电火花线切割拐角加工精度的改善措施

电火花线切割拐角加工精度的改善措施第1页，共47页，2023年，2月20日，星期一摘要

本文介绍电火花线切割加工机理及影响拐角加工精度的因素；分析比较目前对于拐角加工精度采用的各种方法。在此基础上提出一种新的实时预测方法，摆脱以前采用方法的弊端，并用实验加以验证其正确性，对日后提高拐角加工精度的控制有一定意义。第2页，共47页，2023年，2月20日，星期一1.电火花线切割概述及其发展动态1.1电火花线切割加工概述电火花切割加工：是在电火花加工基础上发展起来的一种新的工艺形式，是用线状电极（通常直径为0.05～0.3mm[２、３]）对工件进行脉冲放电而实现加工的特点：电火花线切割加工具有加工余量小、加工精度高、生产周期短、制造成本低等突出优点第3页，共47页，2023年，2月20日，星期一1.2国内外电火花线切割加工技术研究现状

目前我国生产和使用的绝大多数为快速往复走丝的电火花线切割机，而国外生产和使用的则主要为慢速单向走丝电火花线切割机，两者相比，除了采用的工艺不同外，无论在精度、功能、自动化程度、可靠性、加工稳定性和加工工艺指标方面，前者较后者水平均明显低一个档次。我国的WEDM最大加工速度为266mm2/min,国外达500mm2/min;我们的尺寸精度为0.01mm，国外达2-5μm，表面粗糙度我们一般为Ra1.25μm，最好为Ra0.6-1μm，而国外则小于Ra0.3μm[5]。第4页，共47页，2023年，2月20日，星期一2.电火花线切割加工精度及其控制的发展动态2.1影响因素影响电火花线切割拐角加工精度的因素主要分为以下几种：１）粗加工中电极丝在放电及工作液压力的作用下出现弯曲，而滞后于上下导向器。当转弯时，上下导向器已改变方向，加工区的电极丝中心还未到达拐角点，就要跟随改变方向了，从而造成了过切。凸模拐角处产生塌角，凹模拐角处多出相应部分。凹模多余部分在精加工中可以修掉，但凸模却无法弥补，从而造成角部间隙过大。２）进入拐角区后，加工余量逐步减小；但尖角处电场集中，散热困难，更容易集中放电。若加工能量不变就会造成外角过度切割或尖角边界不整齐。此种现象在精加工时尤其严重。３）在尖角或小圆角处转弯时．必然在尖角转弯时会有少许停顿，因为增加了实际放电时间，从而造成拐角处过度切割。这主要在恒速加工中出现。４）在拐角处，冲水液流容易产生紊流，从而引发电极丝的振动，影响良好的尖角和小圆角的形成[6]。第5页，共47页，2023年，2月20日，星期一2.2目前电火花线切割提高拐角加工精度的方法1）高精度加工机床2）直线电机运动系统3）加工精度的控制第6页，共47页，2023年，2月20日，星期一

为了保证加工精度，加工机床的运动精度必须保证。尤其是要想实现超精密加工，超精密型加工机床是最基本的条件。超精密机床要求有非常好的刚性、抗振性、热变性以及位置控制精度为了降低温度变化对加工精度的影响，机床上的所有发热部位都安装了温度传感器，并配有循环气冷、水冷或绝热处理第7页，共47页，2023年，2月20日，星期一

为了提高加工精度和加工效率，日本沙迪克公司首先将直线电极应用到了电火花成形加工机的运动系统之中，之后又将其应用到了电火花线切割加工的运动系统之中。直线电极驱动和以往的滚珠丝杠驱动相比，既具有高速、高加速这一特性，又不存在间隙和进给系统的滞后，故其运动精度和响应特性也非常良好，非常适合于高精度加工。尤其是在电火花线切割加工中，由于直线电机驱动具有良好的响应特性，它不仅可以快速消除极间短路引起的断丝，而且也可以在很大程度上避免在精加工拐角加工时由于加工量的急剧变化而引起的短路，进而可大幅度提高加工精度。第8页，共47页，2023年，2月20日，星期一

