作,获得了快走丝线切割机床上电极丝振动的振源和振动特性等几个较为明确的结论。     

电极丝横向振动测量方法的研究

对高速走丝电火花丝切割机电极丝横向振动的测量方法进行了研究。在不同点同时用光电法和轻压接触法进行测量，分析比较了测量结果。对利用轻压接触法实施电极丝的振动主动控制弹性元件参数从测量的角度进行了实验分析和初步的理论探讨。     

电火花细微加工中的电极干扰振动研究

根据电火花放电的物理过程，分析电火花细微加工中的几种主要作用力，利用连续弹性振动理论和一些假设条件研究电极的振动规律，并对电极结构尺寸与电极干扰振幅的关系进行数值分析，在理论研究和数值分析的基础上，进行了细微孔加受电极振动影响的工艺实验。     

电火花细微加工中的电极干扰振动研究

根据电火花放电的物理过程，分析电火花细微加工中的几种主要作用力，利用连续弹性体振动理论和一些假设条件研究电极的振动规律，并对电极结构尺寸与电极干扰振幅的关系进行数值分析。在理论研究和数值分析的基础上，进行了细微孔加工受电极振动影响的工艺实验。     

高速走丝线切割机多次切割加工电极丝动态性能的研究

良好的电极丝动态性能是高速走丝多次切割加工的基础。本文首先分析影响电极丝动态性能的几个主要因素和减小电极丝振动的诸项措施，然后通过理论和实验证明降低电极丝的运丝速度，能够满足多次切割工艺的要求。     

倾斜式可调电极丝恒张力机构的研究

分析了高速走丝线切割机加工过程中电极丝张力对加工精度的影响，在此基础上开发了一种倾斜式可调恒张力机构，可直接恒定加工时的电极丝张力，减少电极丝的振动，提高加工质量，为实现多次切割创造了条件。     

往复走丝电火花线切割机床电极丝振动研究及抑制措施

对往复走丝电火花线切割机床电极丝振动的影响因素进行了理论分析和实验研究,揭示了由导轮、贮丝筒等引起的外部激励是产生电极丝低频振动的主要原因,提出了稳定电极丝空间形态及减小振幅的两项措施,即使用新型恒张力机构和浮动式限幅器。     

Three-dimensional characteristics analysis of the wire-tool vibration considering spatial temperature field and electromagnetic field in WEDM

In this paper, a three-dimensional multi-physics coupling model (thermal model, electromagnetic field model and structural model) is proposed for analyzing and controlling the vibration of wire electrode in cutting thin plate process. Firstly, a three-dimensional thermal model is developed to evaluate temperature distribution of wire electrode considering heat convection and heat conduction, and the numerical solutions of wire temperature increment are performed under different process parameters. Secondly, the mechanism of electromagnetic force acting on wire tool is clarified in detail, and a spacial finite element method (FEM) program is designed to analyze the electromagnetic field considering electromagnetic induction. Then, combining thermal model with electromagnetic field model, and conventional structural model, a multi-physics coupling model is established to acquire the frequency and amplitude of wire vibration under random multiple-spark discharges. Furthermore, the simulational results of multi-physics coupling model on wire vibration show a good agreement with experimental data, and the influencing rules of processing parameters on wire vibration are also illustrated to seek the best parameter combination. Eventually, three practical methods are presented to restrain wire vibration performance, and the significant effects on suppressing the wire vibration and improving geometric accuracy have been obtained.     

脉冲双丝GMAW熔滴过渡过程中熔池波动行为数值分析

研究了脉冲双丝GMAW过程中熔池自由表面受周期性熔滴冲击引起的动态波动行为. 根据二维波动理论建立了熔池液面受迫振动以及由此产生的二维波动行为的瞬态数学模型，推导出控制微分方程，给出了相应的初始条件和边界条件并编制程序进行了数值分析. 得到了熔池自由表面的位移和振动速度分布规律、不同熔滴过渡条件下熔池自由表面的瞬时波动规律及焊接过程中表面波动所引起的干涉现象. 结果表明，表面波主要起源于前丝、后丝中心附近，导致熔池表面有较强的凹陷. 选用直径1.0 mm的焊丝可以减小熔池表面波动，防止出现较粗的焊缝波纹；当熔滴过渡频率为1 000 Hz时，容易出现焊接波纹粗大、咬边等缺陷，波动干涉随熔滴过渡频率减小而减小. 文中的工作能够为脉冲双丝GMAW的工业化生产和焊接工艺参数的优化提供基础数据和理论指导.     

