1、北京科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）選題報(bào)告題目：新型回轉(zhuǎn)電火花線切割機(jī)床設(shè)計(jì).學(xué)院：機(jī)械工程學(xué)院專業(yè)：機(jī)械制造及其自動(dòng)化姓名：=學(xué)號(hào)：扌旨導(dǎo)教師簽字：2011年3月18日目錄TOC o 1-5 h z HYPERLINK l bookmark4 1、文獻(xiàn)綜述1 HYPERLINK l bookmark6 1.1電火花線切割技術(shù)概述1 HYPERLINK l bookmark8 1.2電火花線切割機(jī)床概述2 HYPERLINK l bookmark10 1.3電火花線切割技術(shù)國(guó)內(nèi)發(fā)展現(xiàn)狀2 HYPERLINK l bookmark12 1.4電火花線切割技術(shù)國(guó)外發(fā)展現(xiàn)狀4 HYPERLINK l

2、 bookmark14 1.5市場(chǎng)需求分析5 HYPERLINK l bookmark16 2、課題背景及研究意義6 HYPERLINK l bookmark18 2.1課題背景6 HYPERLINK l bookmark20 2.2研究意義6 HYPERLINK l bookmark22 3、設(shè)計(jì)內(nèi)容及安排8 HYPERLINK l bookmark24 3.1內(nèi)容83.2進(jìn)度安排8 HYPERLINK l bookmark26 4、參考文獻(xiàn)9 1、文獻(xiàn)綜述1.1電火花線切割技術(shù)概述電火花線切割加工（WireCutEDM,簡(jiǎn)稱WEDM）是在電火花加工基礎(chǔ)上于50年代末最早在前蘇聯(lián)發(fā)展起來的一

3、種新的工藝形式，是線狀電極（鉬絲或銅絲）靠火花放電對(duì)工件進(jìn)行切割，故稱為電火花線切割，有時(shí)簡(jiǎn)稱線切割。它已獲得廣泛的應(yīng)用，目前國(guó)內(nèi)外的線切割機(jī)床已占電加工機(jī)床的70%以錯(cuò)誤！未找到引用源。電火花線切割加工的原理是利用移動(dòng)的細(xì)金屬絲（銅絲或鉬絲等）作電極，對(duì)工件進(jìn)行脈沖火花放電切割成型。電火花線切割加工時(shí)，在電極絲和工件之間進(jìn)行脈沖放電。電極絲接電源的負(fù)極，工件接脈沖電源的正極。當(dāng)來一個(gè)電脈沖時(shí)，在電極和工件之間產(chǎn)生一次火花放電，在放電通道的中心溫度瞬時(shí)可高達(dá)10000C儲(chǔ)絲筒支架導(dǎo)向輪鋁絲（a）（b）圖1.電火花線切割機(jī)工作示意圖以上，高溫使工件金屬熔化，甚至有少量氣化，高溫也使得電極絲和工件

4、之間的工作液部分產(chǎn)生氣化，這些氣化后的工作液和金屬蒸汽瞬間迅速熱膨脹，并且有爆炸的特三。這種熱膨脹和局部微爆炸，拋出熔化和氣化了的金屬材料而實(shí)現(xiàn)對(duì)工件材料進(jìn)行電腐蝕切割加工。這是目前高硬度、高熔點(diǎn)等難切削材料加工中最常用的一種加工方法。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，線切割應(yīng)用伴隨電火花加工的應(yīng)用得到了極大的發(fā)展，如導(dǎo)電材料、半導(dǎo)體材料、高級(jí)陶瓷、聚晶金剛石（PCD）、金屬基復(fù)合材料（MMC）等高強(qiáng)度耐高溫材料（HSTR）的加工，以及微細(xì)加工、大深徑比或長(zhǎng)徑比零件的加工等等，電火花線切割加工都是很好的加工技術(shù)選擇。電火花線切割加工作為一種重要的特種加工方法，已經(jīng)在模具制造及其它零件制造領(lǐng)域中得到了廣泛的應(yīng)

