往复走丝电火花线切割机床张丝系统的研究.pdf

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1、工艺·装备《电加工与模具)2013年第5期往复走丝电火花线切割机床张丝系统的研究王忠伟．王斌修(青岛理工大学机械工程学院，山东青岛266033)摘要：分析了往复走丝电火花线切割机床的电极丝振动特性及现有张丝系统存在的问题．提出了电极丝振动主动控制的方法，并进行了实验。结果表明，该方法可提高往复走丝电火花线切割加工的精度。关键词：电火花线切割加工；振动主动控制；张丝中图分类号：TG661文献标识码：A文章编号：1009—279X(2013)05—0063一o3StudyontheWireTension

2、SystemofHS—WEDMWangZhongwei，WangBinxiu(QingdaoTechnologicalUniversity，Qingdao266033，China)Abstract：ispaperanalyzedthecharacteristicsonthevibrationofthewireintheHS—WEDMandshortcomingsoftheexistingsystemsforwiretension，amethodoftheactivevibrationcontrolo

3、fthewireayeputforward，andanexperimentiScarriedout．TheresultshowsthatthismethodraisedthemachiningprecisionoftheHS—WEDM．Keywords：WEDM；activevibrationcontrol；wiretension装备制造业的发展对往复走丝电火花线切割接近固有频率的高频振动，也有低频振动；既有垂机床加工质量的要求越来越高。同时要求加工成本直于运丝方向的二维平面内的横向振动．还有沿运不

4、能太高、加工效率不能太低。为了使往复走丝电丝方向的纵向振动【1】。电极丝振动的主要机械源来火花线切割机床满足这一要求。本文提出了一种新自导轮与轴承的轴向窜动和径向跳动、贮丝筒的径型的张丝控制系统。提高了工件的加工质量。向跳动和丝架的振动、电极丝受热后延伸率不均引起的电极丝抖动、电极丝受高速走丝抛离效应引起1电极丝的振动分析的电极丝与导轮切点的变化、工作液喷射压力不稳定、换向时的冲击对电极丝产生的扰动等。影响往复走丝电火花线切割机床加工精度的对电极丝来说，其固有频率和振动模态不仅与因素有很多．且最终都

5、以电极丝振动的形式表现出初始条件和边界条件有关。也与电极丝的张力和轴来。电极丝的振动严重影响电极丝与工件的相对位向运动速度有关。研究表明，对加工质量影响较大置。不仅会使加工表面粗糙度值上升，加工精度下降，还会导致加工状态不稳定，产生短路或断丝现的是电极丝低频大振幅横向振动。由于电极丝细而象。为了降低表面粗糙度值，提高加工精度，改善加柔，且高速运动。加工时还受冷却液等因素的影响，使电极丝振动的测量和控制都极为困难。工不稳定状态，必须抑制电极丝的振动，尤其是限制和减小电极丝在加工区的振动，提高电极丝的动

6、2现有往复走丝机床张丝系统的缺点态稳定性，使其满足加工要求。电极丝的振动是一种复杂的组合型振动，既有电极丝的振动频率与幅值都是张力的函数【2】。张力大，电极丝的固有振动频率提高，振幅就小；张收稿日期：2013—04—26力小，则电极丝的固有振动频率低，振幅就大。为了第一作者简介：王忠伟，男，1987年生，硕士研究生。减小电极丝的振动，可为机床增加张丝系统。现有一63—《电加工与模具)2o13年第5期工艺·装备的机床张丝系统多为重锤式和弹簧式，这两种系统用—y记录仪进行记录，电压信号的变化反映电极存在

7、着明显的缺点。丝的振动情况。重锤式张丝系统在加工过程中．未计入电极丝由于电极丝作周期性往复运动．振动信号呈周的损耗和切割锥度时丝架的摆动，基本上保持钼丝期性变化。在一个周期内，测得电压信号的变化情的张力恒定，不可调节。这些因素直接影响加工质况，根据稳定的加工状态给定信号电压。由控制器量，且换向时产生瞬间冲击载荷，易使钼丝被拉断。对所测电压进行记录、比较和PID处理。在下一个弹簧式张丝系统依靠内部弹簧变形而产生弹周期内．控制器根据上一周期的记录结果。在出现力，推动导轮将钼丝拉紧。在加工过程中，当钼丝变

8、异常信号前-N向控制电机1发出相应的指令，控松时，弹簧变形变小，弹力变小，不能很好地拉紧钼制可动导轮2移动，调整电极丝张力的大小．从而丝；当钼丝变紧时，钼丝压迫弹簧，弹力反而变大，主动抑制丝振。这一过程在记录仪上清晰显示．实易造成断丝。时控制了电机丝的振动。上述两种方法都属于被动控制方法，不能根据3．2程序设计不同加工条件(不同的工件材料或厚度、电极丝的控制程序是控制系统的核心，也是张力控制的热伸长和放电损耗、冲液情况等)对电极丝的振动直接执行者，用来实现控制系统运行