为了提高加工精度，除了在加工机床、运动系统等硬件方面下功夫外，近来研究者们在加工精度控制方面也做出了很多努力，对于电火花线切割加工而言，提高由电极丝的振动变形引起的拐角加工精度是研究者们提高加工精度的重要目标之一第9页，共47页，2023年，2月20日，星期一3.电火花线切割拐角加工精度的实时预测系统

本课题与以往方法不同的是建立了电火花线切割加工精度的实时预测系统，在线检测电极丝形变量及形位误差，并作为反馈信号优化加工参数控制加工精度。拐角加工不受加工时间及人为因素的影响，对分析、提高电火花线切割的加工精度有着一定的实用价值。第10页，共47页，2023年，2月20日，星期一3.1电火花线切割加工精度的理论基础1.电火花线切割加工由于使用细而具有弹性的电极丝作为工具电极，电极丝在加工过程中由于受放电爆炸力和产生于工件与线电极间的静电引力等力的影响而产生振动和变形，所示，因而导致加工工件的表面产生几何误差。2.在拐角加工的时候，加工的工件不但在沿电极丝的方向产生几何误差，而且由于电极丝的运动轨迹滞后于数控轨迹，从而造成加工的拐角误差。取图中某一高度为z=zo的平面，该平面与数控轨迹所在平面平行，建立了数控轨迹与电极丝轨迹的几何模型。第11页，共47页，2023年，2月20日，星期一3.2电火花线切割加工精度实时预测系统的开发第12页，共47页，2023年，2月20日，星期一3.3数据库的建立、数学模型的完善主要工作有两点：1）进行能量与加工参数的实验，建立数据库。2）进行滞后量与能量关系的实验，建立数据库。有了这些数据可以根据差补原理，可以根据不同的加工条件得到相应的电极丝滞后量，进而得到工件轨迹，与数控轨迹比较，实现在线预测。第13页，共47页，2023年，2月20日，星期一3.4预测系统的实验验证为了验证以上数学模型的正确性，有必要将在线预测结果与实际加工结果比较第14页，共47页，2023年，2月20日，星期一

通过实验比较实际测量值与在线预测系统数值，相差不超过0.1mm，在误差允许的范围内，验证了此方法的可行性。第15页，共47页，2023年，2月20日，星期一4．结束语

影响电火花线切割拐角加工精度的因素很多,而且各种因素相互影响。只要对其进行合理的加工工艺分析,就可以控制不利因素的发生,在保证生产率的前提下,改善和提高工件的加工精度和表面质量。本文通过对影响线切割拐角加工精度的主要原因的分析，给出了目前已有的解决办法，分析利弊。在此基础上提出新的解决思路，加以验证，对线切割加工有实际的指导意义第16页，共47页，2023年，2月20日，星期一好好学习，天天向上第17页，共47页，2023年，2月20日，星期一第18页，共47页，2023年，2月20日，星期一第19页，共47页，2023年，2月20日，星期一第20页，共47页，2023年，2月20日，星期一第21页，共47页，2023年，2月20日，星期一第22页，共47页，2023年，2月20日，星期一第23页，共47页，2023年，2月20日，星期一第24页，共47页，2023年，2月20日，星期一第25页，共47页，2023年，2月20日，星期一第26页，共47页，2023年，2月20日，星期一第27页，共47页，2023年，2月20日，星期一第28页，共47页，2023年，2月20日，星期一第29页，共47页，2023年，2月20日，星期一第30页，共47页，2023年，2月20日，星期一第31页，共47页，2023年，2月20日，星期一第32页，共47页，2023年，2月20日，星期一第33页，共47页，2023年，2月20日，星期一第34页，共47页，2023年，2月20日，星期一第35页，共47页，2023年，2月20日，星期一第36页，共47页，2023年，2月20日，星期一第37页，共47页，2023年，2月20日，星期一第38页，共47页，2023年，2月20日，星期一第39页，共47页，2023年，2月20日，星期一第40页，共47页，2023年，2月20日，星期一