5、用。1.2電火花線切割機(jī)床概述在目前的線切割機(jī)床領(lǐng)域中，電火花線切割機(jī)床可分為兩種：高速走絲線切割機(jī)床（WEDM-HS）,低速走絲線切割機(jī)床（WEDM-LS）。下面簡(jiǎn)單介紹一下兩種機(jī)床各自的優(yōu)缺點(diǎn)。高速走絲線切割機(jī)床，其一般電極絲的走絲速度為810m/s，是我國(guó)生產(chǎn)和使用的主要機(jī)種，也是我國(guó)獨(dú)創(chuàng)的電火花加工模式。由于走絲速度快，所以排屑較易，加工速度高，并可加工大厚度工件，但電極絲振動(dòng)大，不易實(shí)現(xiàn)對(duì)電極絲的恒張力控制，在加工過程中易斷絲，且電極絲為鉬絲，價(jià)格較高，需往復(fù)使用，造成單邊放電，電極絲變形，加工精度差，加工表面粗糙。由于電極絲往復(fù)運(yùn)動(dòng)快，電極絲單向運(yùn)動(dòng)時(shí)間短，需要頻繁換向，使加工狀態(tài)

6、發(fā)生變化，使加工表面存在換向痕跡。低速走絲線切割機(jī)床采用一次性使用的同絲作為電極絲，一般走絲速度低于0.2m/s，這是國(guó)外生產(chǎn)和使用的主要機(jī)種。由于走絲速度慢，因而加工精度較高，加工表面質(zhì)量較好，但也由于走絲速度較慢，排屑困難,嚴(yán)重影響加工速度和厚度，且為了防止加工中拉弧斷絲，機(jī)床走絲機(jī)構(gòu)必須有很高權(quán)，從而使成本提高，而且電極絲一次性使用，浪費(fèi)彳錯(cuò)誤！未找到引用源。1.3電火花線切割技術(shù)國(guó)內(nèi)發(fā)展現(xiàn)狀近年來，國(guó)內(nèi)高速走絲電火花線切割加工的發(fā)展雖然不盡人意，但還是取得了一定的成績(jī)，首先在機(jī)床數(shù)量上有了很大的突破，取得了廣泛的基礎(chǔ)，當(dāng)然其中有一些這樣或那樣的問題，但總體是向前發(fā)展了。機(jī)床產(chǎn)量由過去的

7、年產(chǎn)量2,3千臺(tái)上升到1萬多臺(tái)，其次在功能、性能、技術(shù)指標(biāo)、外觀、質(zhì)量等方面，尤其是性能價(jià)格比上亦有了很大的提高。具體來說，主要反映在以下幾個(gè)方面：大錐度切割技術(shù)發(fā)展迅速，并逐步完善、成熟。其中，在錐加工中電極絲跟隨傾斜，保證導(dǎo)輪槽始終處于同一平面內(nèi)，解決了大錐度切割時(shí)電極絲易跳出的難題；控制技術(shù)的改進(jìn)，采用多種補(bǔ)償，有效地提高了錐度加工的精度；工作液噴流方式方法的改進(jìn)，改善了大錐度切割時(shí)加工狀態(tài)；隨著大錐度切割的技術(shù)進(jìn)步，變錐度、上下異形的切割加工也取得了很大的進(jìn)步。大厚度切割不斷進(jìn)步，其他工藝水平同步提高。大厚度切割是高速走絲電火花線切割機(jī)的工藝特長(zhǎng)，與低速走絲電火花線切割機(jī)相比，它具有明

8、顯的優(yōu)勢(shì)。近年來，大厚度切割的推廣和提高，擴(kuò)大了高速走絲電火花線切割機(jī)的應(yīng)用范圍，促進(jìn)了其發(fā)展。多次切割工藝的探索取得了一定的進(jìn)展。雖然多次切割現(xiàn)在還不成熟，但經(jīng)多方采取了有益的探索、試驗(yàn)和部分應(yīng)用，已有了良好的開端。工藝指標(biāo)及工藝水平得到了提高。各具特色的運(yùn)絲、走絲機(jī)構(gòu)使加工“條紋”得到了改善；多種變頻控制方式的探索，像利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、模糊控制等的自適應(yīng)控制等，尤其是成功引入低速走絲線切割加工的脈沖能量控制和變頻進(jìn)給方式，實(shí)現(xiàn)了高效、穩(wěn)定、低損耗加工；脈沖電源的不斷改進(jìn)，使切割速度已由原來的6080mm2/min,普遍提高到IOOmm2/min以上。機(jī)床結(jié)構(gòu)取得了新的進(jìn)展，不再是單一音叉結(jié)構(gòu)，

