電火花線切割拐角加工精度的改善措施

電火花線切割拐角加工精度的改善措施第1頁(yè)，共47頁(yè)，2023年，2月20日，星期一摘要

本文介紹電火花線切割加工機(jī)理及影響拐角加工精度的因素；分析比較目前對(duì)于拐角加工精度采用的各種方法。在此基礎(chǔ)上提出一種新的實(shí)時(shí)預(yù)測(cè)方法，擺脫以前采用方法的弊端，并用實(shí)驗(yàn)加以驗(yàn)證其正確性，對(duì)日后提高拐角加工精度的控制有一定意義。第2頁(yè)，共47頁(yè)，2023年，2月20日，星期一1.電火花線切割概述及其發(fā)展動(dòng)態(tài)1.1電火花線切割加工概述電火花切割加工：是在電火花加工基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的一種新的工藝形式，是用線狀電極（通常直徑為0.05～0.3mm[２、３]）對(duì)工件進(jìn)行脈沖放電而實(shí)現(xiàn)加工的特點(diǎn)：電火花線切割加工具有加工余量小、加工精度高、生產(chǎn)周期短、制造成本低等突出優(yōu)點(diǎn)第3頁(yè)，共47頁(yè)，2023年，2月20日，星期一1.2國(guó)內(nèi)外電火花線切割加工技術(shù)研究現(xiàn)狀

目前我國(guó)生產(chǎn)和使用的絕大多數(shù)為快速往復(fù)走絲的電火花線切割機(jī)，而國(guó)外生產(chǎn)和使用的則主要為慢速單向走絲電火花線切割機(jī)，兩者相比，除了采用的工藝不同外，無(wú)論在精度、功能、自動(dòng)化程度、可靠性、加工穩(wěn)定性和加工工藝指標(biāo)方面，前者較后者水平均明顯低一個(gè)檔次。我國(guó)的WEDM最大加工速度為266mm2/min,國(guó)外達(dá)500mm2/min;我們的尺寸精度為0.01mm，國(guó)外達(dá)2-5μm，表面粗糙度我們一般為Ra1.25μm，最好為Ra0.6-1μm，而國(guó)外則小于Ra0.3μm[5]。第4頁(yè)，共47頁(yè)，2023年，2月20日，星期一2.電火花線切割加工精度及其控制的發(fā)展動(dòng)態(tài)2.1影響因素影響電火花線切割拐角加工精度的因素主要分為以下幾種：１）粗加工中電極絲在放電及工作液壓力的作用下出現(xiàn)彎曲，而滯后于上下導(dǎo)向器。當(dāng)轉(zhuǎn)彎時(shí)，上下導(dǎo)向器已改變方向，加工區(qū)的電極絲中心還未到達(dá)拐角點(diǎn)，就要跟隨改變方向了，從而造成了過(guò)切。凸模拐角處產(chǎn)生塌角，凹模拐角處多出相應(yīng)部分。凹模多余部分在精加工中可以修掉，但凸模卻無(wú)法彌補(bǔ)，從而造成角部間隙過(guò)大。２）進(jìn)入拐角區(qū)后，加工余量逐步減??；但尖角處電場(chǎng)集中，散熱困難，更容易集中放電。若加工能量不變就會(huì)造成外角過(guò)度切割或尖角邊界不整齊。此種現(xiàn)象在精加工時(shí)尤其嚴(yán)重。３）在尖角或小圓角處轉(zhuǎn)彎時(shí)．必然在尖角轉(zhuǎn)彎時(shí)會(huì)有少許停頓，因?yàn)樵黾恿藢?shí)際放電時(shí)間，從而造成拐角處過(guò)度切割。這主要在恒速加工中出現(xiàn)。４）在拐角處，沖水液流容易產(chǎn)生紊流，從而引發(fā)電極絲的振動(dòng)，影響良好的尖角和小圓角的形成[6]。第5頁(yè)，共47頁(yè)，2023年，2月20日，星期一2.2目前電火花線切割提高拐角加工精度的方法1）高精度加工機(jī)床2）直線電機(jī)運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)3）加工精度的控制第6頁(yè)，共47頁(yè)，2023年，2月20日，星期一

