线切割加工连续脉冲放电电极丝三维振动分析

在线切割加工过程中,由于放电通道内电极丝受到张紧力、放电合力、流体阻尼等作用,电极丝必然会产生挠曲变形和振动现象,严重影响线切割加工的效率、精度和稳定性,主要体现在工件加工精度、表面粗糙和切口宽度。从分析放电通道内的电极丝受力情况出发,将放电合力进行傅里叶变换,结合弦振动非线性偏微分方程,建立三维多脉冲放电的电极丝振动模型,运用COMSOL仿真软件,求解电极丝振动振幅数值解。在此基础上,分析各个因素对电极丝振动的影响规律,已获得减少电极丝振动振幅的实践加工方法,为实际加工过程提供理论指导依据。     

微细多次切割电极丝振动模型的验证

针对因微米级切缝充满工作液,且放电间隙温度极高因素,线切割电极丝振动模型很难通过实验直接验证的难题,根据S. Y. Modarres等人~([1])用Hamilton原理建立且已验证的轴向流中两端简支圆柱体振动模型,结合细小电极丝在放电加工时处于张紧状态特点,首先,忽略S. Y. Modarres等人模型中的轴向振动项,简化轴向流体中的摩擦阻尼系数;然后,考虑电极丝平面振动而引起的轴向附加力,以及电极丝横向脉冲放电合力等因素,演变得出的数学模型和文献[2]用Newton第二定律建立的多次切割电极丝流固耦合非线性平面振动模型完全一致,从而验证文献中[2]推导的多次切割电极丝振动数学模型合理性。为分析电极丝动态特性,解决目前微细多次切割精度不高,稳定性较差问题,提供基础理论依据。     

电火花线切割恒力张紧机构设计

电极丝的振动对高速走丝线切割加工精度和表面粗糙度影响很大。为了减少电极丝的振动通常需要对电极丝施加张紧力，张紧力的大小和张紧方式对加工质量、效率和断丝有重要影响。为此，提出了一种新型的电火花线切割恒张力张紧机构，对提高加工质量，减少断丝具有明显效果。     

多次电火花线切割电极丝温度场与切缝流场分析

针对目前高速多次电火花线切割电极丝形位变化异常问题;通过建立多次电火花线切割电极丝的表面平均热流密度模型,对脉冲宽度、峰值电流和电极丝热流密度关系进行了分析,提出多次电火花线切割应采用窄脉冲宽度高峰值电流观点;在此基础上,通过建立多次电火花线切割切缝三维模型,对电极丝温度场和切缝流场进行了数值模拟分析。结果表明,工作液切缝入口压力对电极丝横截面温度分布有显著影响;工作液在冲进切缝时速度衰减很快。研究结果对稳定多次电火花线切割电极丝形位具有一定指导意义。     

基于改进型粒子群PID算法线切割电极丝恒张紧力控制系统

在慢走丝线切割走丝系统中,电极丝容易受到外界干扰和自身控制系统影响下,电极丝的张紧力会发生一定程度的波动,最大波动幅值可达50%,将导致导轮之间电极丝发生较大的挠曲变形和振动,严重影响加工工件的形位精度和表面质量。对电极丝进行受力分析,介绍改进型闭环控制电极丝走丝系统,设计恒张紧力闭环控制系统,运用改进型粒子群PID算法对电极丝进行在线恒张紧力控制。实验结果表明:本次设计的控制系统,具有高精度和实时性,电极丝张紧力波动控制在5%之内,对外界冲击载荷的修正时间约为4 s,且电极丝横向振动减少接近50%。     

电极丝失稳临界摩擦力及临界转速研究

微细孔电火花加工过程中,电极丝与导向器间的摩擦力控制不合理极易导致电极丝断丝和电极丝振动加剧,影响加工效率和加工精度。将电极丝简化为Euler-Bernoulli梁,建立电极丝受压失稳的临界摩擦力计算模型和电极丝固有模态计算分析模型。利用建立的通用模型进行分析,得到直径为0.19mm的钨电极丝避免断丝的临界摩擦力,并结合有限元方法分析电极丝长度及摩擦力对电极丝横向振动固有频率的影响规律,进一步确定了微量进给旋转轴的临界转速。该结论可从理论上指导电火花孔加工过程中工艺参数的选择和优化。     

