绞合电极丝电火花线切割基础研究

发布时间：2017-10-04 06:43

  本文关键词：绞合电极丝电火花线切割基础研究

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【摘要】：工作介质是影响电火花线切割极间正常放电的最重要因素之一,其主要依靠吸附在电极丝上并由电极丝带入极间。目前,采用复合工作液进行大能量切割(平均切割电流I≥7A)时,极间工作液会因加工能量过大而汽化严重,致使极间因得不到足够的工作液以维持正常放电状态而影响切割效率,在切割后的工件表面产生烧伤纹。为此为提高电极丝带入极间的工作液量并尽可能带出蚀除产物,本文提出了一种新型的电火花线切割加工用绞合电极丝的构想。本论文围绕绞合电极丝电火花线切割基础研究进行了一系列工作,设计制造了双绞合电极丝制作装置,利用Fluent流体力学计算软件对绞合电极丝和圆柱电极丝的极间流场进行了仿真计算,并设计实验对仿真结果进行了验证,研究了绞合电极丝在不同极间放电能量、不同走丝速度下的加工特性,以及绞距对其切割性能的影响。主要研究内容如下:(1)提出了双绞合电极丝制作装置在退扭、绞丝、张紧力控制、收丝和绞距控制等方面采取的方案,并依据方案进行了具体零件的设计制造。(2)利用Fluent流体力学计算软件仿真了绞合电极丝和圆柱电极丝走丝时在电火花线切割极间的流场,发现了绞合电极丝极间流场的体积流率高于圆柱电极丝的,绞合电极丝极间流场中工作液有周向的速度分量,能够加快恢复极间绝缘状态。设计了绞合电极丝和圆柱电极丝的带液工艺实验,实验结果验证了仿真结果。(3)研究了绞合电极丝在不同极间放电能量、不同走丝速度下的加工特性,相对圆柱电极丝,绞合电极丝由于极间体积流率更大,使得加工区域冷却消电离更充分,蚀除产物排除更加顺畅,极间加工状态更好,所以在极间能量较大或者走丝速度较慢时,绞合电极丝的切割速度和表面质量更好。(4)研究了绞距对绞合电极丝加工性能的影响,随着绞距的增大,切割速度和表面质量有所提升,通过分析发现绞合电极丝螺旋型凹槽的单位长度体积与绞距成正比关系,认为绞合电极丝的螺旋型凹槽体积增大能促进极间冷却消电离和蚀除产物排出,提升加工性能。
【关键词】：高速往复走丝 电火花线切割 绞合电极丝 流场 模拟仿真 工艺效果
【学位授予单位】：南京航空航天大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TG484
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-14
• 第一章 绪论14-23
• 1.1 电火花线切割14-16
• 1.1.1 电火花线切割加工的概述14
• 1.1.2 电火花线切割加工基本原理和特点14-15
• 1.1.3 电火花线切割机床的分类15-16
• 1.2 电火花线切割高效切割技术16-19
• 1.2.1 脉冲电源17
• 1.2.2 走丝系统17-18
• 1.2.3 工作液及进液方式18
• 1.2.4 电极丝18-19
• 1.3 金刚石双绞合线锯19
• 1.4 论文研究的意义和主要内容19-23
• 1.4.1 论文研究的意义19-21
• 1.4.2 论文研究的主要内容21-23
• 第二章 试验设备及测量工具23-27
• 2.1 试验加工设备23-24
• 2.2 测量工具24-25
• 2.2.1 粗糙度仪24-25
• 2.2.2 螺旋测微器25
• 2.2.3 波形采集设备25
• 2.3 清洗设备25-26
• 2.4 本章小结26-27
• 第三章 双绞合电极丝制作装置设计27-44
• 3.1 绞合线制作技术的概述27-32
• 3.1.1 绞线机27-28
• 3.1.2 绞合方式和退扭方式28-30
• 3.1.3 单线恒张力控制技术30-32
• 3.1.4 恒定走丝线速度控制技术32
• 3.2 双绞合电极丝制作装置方案设计32-33
• 3.3 单根电极丝退扭装置设计33-40
• 3.3.1 绞盘主轴设计34-36
• 3.3.2 啮合型同步带轮设计、同步带选型及压轮设计36-38
• 3.3.3 绞盘及带传动轴结构设计38-40
• 3.4 恒张力放丝装置设计40-41
• 3.5 双绞合电极丝收排丝装置设计41-43
• 3.6 本章小结43-44
• 第四章 绞合电极丝电火花线切割流场仿真及实验研究44-55
• 4.1 数值模拟44-47
• 4.1.1 有限元分析方法简述44
• 4.1.2 CFD（计算流体力学）仿真软件的选择44-46
• 4.1.3 流场理论模型46-47
• 4.2 绞合电极丝电火花线切割流场仿真分析47-51
• 4.2.1 仿真模型及边界类型47-49
• 4.2.2 仿真结果分析说明49-51
• 4.3 绞合电极丝和圆柱电极丝带液工艺实验研究51-54
• 4.3.1 绞合电极丝和圆柱电极丝带液工艺实验方案及条件51-53
• 4.3.2 电极丝带液实验数据处理53-54
• 4.4 本章小结54-55
• 第五章 绞合电极丝高效电火花线切割实验研究55-67
• 5.1 电火花线切割机床改造55-57
• 5.1.1 挡丝棒55-56
• 5.1.2 导电块56-57
• 5.1.3 同步带轮57
• 5.2 绞合电极丝、圆柱电极丝线切割试验对比57-63
• 5.2.1 不同极间放电能量加工情况对比57-61
• 5.2.2 不同电极丝走丝速度加工情况对比61-63
• 5.3 绞距对绞合电极丝加工性能的影响63-65
• 5.3.1 不同绞距绞合电极丝的切割性能63-64
• 5.3.2 绞合电极丝溶液排屑槽效果的考察64-65
• 5.4 本章小结65-67
• 第六章 总结与展望67-69
• 6.1 本文完成的主要工作67-68
• 6.2 后续研究工作展望68-69
• 参考文献69-72
• 致谢72-73
• 攻读硕士期间发表的学术论文73

【参考文献】

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本文编号：969227