為了保證加工精度，加工機(jī)床的運(yùn)動(dòng)精度必須保證。尤其是要想實(shí)現(xiàn)超精密加工，超精密型加工機(jī)床是最基本的條件。超精密機(jī)床要求有非常好的剛性、抗振性、熱變性以及位置控制精度為了降低溫度變化對(duì)加工精度的影響，機(jī)床上的所有發(fā)熱部位都安裝了溫度傳感器，并配有循環(huán)氣冷、水冷或絕熱處理第7頁(yè)，共47頁(yè)，2023年，2月20日，星期一

為了提高加工精度和加工效率，日本沙迪克公司首先將直線電極應(yīng)用到了電火花成形加工機(jī)的運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)之中，之后又將其應(yīng)用到了電火花線切割加工的運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)之中。直線電極驅(qū)動(dòng)和以往的滾珠絲杠驅(qū)動(dòng)相比，既具有高速、高加速這一特性，又不存在間隙和進(jìn)給系統(tǒng)的滯后，故其運(yùn)動(dòng)精度和響應(yīng)特性也非常良好，非常適合于高精度加工。尤其是在電火花線切割加工中，由于直線電機(jī)驅(qū)動(dòng)具有良好的響應(yīng)特性，它不僅可以快速消除極間短路引起的斷絲，而且也可以在很大程度上避免在精加工拐角加工時(shí)由于加工量的急劇變化而引起的短路，進(jìn)而可大幅度提高加工精度。第8頁(yè)，共47頁(yè)，2023年，2月20日，星期一

為了提高加工精度，除了在加工機(jī)床、運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)等硬件方面下功夫外，近來(lái)研究者們?cè)诩庸ぞ瓤刂品矫嬉沧龀隽撕芏嗯?，?duì)于電火花線切割加工而言，提高由電極絲的振動(dòng)變形引起的拐角加工精度是研究者們提高加工精度的重要目標(biāo)之一第9頁(yè)，共47頁(yè)，2023年，2月20日，星期一3.電火花線切割拐角加工精度的實(shí)時(shí)預(yù)測(cè)系統(tǒng)

本課題與以往方法不同的是建立了電火花線切割加工精度的實(shí)時(shí)預(yù)測(cè)系統(tǒng)，在線檢測(cè)電極絲形變量及形位誤差，并作為反饋信號(hào)優(yōu)化加工參數(shù)控制加工精度。拐角加工不受加工時(shí)間及人為因素的影響，對(duì)分析、提高電火花線切割的加工精度有著一定的實(shí)用價(jià)值。第10頁(yè)，共47頁(yè)，2023年，2月20日，星期一3.1電火花線切割加工精度的理論基礎(chǔ)1.電火花線切割加工由于使用細(xì)而具有彈性的電極絲作為工具電極，電極絲在加工過(guò)程中由于受放電爆炸力和產(chǎn)生于工件與線電極間的靜電引力等力的影響而產(chǎn)生振動(dòng)和變形，所示，因而導(dǎo)致加工工件的表面產(chǎn)生幾何誤差。2.在拐角加工的時(shí)候，加工的工件不但在沿電極絲的方向產(chǎn)生幾何誤差，而且由于電極絲的運(yùn)動(dòng)軌跡滯后于數(shù)控軌跡，從而造成加工的拐角誤差。取圖中某一高度為z=zo的平面，該平面與數(shù)控軌跡所在平面平行，建立了數(shù)控軌跡與電極絲軌跡的幾何模型。第11頁(yè)，共47頁(yè)，2023年，2月20日，星期一3.2電火花線切割加工精度實(shí)時(shí)預(yù)測(cè)系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)第12頁(yè)，共47頁(yè)，2023年，2月20日，星期一3.3數(shù)據(jù)庫(kù)的建立、數(shù)學(xué)模型的完善主要工作有兩點(diǎn)：1）進(jìn)行能量與加工參數(shù)的實(shí)驗(yàn)，建立數(shù)據(jù)庫(kù)。2）進(jìn)行滯后量與能量關(guān)系的實(shí)驗(yàn)，建立數(shù)據(jù)庫(kù)。有了這些數(shù)據(jù)可以根據(jù)差補(bǔ)原理，可以根據(jù)不同的加工條件得到相應(yīng)的電極絲滯后量，進(jìn)而得到工件軌跡，與數(shù)控軌跡比較，實(shí)現(xiàn)在線預(yù)測(cè)。第13頁(yè)，共47頁(yè)，2023年，2月20日，星期一3.4預(yù)測(cè)系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證為了驗(yàn)證以上數(shù)學(xué)模型的正確性，有必要將在線預(yù)測(cè)結(jié)果與實(shí)際加工結(jié)果比較第14頁(yè)，共47頁(yè)，2023年，2月20日，星期一

