多层工件多丝电解线切割技术研究

【作者】 徐文浩； 曾永彬； 吉帅；

【机构】 南京航空航天大学机电学院；

【摘要】 微细电解线切割技术是指以微米级金属丝作为阴极,基于电化学溶解原理对阳极工件进行切割的加工方法。电解线切割加工时,线电极不与工件接触,没有工具损耗。该技术采用微金属丝作为阴极,通过金属丝与工件之间的相对简单的进给运动制造出复杂的三维微观结构。同时,该方法也不用制造复杂的成型电极,减少了加工前准备时间并降低了生产成本;微细电解线切割加工采用高频脉冲电源或纳秒脉冲电源对金属工件进行加工,能够加工出微米甚至纳米级的微结构;此外由于微细电解线切割加工时,线电极都是微米级,且加工过程工具无损耗,所以可以获得很高的加工精度。但微细电解线切割加工间隙小,电解产物排出困难,电解液更新速度慢,促使加工区电解液浓度降低,进而电解速度降低,造成微细电解线切割的加工效率和加工精度降低。为了提高加工效率,在原有多层工件叠加微细电解线切割和多线电极单层线切割的基础上,提出采用多线电极往复运丝的方式对多层工件进行线切割加工的方法,极大地提高了加工效率。首先对多根线电极往复运丝多层工件叠加电解线切割加工区流场进行仿真研究,研究该方法中各层工件加工区产物的排出路径,研究发现:往复运动的线电极能够有效的将加工间隙内的电解产物带出加工区,更新加工间隙内的电解液,从而有效的提高加工效率;同时,通过流场动网格仿真研究发现:线电极在往复运动的过程中,在第二、三层工件的上下表面靠近加工间隙位置有旋涡出现,旋涡不断地原地旋转,使得加工间隙内排出的电解产物不断地卷入旋涡中,阻碍了电解产物向外扩散,使得电解产物不断在加工区附近堆积,因此,二、三层工件加工间隙内电解产物排出效率比一、四层要低,因此二、三层工件切缝比一、四层切缝宽度小。同时,使用自行设计的夹具进行单因素试验,优化运丝幅值为200um,运丝频率为1.2Hz/s,最后使用优化后的加工参数加工出阵列微结构,总加工速度达到8.1um/s,加工效率大幅提高。结果表明:线电极往复运丝多层工件多丝电解线切割能够大幅提高加工效率,是一种切实可行的电解线切割加工技术。更多还原