9、無論在外觀造型、整體形象及性能都有了較大改善。另外，大型龍門式電火花線切割機(jī)、高低速走絲線切割機(jī)、走絲速度連續(xù)可調(diào)的電火花線切割機(jī)、自旋式電火花線切割機(jī)，在機(jī)床結(jié)構(gòu)和走絲方式上都有所創(chuàng)新，并有助于電火花線切割加工技術(shù)的發(fā)展?？刂葡到y(tǒng)不斷推陳出新、完善成熟。新的控制系統(tǒng)大多數(shù)采用了PC機(jī)，并不斷隨主芯片的升級(jí)而升級(jí)，功能不斷增加，可靠性日益提高，兼容S0代碼已成趨勢(shì)。電極絲張力結(jié)構(gòu)的改進(jìn)?？焖僮呓z的主要缺陷之一就是電極絲運(yùn)行的平穩(wěn)性比慢走絲差，其中電極絲張力一致性、恒定性差是主要一個(gè)方面。多年來，我國(guó)電加工機(jī)床的生產(chǎn)廠家為改善電極絲張力的恒定性做出了許多努力，也取得了一定的效果。例如北京的夏米爾

10、公司生產(chǎn)的ST221線切割機(jī)，采用了該公司擁有專利的絲張力控制裝置，使加工時(shí)鉬絲的張力變化為.5%。低速走絲線切割機(jī)穩(wěn)步前進(jìn)。雖然我國(guó)的低速走絲起步比較晚，現(xiàn)在的水平和國(guó)外有一定的差距，但是近年來也得到了很大的發(fā)展。蘇州沙迪克公司、北京阿奇夏米爾工業(yè)電子有限公司、蘇州電加工機(jī)床研究所、漢川機(jī)床廠等多家制造廠商自行開發(fā)生產(chǎn)，年產(chǎn)量達(dá)300多臺(tái)。這些機(jī)床性能好，價(jià)格不到進(jìn)口機(jī)的一半，深受國(guó)內(nèi)用戶的歡迎。1.4電火花線切割技術(shù)國(guó)外發(fā)展現(xiàn)狀國(guó)外主要是慢走絲線切割機(jī)床為主，國(guó)外電火花線切割機(jī)床的發(fā)展，在原則上離不開三大趨勢(shì)，即高速度化，高精度化、高自動(dòng)化，近年來經(jīng)濟(jì)型機(jī)床也是一個(gè)發(fā)展趨向0新型走絲系統(tǒng)隨

11、著電火花線切割加工技術(shù)的不斷發(fā)展，對(duì)走絲系統(tǒng)的要求也越來越高。除了能保證加工過程穩(wěn)定及自動(dòng)穿絲等傳統(tǒng)的要求之外,新型的走絲系統(tǒng)還必須能在保證加工精度的前提下，提高加工的效率。目前，新型的走絲系統(tǒng)在加工工藝中很好地集成了穿絲工藝,從而大大提高了系統(tǒng)的加工精度及加工效率。瑞士夏米爾公司的雙絲系統(tǒng)就是為了滿足這種需要而研制的新型走絲系統(tǒng)。為防止斷絲以保證加工過程的穩(wěn)定性，國(guó)外許多新型走絲系統(tǒng)都配備了針對(duì)斷絲情況的預(yù)報(bào)及在線檢測(cè)技術(shù)。高效脈沖電源及控制脈沖電源是LSWEDM的核心近年來的基本特點(diǎn)是繼續(xù)保持高峰值窄脈寬特性。在瑞士夏米爾公司的兀脈沖電源上采用了稱作ASIC的火花控制技術(shù)。日本三菱電機(jī)公司