电极丝横向振动对电火花线切割加工间隙影响规律研究

以提高电火花线切割加工效率为目的,分析了电火花线切割加工间隙对加工效率的影响,建立了电极丝横向振动数学模型,揭示了各工艺参数对电极丝振幅及加工间隙的影响规律。采用直径1mm的钼丝进行了加工实验,得到了峰值电流、脉冲宽度和脉冲频率等参数对电极丝振幅的影响规律。结果表明所建立的振动模型正确,可为优化电火花线切割加工间隙,从而提高其加工效率提供参考。     

线切割电极丝退离电解抛光法二次切割工艺的研究

在快速走丝线切割机床上,要显著改善加工表面粗糙度,主要的方法是采用多次切割。但是由于丝速产生的钼丝剧烈振动,仿照慢速走丝所用的多次切割工艺无法实现。因此,必须根据快速走丝的特点,在第二次切割时设法减少振动的影响。当钼丝张力调整合适时,采用电极丝退离电解抛光法,不用限位器和恒张力机构,也能取得令人满意的结果。一、工作液和脉冲电源根据二次切割时电极丝需要退离的具体     

线切割机CNC系统的电极丝偏移数据处理

根据线切割加工的特点和对电极丝偏移的分析 ,对CNC系统中电极丝偏移的数据处理进行了研究 ,简述了同类曲线的电极丝偏移方法 ,详细讨论了非同类曲线的电极丝偏移数据处理 ,并给出了具体算法。     

电火花线切割加工中电极丝所受电磁力分析

在电火花线切割加工过程中,电极丝沿着导轮上下运转,同时电极丝受到多种力的作用,例如放电爆炸力、电场力、电磁力、水流冲击力等,其中所受的电磁力对加工效果(效率和精度)有着重要的影响。因此,从机理上分析了加工不同工件时电极丝周围的磁通密度分布,采用多物理耦合建模方法,应用泊松方程,再根据电极丝的实际加工情况,建立二维稳态的电磁场模型,并分析电磁力对电极丝的作用。在不同的放电电流和放电间隙条件下,仿真得到磁场强度分布和电极丝所受电磁力。本研究可以为电火花线切割加工过程中的电极丝张力和拐角误差控制提供一定的理论依据。     

限幅器对电极丝振动抑制作用的有限元分析

为了抑制电极丝振动,研究了限幅器对电极丝振动的抑制原理和控制效果。通过LMS.Test.Lab测试系统测量线切割机床的上、下臂的模态参数和工作状态中的功率谱密度。把功率谱密度测量数据作为输入激励,利用Ansys Workbench进行电极丝的预应力模态分析和随机振动分析,对限幅器的振动控制效果进行比较。结果表明:限幅器可以降低电极丝自身的振动幅度,可以隔离机床运转时产生的振动影响,两者相辅相成共同作用,在安装限幅器之后电极丝在工作状态下的振动变形量减小了10倍,控制电极丝振动效果明显。     

慢走丝线切割电极丝横向振动研究

为了提高慢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,根据工件厚度的不同,分别建立了加工厚薄工件时的电极丝振动模型,并推导和求解了电极丝振动方程。从而为进一步降低电极丝振动提供了理论依据。     

电火花线切割加工中电极丝空间温度分布建模

在电火花线切割加工中,由于剧烈的放电过程,放电通道内的电极丝温度会迅速升高,且非常不均衡。电极丝温度不均衡将增加电极丝内部的热应力,改变其物理化学性能,空间温度分布会直接影响电极丝的断丝和运动特性等。从机理出发,根据傅里叶热传导定律,对放电通道内的电极丝进行微元(dz)热平衡分析,建立导轮间电极丝的空间温度分布的微分模型,并求出放电通道内和放电通道外电极丝温度升高的理论解。进一步结合实际加工情况,计算出电极丝温度升高的数值,最后总结了走丝速度、放电电流和放电频率对电极丝空间温度升高的影响规律,为以后研究由温度升高引起的电极丝断丝机理和运动特性(挠曲变形和振动)提供理论基础。     

