高速走絲電火花線切割加工中電極絲位置的實驗研究

高速走絲電火花線切割加工中電極絲位置的實驗研究

1電加工界對回絲過程的控制高速脫絲電線壓切加工的許多切割工藝尚未得到推廣應(yīng)用，這比高速脫絲過程的技術(shù)水平低得多。主要原因之一是電作工業(yè)的快速解決。電極絲在加工中的動態(tài)位置的精度。追朔到1989年專家提出的“往復(fù)式循環(huán)快速走絲系統(tǒng)在電極絲內(nèi)部建立一個平穩(wěn)的動態(tài)應(yīng)力系……這是一個決定快走絲命運的動態(tài)應(yīng)力系及其相關(guān)結(jié)構(gòu),我國快走絲今后進一步發(fā)展可能取決于對其的研究與對策”是具有前瞻性的。在走絲系統(tǒng)建立一個平穩(wěn)的動態(tài)應(yīng)力系,在電極絲振動、走絲系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、導(dǎo)向器等方面,電加工界已有許多論述。根據(jù)筆者最近的實驗,電極絲在運行中的緊邊與松邊也與其有密切的關(guān)系。2貯絲筒水平后移在線測量在如圖1所示的恒張力機構(gòu)上做相關(guān)實驗。電極絲的張力是靠貯絲筒重力產(chǎn)生的水平分力形成。在加工時,往復(fù)運行的電極絲受交變的彎曲應(yīng)力影響和放電的熱轟擊而被拉長,電極絲的張力減小,貯絲筒在水平分力的作用下后移。采用千分表對貯絲筒水平后移進行在線測量。在多次實驗中發(fā)現(xiàn)了一個規(guī)律:當貯絲筒由順轉(zhuǎn)向逆轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)變的瞬間(順倒逆),電極絲張力減小,貯絲筒后移;而當貯絲筒由逆轉(zhuǎn)向順轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)變的瞬間(逆倒順)、順轉(zhuǎn)運行或逆轉(zhuǎn)運行的三種情況中,貯絲筒均不后移。3貯絲筒1順轉(zhuǎn)時和偏轉(zhuǎn)時都向后移首先,對走絲系統(tǒng)建立一個數(shù)學(xué)物理模型,見圖1,把貯絲筒1經(jīng)上導(dǎo)輪2至工件3上端面路徑上的傳動元件簡化為上導(dǎo)輪2,把貯絲筒1經(jīng)下導(dǎo)輪4至工件下端面路徑上的傳動元件簡化為下導(dǎo)輪4。假設(shè)無緊邊和松邊因素,則t1=t2,那么,在加工中因電極絲增長,貯絲筒1在順轉(zhuǎn)時和逆轉(zhuǎn)時都向后移,但是,實驗現(xiàn)象卻不是如此,在貯絲筒順倒逆、逆轉(zhuǎn)運行、逆倒順、順轉(zhuǎn)運行四個過程中,由實際現(xiàn)象得出如下分析結(jié)論:1)在貯絲筒順轉(zhuǎn)時,由于上導(dǎo)輪和下導(dǎo)輪的摩擦力和工件的阻尼,t2>t1,即下絲為緊邊,上絲為松邊。2)因有松、緊邊,即下絲比上絲短,張力T完全由下絲t2平衡。3)在順倒逆的瞬間,下絲變?yōu)樗蛇?t2減小,而上絲變?yōu)榫o邊,但t2<t1,因此,在張力T的作用下,貯絲筒后移。4)如果,僅僅是上導(dǎo)輪和下導(dǎo)輪的摩擦力和工件切縫的阻尼作用形成的松、緊邊,那么,貯絲筒順倒逆和逆倒順的瞬間,貯絲筒都應(yīng)后移。但實驗證明,貯絲筒后移只發(fā)生在一個方向的倒向瞬間,這就引出了本文的一個主要論點:除了電極絲路徑上傳動元件的摩擦力和工件切縫的阻尼影響電極絲的松緊(張力)外,電極絲在貯絲筒上的截交位置也是一個影響因素。4截交的情況設(shè)貯絲筒的直徑為300mm,電極絲的直徑為0.18mm,貯絲筒上電極絲的軸向長度為200mm,貯絲筒轉(zhuǎn)動一轉(zhuǎn),貯絲筒軸向位移為0.30mm,那么,繞在貯絲筒上的電極絲總長:上面是按電極絲與貯絲筒垂直(90°)時計算的電極絲總長,但是,如果電極絲與貯絲筒不是90°,而是89°截交,如圖2所示。此時,電極絲與貯絲筒的截交線是一個橢圓,短軸(2b)、長軸(2a)、周長P分別為:繞在貯絲筒上的絲總長:943.069×(200÷0.30)=628712.030mm由此可見,89°截交角與90°截交角的電極絲長度相比:繞一圈時電極絲長差0.023mm,繞666.666圈時電極絲長差15.330mm。由此可以解釋實驗出現(xiàn)的規(guī)律:貯絲筒順倒逆的瞬間貯絲筒后移,而逆倒順的瞬間貯絲筒不后移,是因為貯絲筒順轉(zhuǎn)時電極絲與貯絲筒的截交角為90°,繞在貯絲筒上的絲較短,線架上運行的絲較長,張力減小(如圖1中的t1減小),在順倒逆的瞬間,松邊(t1)變?yōu)榫o邊,由t1平衡張力T,但t1較小,貯絲筒后移;而貯絲筒逆轉(zhuǎn)時電極絲與貯絲筒的截交角為89°,繞在貯絲筒上的絲較長,線架上運行的絲較短,張力增大(如圖1中的t2增大),在逆倒順的瞬間,松邊(t2)變?yōu)榫o邊,由t2平衡張力T,但t2較大,貯絲筒不后移。5走絲過程張力變化的影響以上是從電極絲與貯絲筒的截交角來分析電極絲緊邊與松邊的關(guān)系,但是影響電極絲的因素很多,如電極絲受交變應(yīng)力及放電時的熱轟擊引起的伸長,以及走絲系統(tǒng)的傳動元件摩擦力及工件切縫的阻尼,上電極絲時波動的張力,電極絲高速運行時的橫向振動與縱向振動,都會因張力變化引起柔性電極絲繞在貯絲筒上的周長變化等,因此與電極絲貯絲筒截交角為90°和89°的理論計算值相比,貯絲