电极丝随动放电切槽技术试验研究

微细电火花线切割加工时电极丝存在难以避免的振动,且振动幅度随着切割工件厚度的增加而变大,这导致加工出现腰鼓形误差,工件加工效率与加工质量也受影响。针对电极丝的振动问题提出一种电极丝随动放电切槽技术,通过顶丝头的导丝孔和导丝槽抑制电极丝振动,利用电极丝放电蚀除工件完成了长度70 mm、直径0.1 mm的半圆截面长通道的加工。多次测量结果表明,所得深槽尺寸极限公差小于3μm,表面粗糙度在Ra31~56 nm,形状精度高、成形尺寸好,且特征宽度不受长度影响,扩展了微细电火花机床的应用范围,为工件的跨尺度加工提供了一种创新方案。     

A macroscopic mechanical model of wire electrode deflection considering temperature increment in MS-WEDM process

In medium-speed wire electrical discharge machining (MS-WEDM), wire in the area near the guide wheel and between the two guide wheels obviously form the wire bending deformation due to wire tension, electrostatic force, electrodynamics force, hydrodynamic force, temperature increment, etc. Besides, the wire deflection would have a direct influence on the machining accuracy, productivity and stability. In this paper, first of all, main causes of wire electrode deformation are proposed to better understand its fundamental mechanism. Second, two macroscopic mechanical models of wire deflection are developed in the area near the guide wheel and between the two guide wheels considering temperature increment and wire vibration in machining 20 mm-thickness workpiece process, respectively. Moreover, the numerical solution of deflection in the area near the guide wheel and the theoretical solution of deflection between the two guide wheels has been worked out. Then, the analysis of the variation trend of wire deflection and the influences of wire deflection on the machining process have been conducted. Eventually, from the confirmation experiment and comparison with other researchers’ models, it has been proved that the macroscopic mechanical models of wire deflection in MS-WEDM process are reasonable and reliable. In addition, according to macroscopic mechanical models, some of the practical approaches of reducing wire deflection have been proposed to improve machining accuracy, and these high-precision models can be applied into NC system to set a compensation for wire deflection in the future.     

硬脆材料的电镀金刚石线锯超声切割锯切力研究

基于冲量理论和振动加工理论,采用叠加原理建立了电镀金刚石线锯超声切割锯切力数学模型.从理论上分析了电镀金刚石线锯施加超声振动后锯切力与普通锯切力的区别,并进行了超声振动与普通锯切力对比试验研究.结果表明:锯切力的大小随线锯往复频率的提高而降低,随侧向压力的增加而增大.通过比较发现,超声振动锯切力比普通锯切力减小20%～30%.同时,对超声振动锯切过程中单颗金刚石磨粒切削运动轨迹进行了仿真分析,进一步解释了施加超声振动后锯切力减小的原因.     

线切割断丝保护方法研究与改进

针对高速走丝电火花线切割机床的断丝问题,在总结分析信号反馈式、机械触发式、电流通断式等断丝保护方法的工作原理与优缺点的基础上,提出了一种新颖的双导轮式断丝保护方法,设计了相应的断丝保护装置与控制电路,并采用ANSYS对悬臂梁上的电极丝进行振动仿真分析,确定断丝保护装置的最优安装位置。仿真与实验证明:设计的断丝保护装置能有效降低电极丝的磨损,使其受力均衡,振动减弱,运动更加平稳;设计的控制电路具有断丝误判率低、可靠性高的优点。     

Numerical simulation of droplet transfer process in ultrasonic-assisted MIG welding

A numerical model of ultrasonic-assisted MIG welding droplet transfer was established, and ultrasonic vibration equation of motion was compiled by user-defined function. In several different transition modes, the comparison between the MIG and Ultrasonic-assisted MIG simulation results shows that the ultrasonic vibration makes the axial position of the welding wire shift during the droplet transition and promotes the droplet transition frequency more significantly in the droplet transition mode. Finally, the MATLAB image processing software is used to calculate the droplet size. The data comparison shows that the simulation results are in good agreement with the experimental results, which proves that the established numerical model is reasonable.     

水下金刚石绳锯机切割动力学特性研究

水下金刚石绳锯机是一种柔性切割工具,其安全、环保,近年来发展非常迅速。绳锯机切割过程中的振动不仅会影响切割效率,而且会降低其使用寿命,进而会影响水下作业施工。文中简要介绍了绳锯机构成,分析了其切割系统的动力学特性,建立了动力学方程,求解方程从而获得以串珠绳锯张力变化描述的纵向振动特性。并进一步分析了串珠绳横向振动特性,结合绳锯机切割系统的实际参数,进行了仿真及试验研究。结果表明:纵向和横向振动会发生一定的耦合,当实际切割频率接近系统的共振频率时,串珠绳锯会发生较大的振动,引发一系列不良的后果,必须通过调节参数,避免这种现象的发生。     

锯切参数对串珠绳振动特性的影响

利用六个激光位移传感器对锯切加工花岗石过程中串珠绳的振动进行跟踪,利用MATLAB软件分析采集来的振动信号,从频率和幅值两个方面来研究锯切过程对串珠绳振动的影响.试验结果表明,串珠绳在非切削过程中的振动信号含有多个主频率,但是进入切削过程后,其主要振动频率为串珠的冲击频率.切削过程的振动信号幅值比非切削过程中振动信号的...