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（毕业设计全套）电火花线切割加工试验及参数优化分析（打包下载）

花线切割加工的表面粗糙度主要取决于切割速度脉冲电源参数及加工工作液性能等。切割速度越快,切割表面越粗糙。因为切割加工面是重复放电形成的凹坑重叠而成的,而表面粗糙度决定于单个脉冲能量和放电分散程度。单个脉冲能量越大,放电凹坑就越大,表面也就越粗糙。进给速度对切割速度和表面粗糙度的影响较大。进给速度过快,超过工件的蚀除速度,会频繁地出现偏短路,即过进给,造成加工不稳定,使实际切割速度反而降低,加工表面发焦呈褐色,工件上下端面处有过烧现象。进给速度太慢,大大落后于工件可能的蚀除速度,极间偏开路,即欠进给,使脉冲利用率过低,切割速度大大降低,加工表面发焦呈淡褐色,工件上下端面处有过烧现象。无论是过进给还是欠进给,都可能引起进给速度忽快忽慢加工不稳定,且易断丝,加工表面出现不稳定条纹,或出现烧蚀现象,其切割表面粗糙度较差。当进给速度调得适宜时,加工稳定,切割速度高,加工表面细而亮,丝纹均匀,可获得较好的表面粗糙度和较高的精度。实践证明,用矩形波脉冲电源进行线切割加工时,不管工件材料厚度大小,只要调节变频进给旋钮把加工电流即电流表上指示出的平均电流调节到大约等于短路电流即脉冲电源短路时表上指示的电流的,基本上即为最佳工作状态,此时变频进给速度最合理。脉冲宽度和短路峰值电流过大,单个脉冲能量大,放电痕大,切割速度高,但电极丝损耗变大,表面粗糙度差。当短路峰值电流选定后,脉冲宽度要根据具体的加工要求来选定,精加工时,脉冲宽度可在内选择,粗加工和半精加工时,可在内选择。脉冲间隔对表面粗糙度有明显的影响,即在其余脉冲参数不变的情况下,脉冲间隔越小,切割表面粗糙度值越小。因为电极丝很小,放电在很窄的切缝进行,脉冲间隔的减小使切割电流和平均电流密度增大,导致表面变粗。但脉冲间隔不能太小,放电产物来不及排除,放电间隙来不及充分消电离,使加工不稳定,易造成烧伤工件,影响表面粗糙度和精度。般脉冲间隔在范围内基本能适应各种加工条件。开路电压峰值过高,使加工电流增大,加工间隙变大,影响表面粗糙度,般开路电压峰值在范围内,也有的用到左右。工作液质量差。工作液的粘度密度导电性能冷却性能和氧化稳定性能不合适,造成切割质量差。对于加工表面粗糙度和加工精度要求比较高的工件,工作液浓度可适当大些,般在,这可使加工表面洁白均匀对于加工速度要求高或大厚度工件,浓度可适当小些,这样加工比较稳定,且不易断丝对材料为的工件,工作液要用蒸馏水配制,浓度稍小些,这样可减轻工件表面的黑白交叉条纹,提高加工表面质量。另外,切割加工时供液量定要充足,尤其在加工厚件时,要使工作液包住电极丝,这样才能使工作液顺利进入加工区,以防断丝,达到稳定的加工效果。还有,导丝轮磨损工件材质差也会影响切割表面粗糙度。目前提高切割表面粗糙度的主要方法是采用多次切割法。.电参数的影响.脉冲宽度通常加大时加工速度提高而表面粗糙度变差。般，在分组脉冲及光整加工时，可小至.以下。如图.所示图.脉冲宽度与切割速度的关系.脉冲间隔减小时平均电流增大，切割速度加快，但不能过小，以免引起电弧和断丝。取取，在刚切人或大厚度加工时，应取较大的值。如图.所示图.脉冲间隔与切割速度的关系开路电压该值会引起放电峰值电流和放电加工间隙的改变。提高，加工间隙增大，排肩变易,提高了切割速度和加工稳定性，但易造成电极丝振动，通常的提高还会使丝损加大。放电峰值电流ε这是决定单脉冲能量的主要因素之。ε增大时，切割速度提高，表面粗糙度变差,极丝损耗比加大甚至断丝。般ε小于人，平均电流小于。低速走丝线切割加，因脉宽很窄，电极丝又较粗且使用次，故ε常大于甚至达。.合理选择电参数.