高速走丝电火花线切割加工中电极丝位置的实验研究

高速走丝电火花线切割加工中电极丝位置的实验研究

1电加工界对回丝过程的控制高速脱丝电线压切加工的许多切割工艺尚未得到推广应用，这比高速脱丝过程的技术水平低得多。主要原因之一是电作工业的快速解决。电极丝在加工中的动态位置的精度。追朔到1989年专家提出的“往复式循环快速走丝系统在电极丝内部建立一个平稳的动态应力系……这是一个决定快走丝命运的动态应力系及其相关结构,我国快走丝今后进一步发展可能取决于对其的研究与对策”是具有前瞻性的。在走丝系统建立一个平稳的动态应力系,在电极丝振动、走丝系统结构、导向器等方面,电加工界已有许多论述。根据笔者最近的实验,电极丝在运行中的紧边与松边也与其有密切的关系。2贮丝筒水平后移在线测量在如图1所示的恒张力机构上做相关实验。电极丝的张力是靠贮丝筒重力产生的水平分力形成。在加工时,往复运行的电极丝受交变的弯曲应力影响和放电的热轰击而被拉长,电极丝的张力减小,贮丝筒在水平分力的作用下后移。采用千分表对贮丝筒水平后移进行在线测量。在多次实验中发现了一个规律:当贮丝筒由顺转向逆转转变的瞬间(顺倒逆),电极丝张力减小,贮丝筒后移;而当贮丝筒由逆转向顺转转变的瞬间(逆倒顺)、顺转运行或逆转运行的三种情况中,贮丝筒均不后移。3贮丝筒1顺转时和偏转时都向后移首先,对走丝系统建立一个数学物理模型,见图1,把贮丝筒1经上导轮2至工件3上端面路径上的传动元件简化为上导轮2,把贮丝筒1经下导轮4至工件下端面路径上的传动元件简化为下导轮4。假设无紧边和松边因素,则t1=t2,那么,在加工中因电极丝增长,贮丝筒1在顺转时和逆转时都向后移,但是,实验现象却不是如此,在贮丝筒顺倒逆、逆转运行、逆倒顺、顺转运行四个过程中,由实际现象得出如下分析结论:1)在贮丝筒顺转时,由于上导轮和下导轮的摩擦力和工件的阻尼,t2>t1,即下丝为紧边,上丝为松边。2)因有松、紧边,即下丝比上丝短,张力T完全由下丝t2平衡。3)在顺倒逆的瞬间,下丝变为松边,t2减小,而上丝变为紧边,但t2<t1,因此,在张力T的作用下,贮丝筒后移。4)如果,仅仅是上导轮和下导轮的摩擦力和工件切缝的阻尼作用形成的松、紧边,那么,贮丝筒顺倒逆和逆倒顺的瞬间,贮丝筒都应后移。但实验证明,贮丝筒后移只发生在一个方向的倒向瞬间,这就引出了本文的一个主要论点:除了电极丝路径上传动元件的摩擦力和工件切缝的阻尼影响电极丝的松紧(张力)外,电极丝在贮丝筒上的截交位置也是一个影响因素。4截交的情况设贮丝筒的直径为300mm,电极丝的直径为0.18mm,贮丝筒上电极丝的轴向长度为200mm,贮丝筒转动一转,贮丝筒轴向位移为0.30mm,那么,绕在贮丝筒上的电极丝总长:上面是按电极丝与贮丝筒垂直(90°)时计算的电极丝总长,但是,如果电极丝与贮丝筒不是90°,而是89°截交,如图2所示。此时,电极丝与贮丝筒的截交线是一个椭圆,短轴(2b)、长轴(2a)、周长P分别为:绕在贮丝筒上的丝总长:943.069×(200÷0.30)=628712.030mm由此可见,89°截交角与90°截交角的电极丝长度相比:绕一圈时电极丝长差0.023mm,绕666.666圈时电极丝长差15.330mm。由此可以解释实验出现的规律:贮丝筒顺倒逆的瞬间贮丝筒后移,而逆倒顺的瞬间贮丝筒不后移,是因为贮丝筒顺转时电极丝与贮丝筒的截交角为90°,绕在贮丝筒上的丝较短,线架上运行的丝较长,张力减小(如图1中的t1减小),在顺倒逆的瞬间,松边(t1)变为紧边,由t1平衡张力T,但t1较小,贮丝筒后移;而贮丝筒逆转时电极丝与贮丝筒的截交角为89°,绕在贮丝筒上的丝较长,线架上运行的丝较短,张力增大(如图1中的t2增大),在逆倒顺的瞬间,松边(t2)变为紧边,由t2平衡张力T,但t2较大,贮丝筒不后移。5走丝过程张力变化的影响以上是从电极丝与贮丝筒的截交角来分析电极丝紧边与松边的关系,但是影响电极丝的因素很多,如电极丝受交变应力及放电时的热轰击引起的伸长,以及走丝系统的传动元件摩擦力及工件切缝的阻尼,上电极丝时波动的张力,电极丝高速运行时的横向振动与纵向振动,都会因张力变化引起柔性电极丝绕在贮丝筒上的周长变化等,因此与电极丝贮丝筒截交角为90°和89°的理论计算值相比,贮丝