电火花线切割在军用、航空航天、模具制造等领域有着广泛的应用,尤其是在加工难加工的金属材料及复杂精密形状工件时有着极其重要的作用。在拐角加工时,电极丝在间隙放电力,流体力的综合作用下发生滞后弯曲振动造成拐角加工误差。采用切入误差与切出误差总和来衡量拐角加工的总体误差。采用稳健试验设计正交试验,通过主效应分析以及方差分析分析不同角度的拐角加工误差与电流、空载脉冲百分率、脉冲宽度、喷流压力等控制参数的关系,得到最优参数组合,为实际加工提供参考。

窄缝式电极可以代替凹槽式电极用于电火花成形微凸起结构。为研究纯铜窄缝式电极电火花线切割加工性能的影响规律,以峰值电流、脉冲宽度、脉冲间隔、间隙电压为试验因素,设计进行了正交试验。研究了各试验因素对切缝宽度、切割速度的影响关系,采用信噪比和灰关联度分析方法对多工艺目标进行优化参数组合。试验结果表明各因素对切缝宽度影响强弱依次为,间隙电压、脉冲宽度、脉冲间隔、峰值电流;对切割速度影响强弱依次为,脉冲宽度、脉冲间隔、间隙电压、峰值电流,其中脉冲宽度、脉冲间隔对切割速度的影响起主导作用。脉冲宽度20μs、脉冲间隔40μs、峰值电流8档、间隙电压6档为最优组合参数,为纯铜窄缝式电极的制作提供理论指导。

为探究电火花线切割加工的伺服控制系统特性,在门槛电压阈值控制方法的基础上,基于中走丝线切割机床,搭建电火花线切割伺服控制系统平台。将放电时采集到的频率信号通过FPGA芯片进行分析处理,并根据处理后的信号进行伺服运动。探索了电火花线切割加工效率与伺服控制系统特性之间的关系,得出阈值和检测周期对加工效率的影响;通过验证实验以及分析放电状态占比,探索最优的阈值。结果表明:当检测周期为0.5 s时,加工效率较高;当加速区占15%、匀速区占62%时,加工效率较高。

在大气介质中对Cr12MoV模具钢进行电火花线切割精加工,较工作液介质中加工可获得更高的加工表面质量,但也存在表面碳化、电极丝热疲劳损伤等问题。为解决上述问题,采用液包丝(双介质)供给代替传统供给方式进行电火花线切割精加工。结果表明:在液包丝(双介质)中加工的表面质量比大气介质中的略高,且电极丝损耗明显降低。研究结果可为Cr12MoV模具钢的高质量、稳定、低损切割提供参考。

针对目前电火花线切割数控系统NC代码编译复杂并且几乎不具备扩展性和通用性的问题,提出一种简单、清晰的线切割NC代码编译方案。基于.NET开发平台,采用C#开发语言,通过正则表达式进行词法分析,使用自定义函数进行语法分析。采用该方案能对简单平面图形、锥度切割和上下异形切割进行编译。通过.NET绘图功能显示图形,利用逐点比较插补法,对直线和圆弧进行插补,实现运动轨迹仿真。

本文旨在进一步提高电火花线切割的材料去除率、表面精度和形位精度,提出外界磁场辅助方法来改善电火花线切割加工的加工性能,并对该方法进行理论和实验分析。首先,理论分析了外界磁场辅助下放电通道内的单个粒子运动轨迹,运动轨迹方程表明,外界磁场能够有效地促进蚀除残渣的排出。其次,采用不同吸力的磁力表座作为磁场源,通过COMSOL仿真软件数值计算得到加工区域的磁感应强度分布;最后,从实验角度出发,分别分析了外界辅助磁场对于不同加工参数情况下的加工速度、表面粗糙度和切缝宽度的影响规律。实验结果表明,增加辅助磁场能够有效提高电火花线切割的加工性能;此外,磁感应强度与加工参数存在最佳组合关系。本次研究提出的磁场辅助加工方法和加工规律可以为实际加工提供重要的指导价值。

电参数直接影响电火花线切割的加工效率和表面质量。以正交试验数据为基础，通过熵权法得到各个试验指标的客观权重，并根据权重获得综合指标，对综合指标求其极差，得到一组最优电参数方案A2B1C4D1。同时利用TOPSIS法处理正交试验数据，获得一组贴近度值最小的电参数方案A2B3C4D1。两组方案进行试验对比，验证表明，A2B1C4D1贴近度为0.154，比A2B3C4D1更加贴近“正理想解”，其表面粗糙度值为2.147?m，材料去除率为38.17mm2/min，分别增加了0.56%和1.3%，试验结果具有有效性，采用熵权TOPSIS法对电火花线切割实际加工有一定理论指导意义。

通过对电火花线切割碳钢工件的亚表面层组织金相观测和微观硬度测量,分析不同碳含量碳钢工件亚表面层的微观组织结构,获得不同碳含量碳钢工件亚表面层的微观硬度分布情况,结合材料相变理论,阐明工件微观组织和微观硬度分布的形成机理。随后,设计单因素实验,分析工艺参数和碳含量的增加对于重铸层厚度(RLT)的影响规律,并分析这些影响规律的内在原因。实验结果显示重铸层厚度随碳含量的增加先增大后减小,重铸层厚度随脉冲电流和脉冲宽度增大而增大,随间隙电压增大而减小。该研究可为实际电火花线切割加工过程提供重要的理论依据。

采用电火花线切割方法对聚晶金刚石复合片进行了线切割加工实验,利用带能谱分析的扫描电子显微镜（（SEM）观察了电极丝表面的显微形貌,进行了元素成分分析。从微观角度研究了PDC超硬材料电火花线切割加工的电极丝损耗机理,探讨了极间脉冲放电、工作液有效进入量、电蚀粒子容积浓度以及电极丝镀覆等因素对丝损的影响。提出采用贴附式高压喷液系统可有效提高切割效率、降低丝损。试验结果表明,该喷液系统能够有效改善极间放电条件,可使切割效率提高51.6%,丝损降低15.2%,为PCD复合片的高效、稳定、低损切割提供了有益参考。

研究了数控线切割路线影响因素相关知识，从穿丝点选取、起切点定位、切割方向规划等方面对线切割路线知识规则进行描述，提出了基于规则推理的数控线切割加工中电极丝切割路线规划方法。