慢走丝线切割单点放电温度场有限元分析

2015年9月机床与液压S e p.2015

第 43 卷第 #7 期M A C H I N E T O O L3H Y D R A U L I C S Vo l.43 N o. 17

D O I： 10.396%/j.issn. 1001-3881. 2015. 17.036

慢走丝线切割单点放电温度场有限元分析

孟雅俊沈娣李贺2!陈志2!张臻2!明五一2

(1.中州大学工程技术学院，河南郑州450015$

2.华中科技大学机械科学与工程学院，湖北武汉430074)

摘要：建立了慢走丝电火花线切割单脉冲放电模型，利用有限元分析了单脉冲放电温度场分布。计算出该条件下工件 放电凹坑几何特征，与实际切割条件下的材料去除率进行了对比，并根据电火花线切割的加工特点进行了修正。讨论了不 同峰值电流和脉冲宽度条件下，蚀除凹坑体积与材料去除率（M R R)的变化规律，并分析了峰值电流和脉冲宽度对M R R

的交互作用。分析结果表明：考虑实际加工的相关因素，模拟的单脉冲放电的M R R经修正后可以近似表征实际连续切割 时的M R R;单个凹坑的蚀除量随着电流和脉宽的增大而增大，并且电流和脉宽的交互作用随着它们取值的增大而更加明 显。

关键词：慢走丝电火花线切割；单脉冲放电；有限元；温度场'材料去除率

中图分类号：T G66# 文献标志码：A文章编号：#00卜3881- (2015) #7-143-4

Finite Element Analysis on Temperature Field by Single Spark Discharge in WEDM-LS M E N G Y a j u n1，S H E N D i l i1，L I H e2，C H E N G Z h i2，Z H A N G Z h e n2，M I N G W u y i2

(1. College of Engineering，Zhongziiou University，Z h e n g z h o u H e n a n 450015，C h i n a;

2. College of Mecha n ica l Science a n d E n g in eering，HuazJiong University of Science a n d T e c h n o l o g y，

W u h a n H u b e i 430074，C h i n a)

Abstract：Discharge model of single pulse was established on W E D M-L S，and the temperature field was nite element methiod.D ischarge caves were engendered in workpiece，and the geometric features were calculated.The material remov­

al rate (M R R)was compared with the actual cutting conditions，and simulation results were corrected based on processing characteris­tics of W E D M-L S.The relationships between M R R a n d parameters were also explored through simulation u nder d and current.The interaction between the current and pulse-on time on M R R w a s also analyzed.The analysis results show that t h i e actu­

al M R R can be approximated by the crater of single pulse discharge using modified expression，and the corrosion charge increases wi thi the increase of current and pulse width.The corrosion of a single crater increases with pulse-on time，and the interaction i s obvious when they are increasing.

K e y w o r d s：W E D M-L S；Single pulse；Finite element；Temperature field；Material removal rate

0前言

电火花线切割（W E D M)是一种利用两极（电极丝与工件）之间脉冲放电时产生的热能熔化或气 化工件材料，从而实现材料蚀除的加工方法[1]。电火 花线切割加工机制异常复杂，涉及到多方面的理论，传统方法对其研究进展缓慢。基于热物理有限元是电 加工计算机仿真建模领域研究最多、比较成熟的-种 研究手段，它能从宏观、静态的仿真角度深人地揭示 电加工工艺规律。

有限元方法是获得实际工程问题近似解的有效工 具，它可以处理各种几娜状、材料、载荷和边界条 件的复杂工程问题，可将连续域离散化为若干个有限 大小的单元体的集合，并寻求问题的解决方法[2]。有限元法对电火花加工过程进行模拟分析，可在一定的 精度下对加工过程进行预测。单脉冲电火花加工的温 度场分析是进行其他分的翻，文巾讨论了用有限 元法对单脉冲慢走丝电火花线切割加工温度场的分 析。

1有限元温度场模型的建立

1.1基本假设

因为电火花线切割放电机制复杂，且加工过程涉 及电介液、冲刷条件、材料相变等多种因素，文中所 用模型基于以下假设：

⑴一个脉冲只能形成一个放电通道；

(2)传热是通过传导进行，放电通道认为是一 个圆柱体；

收稿日期！2014-06-28

基金项目：国家自然科学基金资助项目（51175207)

作者简介：孟雅俊（#973—)，女，硕士，讲师，研究方向为机电一体化 通信作者：沈梯丽，E-mail：shendili@T63.c o m 。