慢走丝参数对加工速度的影响

作者:admin  来源:www.jmjxs.com   更新时间:2017-07-31  阅读数:1

慢走丝线切割是利用连续移动的细金属丝作电极,对工件进行脉冲火花放电来蚀除金属、切割成型的一种加工方法。近年来,慢走丝线切割技术在现代制造业中得到了广泛应用。其加工速度是线切割加工中最重要的工艺指标之一。

正交实验法是一种安排多因素实验、寻求最优水平组合的高效率实验方法。特点是用部分实验来代替全面实验,通过对部分实验结果的分析,了解全面实验的情况。它利用一套规格化正交表来设计实验方案和分析实验结果。能够在很多的实验条件中,选出少数代表性强的实验条件,并通过较少的实验。分析实验因素对性能指标的影响。进而得到较好的方案组合。

在以往的研究中,我们多采用3水平正交实验,今天我们将采用5水平正交实验,研究慢走丝线切割加工不锈钢时电参数对加工速度的影响。因水平数量越多,能更准确地反映出电参数的影响趋势,为合理选用电参数提供参考依据。

1、线切割加工速度的影响因素
电火花线切割的加工速度可以用单位时间(min)内电极丝中心线在工件上经过的面积(mm2)来描述,单位为mm2/min。研究表明,线切割加工速度取决于单个脉冲放电的蚀除量.而单个脉冲放电的蚀除量取决于单个脉冲的放电能量,越大,蚀除量也越多,两者近似成正比,单个脉冲的放电能量的表达式为:

 
式中:ton为单个脉冲放电时间s;u(t)为随时间变化的电压V;i(t)为随时间变化的电流A。
可见,影响加工速度的电参数主要有:峰值电流IP、脉冲宽度ON、脉冲间隔OFF、伺服电压SV等。

2、实验方法
2.1加工条件
实验采用沙迪克AQ360L数控慢走丝线切割机床,电极丝直径为0.2mm的黄铜丝,实验材料为304不锈钢,厚度为10mm。设定参数:主电源V=150V,一次标准加工,水浴,其它加工条件采用系统默认。
虽然脉冲间隔OFF也对加工速度有影响,但其与脉冲宽度ON应匹配,如果脉冲间隔太小,放电产物来不及排除,放电间隙来不及充分消除电离,会使加工变得不稳定,易烧伤工件或断丝。故在本实验中,参照有关规范,设定OFF=2xON。
2.2正交实验设计
实验主要考察3个因素(峰值电流IP、脉冲宽度ON和伺服电压SV),每个因素确定5个水平,故选用正交表L25(56)来安排实验。

 
需要说明的是,IP值的设置值,并非峰值电流的大小。当电源电压V不同时,实际峰值电流的大小与IP与的设定值成不同比例。

3、实验结果与分析
3.1直观分析
各因素对加工速度影响的正交实验结果直观分析表,极差RIP>RON>RSV,因此各加工参数对加工速度的影响程度依次为:峰值电流IP、脉冲宽度ON、伺服电压SV,其中峰值电流IP影响最大.其次是脉冲宽度ON,伺服电压SV对加工速度的影响不明显。经综合分析后,得到实验18(IP=15,ON=8μs,SV=15V时)的加工速度最佳。

3.2峰值电流IP对加工速度的影响
峰值电流IP对加工速度的影响。随着峰值电流IP的增大,加工速度提高,这是因为峰值电流增大,单个脉冲放电能量也增大。蚀除量也随之增大,所以加工速度增大。然而IP越大,火花越大,拉弧越长,加工过程越不稳定,易形成不稳定的电弧放电状态,使短路现象频繁发生。当IP过大时,加工速度反而会下降。当IP=15时,加工速度最大:当IP=18时,加工速度明显下降。K1(IP=6)到K4(IP=15)依次增大,而K5(IP=18)<K4。

3.3脉冲宽度ON对加工速度的影响
脉冲宽度ON对加工速度的影响。脉冲宽度ON越大,加工速度越快。K1(2.974)到K5(8.802)依次增大,也说明了这一点。这是因为脉冲宽度ON增大,单个脉冲的放电时间增长,脉冲能量也随之增加。

3.4伺服电压SV对加工速度的影响
伺服电压SV对加工速度的影响。伺服电压SV对加工速度的影响不明显。原因是:一方面,伺服电压SV增大,放电间隙随之增大,单位时间内的放电时间减少,会导致加工速度变慢;另一方面,伺服电压SV越大,平均电压越高,加工越稳定,当峰值电流IP较大时,有利于提高加工速度。

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