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线的艺术电火花加工(有线)
K.H. Ho s.t。纽曼、美国Rahimifard r·艾伦
文摘
丝电火花加工(有线)是一个专门的热能够精确加工零件的加工过程不同硬度或复杂的形状,锐利的边缘,很难加工的主流加工过程。这个电火花线切割过程的实用技术是基于传统的电火花引发的现象利用材料的被广泛接受的非接触式技术去除。从流程的介绍,线切割机床进化从一个简单的制造工具和模具的最佳替代生产微尺度最高的部分程度的尺寸精度和表面光洁度。多年来,电火花线切割过程一直作为竞争和经济的加工选择满足要求短的产品开发周期和加工要求的日益增长的成本压力。然而,风险电线破损和弯曲破坏过程的全部潜力大大减少的效率和准确性线切割机床操作。大量的研究探讨了不同方法的实现最终的线切割机床目标优化的众多工艺参数分析的总消除线破坏,从而也提高整体加工的可靠性。
本文综述了大量的研究工作进行了从分拆从电火花加工的发展过程线切割机床。它线切割机床的研究报告涉及的优化工艺参数测量的影响各种因素影响加工性能和生产力。本文还强调了自适应监测和控制的过程的不同控制策略的可行性进行调查获得的最佳加工条件。线切割机床广泛的工业应用报告一起混合加工的发展过程。论文的最后一部分讨论了这些进展,并概述了可能的线切割机床未来的研究趋势。
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关键词:丝电火花加工(有线);混合加工过程;流程优化;切削速度; 去除率;表面光洁度
1、介绍
丝电火花加工(有线)是一个广泛接受非传统材料去除与复杂的制造组件使用形状和配置文件。它被认为是一种独特的手中常规EDM过程的界定,它使用一个电极初始化引发过程。然而,线切割机床利用不断旅行线电极制成的薄铜、黄铜或直径0.05 - -0.3毫米的钨,这是能够实现非常小角半径。电火花线切割是使用机械保持张力调整器支持的减少趋势多数不准确的地方。在电火花线切割过程中,未来材料侵蚀的电线也没有工件和线之间的直接接触,消除在加工机械应力。此外,电火花线切割过程能够产生高强度和温度电阻旧材料和消除几何误差。-
WEDM首次引入到制造业行业在1960年代末。发展的地方是寻求一种技术来取代的结果加工电极用于EDM.In1974 D.H.Dule -bohn应用光线从动件系统自动控制组件的形状电火花线切割加工的过程。到1975年,其受欢迎程度迅速增加,过程和它的功能被该行业更好的理解。直到1970年代末,当计算机数控(CNC)系统是几种线切割机床,带来了一个重要的另一个星球制作加工过程。因此,广泛线切割机床功能的过程对任何金属化孔加工由于剥削线,通过部分加工。线切割机床常见的应用 包括冲压件的制造和挤压工具和模具,夹具和仪表、原型、飞机和医疗部分,皮轮形式工具。本文提供了各种与回顾集成电路研究领域涉及线切割机床的过程,会产生模具电火花。它首先介绍了过程概述建立在广泛接受热共同原则和突出了它的一些应用。论文的主要部分的重点是主要的线切割机床研究活动,其中包括线切割机床过程优化与线切割机床的过程监测和控制。论文的最后一部分并就这些主题,并建议未来线切割机床的研究方向。
2. WEDM
本节提供的基本原则电火花线切割过程和过程的变化结合其他材料去除技术。
2.1. WEDM 过程
线切割机床的材料去除非常规与常规EDM过程涉及相似的放电产生的侵蚀
作用(火花)。在线切割机床,材料的侵蚀工件通过一系列离散的火花之间发生工件和streamof线分开电介质,是不断的加工区域。然而,今天的线切割机床的过程通常在工件上进行在充满电介质的过程。这样一个水下电火花线切割的方法促进温度稳定和高效冲洗特别是在案件不同工件的厚度。的电火花线切割过程利用电能产生的等离子体阴极和通道阳极,把它变成热能的温度在8000 - 12000或高20000摄氏度预置大量加热和熔化的材料表面杆。当脉动直流电源发生在20000度和30000度时，赫兹等离子体通道分解。这将导致一个允许的温度突然下降循环介质流体恳求等离子体通道和冲杆表面的熔融粒子微小的碎片的形式。