通過(guò)實(shí)驗(yàn)比較實(shí)際測(cè)量值與在線預(yù)測(cè)系統(tǒng)數(shù)值，相差不超過(guò)0.1mm，在誤差允許的范圍內(nèi)，驗(yàn)證了此方法的可行性。第15頁(yè)，共47頁(yè)，2023年，2月20日，星期一4．結(jié)束語(yǔ)

影響電火花線切割拐角加工精度的因素很多,而且各種因素相互影響。只要對(duì)其進(jìn)行合理的加工工藝分析,就可以控制不利因素的發(fā)生,在保證生產(chǎn)率的前提下,改善和提高工件的加工精度和表面質(zhì)量。本文通過(guò)對(duì)影響線切割拐角加工精度的主要原因的分析，給出了目前已有的解決辦法，分析利弊。在此基礎(chǔ)上提出新的解決思路，加以驗(yàn)證，對(duì)線切割加工有實(shí)際的指導(dǎo)意義第16頁(yè)，共47頁(yè)，2023年，2月20日，星期一好好學(xué)習(xí)，天天向上第17頁(yè)，共47頁(yè)，2023年，2月20日，星期一第18頁(yè)，共47頁(yè)，2023年，2月20日，星期一第19頁(yè)，共47頁(yè)，2023年，2月20日，星期一第20頁(yè)，共47頁(yè)，2023年，2月20日，星期一第21頁(yè)，共47頁(yè)，2023年，2月20日，星期一第22頁(yè)，共47頁(yè)，2023年，2月20日，星期一第23頁(yè)，共47頁(yè)，2023年，2月20日，星期一第24頁(yè)，共47頁(yè)，2023年，2月20日，星期一第25頁(yè)，共47頁(yè)，2023年，2月20日，星期一第26頁(yè)，共47頁(yè)，2023年，2月20日，星期一第27頁(yè)，共47頁(yè)，2023年，2月20日，星期一第28頁(yè)，共47頁(yè)，2023年，2月20日，星期一第29頁(yè)，共47頁(yè)，2023年，2月20日，星期一第30頁(yè)，共47頁(yè)，2023年，2月20日，星期一第31頁(yè)，共47頁(yè)，2023年，2月20日，星期一第32頁(yè)，共47頁(yè)，2023年，2月20日，星期一第33頁(yè)，共47頁(yè)，2023年，2月20日，星期一第34頁(yè)，共47頁(yè)，2023年，2月20日，星期一第35頁(yè)，共47頁(yè)，2023年，2月20日，星期一第36頁(yè)，共47頁(yè)，2023年，2月20日，星期一第37頁(yè)，共47頁(yè)，2023年，2月20日，星期一第38頁(yè)，共47頁(yè)，2023年，2月20日，星期一第39頁(yè)，共47頁(yè)，2023年，2月20日，星期一第40頁(yè)，共47頁(yè)，2023年，2月20日，星期一