12、對(duì)脈沖電源的控制在FA系列機(jī)上采用了PM3加工電源控制系統(tǒng)。這些措施為了保證高生產(chǎn)率及此時(shí)的加工穩(wěn)定f扶力改進(jìn)與加強(qiáng)了對(duì)脈沖的監(jiān)控。自動(dòng)化、人工智能技術(shù)隨著計(jì)算機(jī)軟硬件技術(shù)、電力電子技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等相關(guān)技術(shù)的發(fā)展，電火花線切割加工的自動(dòng)化程度越來越高，而人工智能技術(shù)的出現(xiàn)更是把電火花線切割加工推向了新的發(fā)展高度。其主要體現(xiàn)：柔性、集成裝夾系統(tǒng)；高度自動(dòng)化、人工智能的控制系統(tǒng)。微細(xì)電火花線切割加工隨著微型機(jī)械對(duì)制造技術(shù)的需要，微細(xì)電火花線切割加工技術(shù)近年來取得了迅速的發(fā)展,在國(guó)防、醫(yī)療、化學(xué)、儀器儀表工業(yè)等許多生產(chǎn)領(lǐng)域發(fā)揮了重要的作用。目前微細(xì)電火花線切割加工技術(shù)主要應(yīng)用在以下幾個(gè)方面：微細(xì)電極

13、絲的電火花線切割加工、高長(zhǎng)徑比微細(xì)零件的電火花線切割加工、微小零件的電火花線切割加工、微細(xì)成形電極的電火花線切割加工。干式電火花線切割加工干式電火花線切割機(jī)床是一種用氣體介質(zhì)代替液體介質(zhì)的新工藝，是在消除使用液體介質(zhì)需求的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的。干式電火花線切割加工具有損耗低、精度高、工藝內(nèi)應(yīng)力小、熱影響區(qū)小等優(yōu)錯(cuò)誤！未找到引用源。1.5市場(chǎng)需求分析目前，我國(guó)電火花線切割機(jī)床產(chǎn)量已超過3萬臺(tái)，約占世界電火花線切割機(jī)床總產(chǎn)量的70%。但由于其加工質(zhì)量問題未得到有效解決，而隨著國(guó)外生產(chǎn)的低速走絲電火花線切割機(jī)技術(shù)水平的不斷提高，曾令中國(guó)人感到自豪的中國(guó)特有的高速走絲電火花線切割機(jī)，如今卻陷入難于發(fā)展的困

14、錯(cuò)誤！未找到引用源。同時(shí)，國(guó)外的低速走絲電火花線切割機(jī)雖然可以獲得較高的加工質(zhì)量，但其價(jià)格昂貴，且居高不下。國(guó)內(nèi)外電火花線切割機(jī)性能及價(jià)格對(duì)比見表1。表1國(guó)內(nèi)快走絲與國(guó)外慢走絲性能及價(jià)格對(duì)比走絲速度(m/s)加工精度(錯(cuò)誤！未找到引用源。)表面粗糙度(錯(cuò)誤！未找到引用源。)切割效率(mm/min)價(jià)格(萬元)國(guó)內(nèi)快走絲10201.6100410國(guó)外慢走絲0.22.00.130050150綜上問題，我國(guó)中小型企業(yè)面臨高速走絲電火花線切割機(jī)加工質(zhì)量無法滿足需求，而低速走絲電火花線切割機(jī)用不起的兩難境地，所以，設(shè)計(jì)出一款價(jià)格低于低速走絲電火花線切割機(jī)、加工質(zhì)量高于高速走絲電火花線切割機(jī)成為我國(guó)電火花

15、線切割制造行業(yè)的急切需求。2、課題背景及研究意義2.1課題背景隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，新材料的不斷出現(xiàn)和各種加工需求的不斷提高，線切割應(yīng)用伴隨電火花加工的應(yīng)用得到了極大的擴(kuò)展。導(dǎo)電材料、半導(dǎo)體材料、高級(jí)陶瓷、聚晶金剛石（PCD）、金屬基復(fù)合材料（MMC）等高強(qiáng)度耐高溫材料（HSTR）的加工，微細(xì)加工，大深徑比或長(zhǎng)徑比零件的加工等等，電火花線切割加工都是很好的加工技術(shù)選擇，電火花線切割加工作為一種重要的特種加工方法，已經(jīng)在模具制造及其它零件制造領(lǐng)域中得到了廣泛的應(yīng)用。本課題以北京市自然科學(xué)基金項(xiàng)目（項(xiàng)目編號(hào)：7042059）以及國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目“立式回轉(zhuǎn)電火花線切割加工技術(shù)及其機(jī)理研究”（項(xiàng)目編

