绞合电极丝的高效电火花线切割研究

Stranded-wire for wire electrical discharge machining(WEDM) is proposed, with the hydraulic capacity of its own spiral space and its dielectric vortex suction effect, more dielectric fluid could be inhaled into the discharge gap and the erosion product could be ejected out from the discharge gap more properly. As a result, the cooling, washing and deionization condition between the working electrode in efficient cutting would be improved. This project will establish a new inter-electrode cooling and ablation product ejecting mode firstly; secondly, the research of the impact of stranded-wires with different strands, parameters and material on discharge machining would be carried out; thirdly, the impact of forced discharge channel transfer and energy transfer of stranded-wire on the mechanism of erosion would be studied; fourthly, the high efficiency cutting, high thickness cutting, cutting materials hard to be ejected and so on both in HS-WEDM and LS-WEDM would be researched, including the application rule of stranded-wire..Main innovations: Firstly, a novel stranded-wire for WEDM is proposed, building up a new inter-electrode cooling and ablation product discharge mode; Secondly, the influence rule of special electrical and physical properties of stranded-wires with different materials, parameters on discharge machining are studied through the discharge mechanism; Thirdly, machining efficient could be improved significantly by researching precess test, pulse power and servo control strategy systematically.

提出一种电火花线切割用绞合电极丝，其通过自身螺旋状容液空间及对介质的漩涡吸入效应，尽可能多地吸入工作介质并将蚀除产物排出切缝，以改善高效切割时极间的冷却、洗涤及消电离作用。本项目首先建立一种新的极间冷却及蚀除产物排出模式；其次，针对不同绞合参数及不同电极丝材料绞合后的电极丝对放电加工的影响进行研究；第三，研究绞合丝在放电能量传输及放电通道的强制转移方面对蚀除机理的影响；第四，对高速往复及低速单向走丝两种方式，围绕高效、高厚度、难排出蚀除材料切割等目标，研究绞合丝应用规律。.主要创新：一是，提出一种新型电火花线切割用绞合电极丝，构建了一种新的极间冷却及蚀除产物排出模式；二是，从机理方面研究了绞合丝的绞合参数及不同材料绞合所具有的特殊电学及物理性能对放电加工的影响规律；三是，通过系统工艺试验、脉冲电源及伺服控制策略的研究，实现高效切割及其他工艺指标的大幅度提升。

针对传统电火花线切割使用的等圆截面电极丝冷却、洗涤、排屑及消电离能力较弱，满足不了高效切割、高厚度切割对极间正常放电工作介质要求的问题，提出了一种新型电火花线切割加工用绞合电极丝。利用绞合电极丝自身的螺旋状凹槽结构，可以将工作液拖拽入放电间隙，不仅能够将更多的工作液带入加工缝隙中，使极间冷却、消电离更加充分，保证极间放电稳定进行，而且可将蚀除产物容纳在凹槽中并及时顺利地排出，避免蚀除产物堵塞放电通道。同时绞合电极丝呈螺旋状分布的外形还有利于形成规律性放电，改善极间的放电状况，增强加工稳定性，有效地提高放电脉冲概率。试验证明绞合丝能提高切割效率及高厚度切割的加工能力和稳定性。围绕上述研究，本项目的主要研究成果如下：.本项目建立了一套电火花线切割加工用绞合电极丝高效加工模式，对其加工机理、设备及工艺试验进行了系统的研究，主要研究成果体现在：.（1）研制了绞合电极丝专用绞合设备、线切割高效加工专用脉冲电源、伺服控制系统、大能量加工进电方式及工作介质等，建立了完整的绞合电极丝电火花线切割高效加工系统。.（2）对绞合电极丝电火花线切割高效加工理论体系进行了分析。研究了绞合参数、绞合丝材料、放电规律等对高效切割的影响规律，分析了绞合电极丝放电加工的机理及规律，给出了绞合电极丝能够进行高效切割的实质原因，建立了绞合电极丝高效加工的全新模型。.（3）建立了新的极间冷却和蚀除产物排出模式，通过电极丝自身螺旋状容液空间及对介质的漩涡吸入效应，增强了电极丝的带液和蚀除产物排出能力，有效改善了高效切割时极间的冷却、洗涤、排屑和消电离作用，提高了大能量切割的稳定性，为提高工艺指标提供了必要前提。.（4）针对不同加工条件下的实用绞合丝及加工系统，对相关因素进行试验及优化，大幅度提高了工艺指标尤其是高厚度工件切割效率。如采用金刚砂线-钼丝绞合丝切割可使表面粗糙度值由0.902μm降到0.552μm；再铸层厚度比钼丝切割降低了62%。