要求切割速度高时当脉冲电源的空载电压高短路电流大脉冲宽度大时，则切割速度高。但是切割速度和表面粗糙度的要求是互相矛盾的两个工艺指标，所以，必须在满足表面粗糙度的前提下再追求高的切割速度。切割速度还受到间隙消电离的限制，也就是说，脉冲间隔也要适宜。.要求表面粗糙度好时若切割的工件厚度在以内，则选用分组波的脉冲电源为好。它与同样能量的矩形波脉冲电源相比，在相同的切割速度条件下，可以获得较好的表面粗糙度。无论是矩形波还是分组波，其单个脉冲能量小，则值小，亦即脉冲宽度小脉冲间隔适当峰值电压低峰值电流小时，表面粗糙度较好。不同进给速度时线切割的影响如下进给速度过高过跟踪，这时工件蚀除的线速度低于进给速度，加工表面发焦呈褐色，工件的上下端面均有过烧现象进给速度过低欠跟踪，这时工件蚀除的线速度大于进给速度加工表面亦发焦呈淡褐色，工件的上下端面也有过烧现象进给速度稍低欠佳跟踪，这时工件蚀除的线速度略高于进给速度，加工表面较粗较白，两端面有黑白交错相间的条纹进给速度适宜正常跟踪，这时工件蚀除的速度与进给速度相当，加工表面细而亮，丝纹均匀，因此在这种情况下，能得到表面粗糙度好精度高的加工效果。.电火花线切割制作电极工具头电火花线切割技术加工微凸起工具电极微细电火花线切割加工技术个重要应用就是制备电加工用的微细工具电极。基础设备图.电火花线切割机使用低速如图走丝精密电火花线切割机。机床由床身立柱坐标工作台轴升降系统坐标轴走丝系统夹具工作液系统和电器控制系统组成。电火花线切割加工工具电极选用表.所示的微细线切割加工电参数进行加工。表.微细线切割加工电参数线切割丝.镀锌铜丝放电电流冲液压力.闲置脉冲百分电极丝张力.加工速度.等宽槽不等度槽端面工具头加工结果如图.所示。等宽槽不等宽槽图.等宽与不等宽槽工具电极经体视测量显微镜测量，工具头尺寸为等宽端面槽宽.，槽轴向长度.不等宽端面槽宽为.，槽轴向长度.。图.所示加工阵列正方形微凸起，先在个方向进行“方波轨迹”微细线切割加工，切割的微凸起宽度.，深度.，间距.，个方向加工完毕，将工件旋转，再次进行“方波轨迹”线切割，完成阵列正方形微凸起的加工。加工结果如图.所示。微细精切割方波轨迹正方形微凸起工具图.阵列正方形微凸起工具电极制作微细精切割方波及斜波轨迹菱形微凸起工具图.阵列菱形微凸起工具电极制作阵列菱形微凸起工具电极加工方法与正方形微凸起相似，区别在于加工菱形微凸起时，如图.在个方向进行“方波轨迹”微细线切割加工后，是将工件旋转，再进行“方波轨迹”线切割，完成菱形微凸起的加工，切割的微凸起宽度.，深度.，间距.。加工结果如图.所示。用同样的加工方法，可以制作高密度的阵列正方形和菱形微凸起工具阴极，如图.所示。阵列菱形微凸起工具边长.阵列正方形微凸起工具边长.图.高密度的阵列正方形和菱形微凸起电极经体视测量显微镜测量，工具头尺寸为正方形边长.，深度为.菱形边长.，深度为.。电极工具头的制作精度及表面质量.复制精度利用前述微细电加工技术组合制作的微细电极表面粗糙度可达到.，尺寸精度般可达到.。圆柱电极制作过程中的放电损耗电火花放电加工的圆角效应微细超声复合电加工中的机械磨损在圆周方向均匀分布，不影响孔轴类电极形状精度，但影响尺寸精度对于非圆电极，在其制作及加工试验中，尖端放电损耗圆角效应及复合加工中机械磨损的不均匀性，影响了零件形状精度与尺寸精度所以，电极设计制作中应充分考虑，并给予补偿。.表面质量实践中，需根据加工件表面的粗糙度要求来确定制作电极的允许表面粗糙度值。选择微细组合电加工的电参数值愈小，制作电极的表面粗糙度值愈小，尺寸精度愈高，但电极制作效率将会显著降低，所以在保证电极表面粗糙度及加工精度要求的基础上，尽量选择较高的电参数，以提高效率。.本章小结本章节主要是对加工试验及分析，对不同零件进行加工，选用不同的电压，电流，脉冲及进给速度，观察表面质量，记录时间，确定最佳的参数电火花线切割进行制作方形和菱形电极工具头。