16、號(hào)：50875021）為依托，以目前市場(chǎng)需求分析為依據(jù)，設(shè)計(jì)新型回轉(zhuǎn)電火花線切割機(jī)床并研究其加工新技術(shù)中的關(guān)鍵技術(shù)，提升我國(guó)電加工技術(shù)的理論水平，為新機(jī)型的研制奠定理論基礎(chǔ)，為振興我國(guó)現(xiàn)代制造業(yè)提供技術(shù)儲(chǔ)備和技術(shù)支持。為促進(jìn)回轉(zhuǎn)電火花線切割加工技術(shù)的推廣和應(yīng)用打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。2.2研究意義20世紀(jì)90年代我國(guó)學(xué)者提出了旋轉(zhuǎn)電火花線切割技術(shù)的概念，即電極絲既高速旋旋又直線走絲的電火花線切割加工方式。引入旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的初衷是為了改善電極絲在高速走絲時(shí)的平穩(wěn)性，但在深入的研究后發(fā)現(xiàn)，電極絲的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)可以為電火花線切割加工帶來許多很有價(jià)值的工藝特性，例如：電極絲磨損均勻、排屑條件改善、放電過程改善、加工表面

17、質(zhì)量提高、加工效率提高等，這是一種全新的電火花線切割加工技術(shù)，具有獨(dú)特的工藝優(yōu)勢(shì)，很有發(fā)展?jié)撳e(cuò)誤！未找到引用源。本設(shè)計(jì)即是在旋轉(zhuǎn)走絲電火花線切割技術(shù)研究基礎(chǔ)上，加入直線伺服電機(jī)、恒張力控制系統(tǒng)等新技術(shù)新思想，設(shè)計(jì)出一臺(tái)新型電火花線切割機(jī)床。本設(shè)計(jì)將預(yù)計(jì)取得以下效果：加工質(zhì)量較國(guó)內(nèi)快走絲電火花線切割機(jī)有所提高電極絲的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)加強(qiáng)了電蝕產(chǎn)物的拋出作用，使得放電狀態(tài)更加穩(wěn)定，而且旋轉(zhuǎn)的電極絲對(duì)切割工件表面具有一定的電磨削作用，這些都使得加工表面粗糙度大幅改善。成本較國(guó)外慢走絲電火花線切割機(jī)有所下降本設(shè)計(jì)是在國(guó)內(nèi)快走絲線切割機(jī)基礎(chǔ)上融入新技術(shù)進(jìn)行研究改造設(shè)計(jì)完成的，所以成本將低于國(guó)外慢走絲線切割機(jī)床。

18、加工效率提高由于電極絲的高速旋轉(zhuǎn)能夠強(qiáng)化工作液的排屑作用，改善了放電狀態(tài)，增加了有效放電概率，從而提高了加工效率。拐角加工和大厚度加工能力提高。電極絲的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)可顯著減少加工滯后，無須采用復(fù)雜的控制方式就可以實(shí)現(xiàn)拐角加工能。此外，電極絲的高速旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)使得切割間隙內(nèi)的工作液具有較大的剪切流，顯著改善了排屑條件，有利于加工厚度較大的工件。斷絲率下降本設(shè)計(jì)應(yīng)用新型恒張力控制系統(tǒng)，使電極絲在加工過程中張立恒定，降低斷絲率。同時(shí)，旋轉(zhuǎn)電極絲損耗均勻也可以達(dá)到降低斷絲的效果。兼具了高速度和精加工的綜合條件采用直線伺服系統(tǒng)后，省去了絲杠傳動(dòng)環(huán)節(jié)，奠定了軸高速運(yùn)動(dòng)的基礎(chǔ)。就我本人而言，通過本課題研究?jī)?nèi)容的訓(xùn)練，可以達(dá)到：初步掌握電火花線切割加工理論及研究現(xiàn)狀進(jìn)一步加強(qiáng)機(jī)械設(shè)計(jì)基本技能的訓(xùn)練；初步培養(yǎng)獨(dú)立科研和創(chuàng)新的能力；提高計(jì)算機(jī)的應(yīng)用水平，擴(kuò)大知識(shí)面；鞏固大學(xué)4年所學(xué)知識(shí)。3、設(shè)計(jì)內(nèi)容及安排3.1內(nèi)容將直線電機(jī)、恒張力