电火花加工的材料去除机制与线切割机床相似,结合功能特征是不相同的。线切割机床连续使用细线通过工件的微处理器喂养,这使复杂形状的零件加工吗特殊的高精度。不同程度的锥形范围从15到100 mm，厚30 到400毫米厚的工件也可以获得的切割面。微处理器也包括锡箔丝和工件之间的差距,不同0.025到 0.05毫米。线切割机床需要精心电极,通常需要在EDM执行粗和完成操作。在的情况下线切割机床,电线必须做出几个加工沿剖面必需的尺寸精度和表面光洁度(SF)质量。Kunieda和Furudate检测的可行性线切割机床进行干燥改善的准确性完成操作,这是在气体进行的不使用电介质的气氛。典型的线切割机床降息(CRs)300平方毫米/分钟，50毫米厚D2工具钢和750平方毫米/分钟，150毫米厚铝。此外,使用线切割机床水而非烃油作为电介质并包含在闪着火花的区域。这种水不适合传统电火花引起快速电极磨损,但其低粘度和快速线切割机床冷却速度使它适合。
2.2混合加工流程
有许多混合加工过程(hmp)寻求线切割机床的组合优势与其他加工技术。一个这样的结合,国家线电火花磨削(WEDG),这是常用的微加工电子电路。WEDG采用单线限制线张力指南在放电区域内杆与前面边缘线和线振动降到最低。因此,可以磨杆一样小，直径与精度高,很好重复性和满意的平直度。其他WEDG的优势包括机器的能力杆和一个大的长宽比,维护集中性的杆和提供更广泛的选择复杂形状如锥形和加强形状重复性和满意的平直度。其他WEDG的优势包括机器的能力杆和一个大的长宽比,维护集中性的杆和提供更广泛的选择复杂形状如锥形和加强形状各个部分。几个作者(16 - 19)采用微WEDG过程
细电极或针大的长宽比,这是很难被传统预处理加工如Micro-EDM cision微加工方法,准分子激光钻井。
一些高熔点寻求提高线切割机床如表面完整性和性能措施CR。例如,超声振动应用于电极丝改善科幻质量一起CR和减少残余应力加工表面。另一方面,金属电化学磨削(WECG)过程取代与一个WEDG使用的放电电化学方法生产高科幻质量的一部分广泛的加工条件[。比较了科幻小说获得质量与WEDG WECG,适合完成micro-parts。旋转式轴也添加到线切割机床获得更高的材料去除率(MRR)和使自由圆柱的一代几何图形。各个过程的影响转速等参数部分,送丝速度表面脉冲准时和圆度研究了在相同的产生的一部分可行性研究。
3. WEDM 应用程序
本节讨论了电火花线切割的可行性过程中所使用的各种材料的加工尤其是在工具应用程序。
3.1。现代工具的应用
线切割机床已获得广泛接受加工中使用的各种材料现代工具的应用。几个作者调查了线切割机床的加工性能压扁的硅和压实模加工硬质合金制成的。使用的可行性因穿着不当一个旋转的圆柱形线切割机床金属债券横穿蒙德轮用于精密成形磨削陶瓷也在研究。结果显示电火花线切割过程能够产生前和错综复杂的配置文件与半径,而是一个小角落高磨损率上观察到金刚石砂轮大调的-荷兰国际集团第一磨。这样一个初始高轮磨损率是由于钻石谷物、不强烈车轮电火花线切割过程。永久的线切割机床钕铁硼和“软”铁氧体磁性材料在小型系统中使用,这就需要小杂志部分,被比较的研究切割机过程。这是发现线切割机床产量更好的尺寸精度和过程科幻小说却缓慢CR质量,对钕铁硼5.5毫米/分钟和0.17毫米/分钟MnZn铁氧体。一项研究也完成调查的加工性能micro-WEDM用于机器高纵横比使用各种金属包括中尺度部分不锈钢,铍铜和钛。
3.2先进陶瓷材料
电火花线切割过程也进化的最有前途的替代方案的加工先进的陶瓷。桑切斯等。提供了一个文献调查的EDM先进陶瓷、一般已加工的钻石吗磨削和研磨。在同一篇论文中,他们研究了加工的可行性碳化硼(B4C)和使用电火花渗透硅碳化硅(SiSiC)和WEDM.Chengetal。也评估了可能性使用电火花加工ZrB2基础材料和线切割机床,而松尾和大岛渚独立董事导电碳化的影响内容,即碳化铌(NbC)和钛硬质合金(TiC)氧化锆陶瓷的CR和表面粗糙度在线切割机床(氧化锆)。洛克和李成功的线切割机床sialon 501和氧化铝-碳化钛(Al 2 o3-tic)。然而,他们意识到,MRR很低而减少的金属,如合金钢SKD-11和表面粗糙度通常不如用EDM过程。Dauw et al .解释说MRR和表面粗糙度不仅依赖但也对材料的加工参数的部分。
一个创新的方法克服电火花线切割机床和流程的技术限制需要材料的电阻率阈值大约100 X / cm，300 X /厘米最近被探索。有不同等级的工程陶瓷,康尼锡等。列为非导体,和导体,掺杂非的结果导体的导电元素。Mohri等。给传统的电火花加工带来了一个新的视角通过使用一个协助电极现象泰特高陶瓷的火花。电火花加工和电火花线切割过程等测试导电粒子扩散辅助电极上陶瓷的表面协助喂食电极通过荷兰国际集团(ing)的材料。同样的技术也被试验表示“状态”在其他类型的绝缘陶瓷材料包括氧化锆和氧化铝等氧化物陶瓷,这有非常限制电子导电的关系。
3.3现代复合材料