第五章试验总结，结论，体会及展望.实验总结反映电火花加工工艺效果的主要指标反映电火花线切割加工工艺效果的主要指标有切割速度表面粗糙度加工精度和电极丝损耗量等。电火花加工线切割参数般分为电参数和非电参数,它们相互影响,关系错综复杂。切割速度表面粗糙度加工精度和电极丝损耗量的主要影响表现在以下几个方面.切割速度在保持定的表面粗糙度的切割过程中，单位时间内电极丝中心线在工件上切出的面积总和称为切割速度，单位为。最高切割速度是指在不计切割方向和表面粗糙度等条件下，所能达到的切割速度。通常高速走丝线切割速度为，它与加工电流大小有关。为了比较不同输出电流脉冲电源的切割效果，将每安培电流的切割速度称为切割效率，般切割效率为•。.表面粗糙度和电火花加工表面粗糙度样，我国和欧洲常用轮廓算术平均偏差来表示，高速走丝线切割般的表面粗糙度为义.，最佳也只有左右低速走丝线切割般可达.，最佳可达.。用高速走丝方式切割钢工件时，在切割出表面的进出口两端附近，往往有黑白相间交错的条纹，仔细观察时能看出黑的微凹，白的微凸，电极丝每正反向换向次，便有条黑白条纹，这是由于工作液出人口处的供应状况和蚀除物的排除情况不同所造成的。如图所示，电极丝入口处工作液供应充分，冷却条件好，蚀除量大但蚀除物不易排出，工作液在放电间隙中受高温热裂分解出的碳黑和钢中的碳微粒，被移动的钼丝带入间隙，致使放电产生的碳黑等物质凝聚附着在该处加工表面上，使该处呈黑色。而在出口处工作液少，冷却条件差，但因靠近出口排除蚀除物的条件好，又因工作液少，蚀除量小，在放电产物中碳黑也较少，且放电常在小包泡等气体中发生，因此表面呈白色。由于在气体中放电间隙比在液体中的放电间隙小，所以电极丝人口处的放电间隙比出口处大。由于电极丝人口处和出口处的切缝宽度不同，就使电极丝在次换向期间的切缝不是直壁缝，而具有定的斜度，如图.所示。图.线切割表面黑白条纹及其切缝形状图为电极丝往复运动产生黑白条纹组，的方向是电极丝运动方向，的方向是微凹的黑色部分，的方向是微凸的白色部分图为电极丝入口和出口处的宽度电极丝不同走向处的剖面图。.电极丝损耗量对高速走丝机床，用电极丝在切割面积后电极丝直径的减少量来表示。每切割后，钼丝直径减小不应大于.。.加工精度加工精度是指所加工工件的尺寸精度形状精度如直线度平面度圆度等和位置精度如平行度垂直度倾斜度等的总称。快速走丝线切割的可控加工精度在胃左右，低速走丝线切割可达.〜.左右。.体会随着科学技术的进步，具有复杂三维型面及难加工材料零件的应用越来越广泛，普通的机械加工难以满足要求，而特种加工中的电火花加工具有成形精度高，可加工三维曲面的任何导电材料的特性，在特种加工中具有重要地位，在现代制造业中有重要应用。本毕业设计课题进行电火花线切割加工工艺设计及机理试验，熟悉其加工特性，进行加工参数优化，为其实际应用建立工艺基础。.前景高速走丝线切割机的伺服进给变频调节直依靠操作人员，因此操作人员的工作强度大，机床性能的发挥受到限制。模糊控制技术是人工智能技术中的个重要方面，它能模仿熟练工人对机床进行控制，已在电火花成形机上成功地应用，在电火花线切割加工中具有良好的应用前景。总结多年来高速走丝线切割加工工艺研究成果，建立相应的知识库和专家系统，降低机床的操作难度是十分必要的。瑞士阿奇公司的专家系统，其智能化功能只需规定些有关加工工件的性能和加工要求即可。加工工序是自动生成，且自动连接各道工序，无须人工干预，大大降低了机床操作人员的工作强度。在加工参数自适应等方面能有所作为。日本沙迪克公司推出了神经模糊数控电源，它不必输入复杂的代码能自动选择加工参数，并可根据加工状态自动进行调节，使电加工机床成为般操作人员也能使用好的机床，解决了电火花加工过程中工艺参数设置长