聚晶金刚石复合片电火花线切割加工电极丝损耗研究

采用电火花线切割方法对聚晶金刚石复合片（PDC）进行了线切割加工实验,利用带能谱分析的扫描电子显微镜(SEM)观察了电极丝表面的显微形貌。从微观角度研究了PDC超硬材料电火花线切割加工的电极丝损耗机理,探讨了电参数和冲液条件等因素对电极丝损耗的影响。实验研究发现,采用贴附式高压喷液方式在高电压、小脉宽、大峰值电流的加工条件下,PDC切割效率为19.35mm2/min,电极丝损耗为1.5~2μm(104mm2切割量),较常压喷液方式切割效率提高51.6%,丝损降低15.2%。     

单储丝筒线切割机的切割线振动研究

分析单储丝筒线切割机在工作过程中切割线振动产生的原因。通过对导向轮转动惯量对切割线振动的影响进行深入研究,建立了基于转动惯量分析的切割机走丝系统模型,并在Matlab的Simulink环境下对走丝系统进行了仿真,结果揭示了导向轮转动惯量和切割阻力对切割线振动的影响规律。     

电火花线切割加工中电极丝受力分析综述

电极丝在加工过程中会受到各种力的作用而发生形位变化,进而影响加工质量和效率.对电极丝受力的几种主要因素进行分析,可为线切割加工过程中的电极丝张力控制提供参考和理论依据.     

电火花加工中钼丝的振动现象研究

对电火花线切割加工过程中钼丝的振动现象进行研究分析,结合ANSYS Workbench软件进行有限元模态分析、流固耦合分析,仿真电火花线切割加工过程,运用单一变量法分析电极丝的长度、直径、张力对其固有频率的影响,钼丝的长度、直径、脉冲放电大小、脉冲宽度、加工厚度等因素对电极丝横向振动的影响,通过数学建模得到电极丝的自由振动和强迫振动的振动方程以及横向振动位移函数,对抑制电极丝振动与提高工件的加工质量具有一定的理论指导性意义。     

高低双速走丝电火花线切割工艺试验研究

阐述了高低双速走丝电火花线切割机的设计概念、实现方式和特点。通过一次高速走丝大能量切割、多次单向低速走丝切割并加大电极丝张力等措施,与高速走丝多次切割(中走丝)方式进行了对比试验。结果表明高低双速走丝的切割精度、腰鼓形均比中走丝切割方式有明显改善,而表面粗糙度值则略有提高。     

硅锭电火花线切割RBF-PID恒张力控制研究

针对硅锭电火花线切割电极丝存在张力不稳定、幅度变化大等问题,设计一种双边张力伺服控制系统.建立张力伺服系统数学模型,根据该模型设计一种基于RBF神经网络的PID控制算法并与传统PID控制算法进行仿真对比.仿真结果表明:优化后的RBF-PID可在15 ms内完成PID参数整定,实现了超调量＜5％、调整时间＜25 ms的控制性能,克服了普通PID系统参数改变后需再次整定、自适应性差的缺点.硅锭电火花切割实验表明:RBF-PID控制算法的张力波动率比普通PID算法降低了 40％,显著抑制了走丝速度、预紧力变化等因素对电极丝张力稳定性的影响.     

随动导丝及喷水机构大锥度高速电火花线切割研究

高速往复走丝电火花线切割机床大锥度（≥±5°）切割时,受到诸多因素的影响,尤其是电极丝采用导轮定位产生的结构误差的影响,加上切割时工作液不能很好地包裹住电极丝并随着电极丝沿倾斜方向进入加工区域,使其加工精度和表面粗糙度比直体切割时差很多,对于锥度零件的多次切割特别是大锥度零件的多次切割则显得更加困难,其根本原因是没有能够保持电极丝空间位置及稳定性的随动导丝器和喷水机构。为此,设计了一种随着电极丝倾斜能随动导丝并跟踪喷液的六连杆大锥度随动导丝及喷水机构。通过试验,在相同加工参数条件下,新型随动机构与现有机构相比,圆锥加工误差从80μm减小到40μm,表面粗糙度Ra从4.059μm减小至3.495μm,多次切割后加工精度可以达到25μm（锥度±20°,工件厚40mm）,表面粗糙度Ra达到1.670μm。