在不同的材料去除过程中,线切割机床被认为是一个有效的和经济的在现代复合材料的加工工具。几个比较研究线切割机床和激光切割加工金属基复合材料(MMC)、碳纤维和强化了液晶聚合物复合材料。这些研究表明,线切割机床产量更好的前沿的质量和更好的控制过程聚米用更少的工件表面损坏。——如何,它有一个慢MRR的综合测试材料。线切割机床相比和蔡与常规金刚石锯和发现它产生的粗糙度和硬度与一个低速金刚石锯但更高MRR。燕等。调查各种加工流程在MMC和尝试Al2O3/6061Al加工的复合使用回转式电火花加上盘状电极。其他研究的线切割机床上进行氧化铝颗粒增强复合材料研究在电火花线切割工艺参数的影响性能的措施。这是发现的过程参数对表面粗糙度的影响但在CR有不利影响。
4线切割机床研究的主要领域
作者组织各种线切割机床研究两大领域即线切割机床的过程线切割机床优化与过程监控和控制。
4.1WEDM 流程优选法
今天,最有效的加工策略由识别不同的影响因素电火花线切割过程,寻求不同的方法获得最优加工条件和每-下一次。本节提供一项在号码-我们的加工策略涉及的设计过程参数和过程的建模。
4.1.1工艺参数设计
各种工艺参数的设置需要在电火花线切割过程中发挥着至关重要的作用生产最优的加工性能。这部分显示的一些分析和统计方法对参数的影响典型的线切割机床性能措施如铬、MRR和科幻小说
4.1.1.1性能影响因素的措施。
电火花线切割加工是一个复杂的过程控制大量的工艺参数,如脉冲持续时间、放电频率和放电电流强度。在这个过程中任何细微变化参数会影响加工性能的措施如表面粗糙度和CR,两个的线切割机床操作的最重要的方面。Suziki和岸研究了减少放电能量产生更好的表面粗糙度罗发现额外的需要高能源效率保持加工率高在不损害。几个作者还研究了演化线工具的性能影响加工精度和成本性能的措施。选择适当的加工条件电火花线切割过程是基于代数分析-每- - -荷兰国际集团的各种工艺参数不同性能措施即CR,MRR和科幻小说。传统上,这是由严重依赖运营商的经验或保守的技术提供的数据人工线切割机床设备,产生了不一致的加工的性能。利维和美极证明了参数设置由制造商只适用于普通钢的成绩。的设置先进陶瓷等新材料加工-氨的间质必须进一步优化实验。
4.1.1.2参数对切削过程的影响率。
许多不同类型的质量问题解决工具被用来研究的重要前沿空中管制官-职权范围与其他变量及其相互关系在获得一个最优的线切割机床。分类的各种潜在的影响因素五大美食——线切割机床性能的措施血淋淋的即工件的不同属性材料和电介质,机器特点,可调加工参数和组件。几何学。此外,他们的设计应用实验(DOE)技术研究和优化在流程设计变量的可能影响和发展,实验进行验证结果使用noise-to-signal(S / N)比率分析。Tarng等。采用神经网络系统应用程序的模拟退火算法解决优化问题。它发现加工参数如脉冲开/关时间、峰值电流、开路电压年龄、伺服参考电压、电力电容和表速度的关键参数美信的CR和科幻小说。几个发表作品,主要参数的优化粗切削操作,提出了一个实用战略规划过程从粗到精操作。实验结果表明脉冲准时和线之间的距离外围和工件表面影响CR和科幻小说显著。上的放电能量的影响CR和科幻的MMC也被调查。
4.1.1.3加工参数的影响
材料去除率。加工的影响参数对体积MRR也视为衡量加工性能。斯科特用析因设计要求许多实验确定最有利线切割机床参数的组合。他们发现放电电流,脉冲宽度和脉冲
频率控制是重要的影响因素MRR和科幻小说,而线速,导线张力和介质流量有最少的效果。廖等等。提出一种方法确定参数设置基于田口质量设计方法和方差分析。结果表明,MRR和科幻小说很容易受到表提要率和脉冲准时,也可以使用t预防控制放电频率电线破损。黄和廖使用灰色关联和信噪比分析,也显示类似的结果展示的影响工作台进给和脉冲对MRR准时。一个试验心理研究确定MRR和科幻不同加工参数也进行了。结果已用于热模型分析线破损现象。
4.1.1.4。表面的工艺参数的影响
还有一个棕色的作品出版仅仅研究加工参数的影响线切割机床表面。Gouml;kler和Ozanouml;zguuml;uml;选择最合适的切割和研究偏移量参数组合来获取所需的表面粗糙洛克的恒线速和介质冲洗压力。Tosun等。[58]调查的影响脉冲持续时间、开路电压、线速介质冲洗对线切割机床工件的压力表面粗糙度。这是发现增加脉冲持续时间、开路电压和线速随着表面粗糙度的增加而增加,而提高介电流体压力降低了表面粗
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