高速往复走丝电火花线切割由于具有高性价比、低运行成本的显著特征而广泛地用于航空航天、军工和模具制造等领域,就其独特的加工方式和出色的加工性能而言,已成为机械制造领域不可替代的加工技术。近年来随着数控系统、高频脉冲电源、工作液、多次切割工艺等不断改进和完善,高速往复走丝电火花线切割的加工精度和表面质量都有了显著提升。作为精度指标之一的腰鼓度控制,目前对于厚度40mm内的工件,3次切割(割一修二)后腰鼓度可控制在5μm以内;但随着工件厚度的增加,腰鼓度将急剧增大,当厚度达到100~150mm,3次切割后腰鼓度一般在15~25μm,甚至出现工件中部无法修切的问题,严重影响了多次切割工艺在厚度较高工件切割的应用,使高速往复走丝电火花线切割的应用范围尤其是在较高厚度塑胶模具加工中的应用受到限制。本文针对高速往复走丝电火花线切割多次切割后腰鼓度急剧增加的问题,对其成因及控制方法进行了系统性地研究,主要内容如下:(1)建立了修切时电极丝形位变化模型,以探索高速往复走丝电火花线切割多次切割腰鼓度的成因,并应用ANSYS软件对不同厚度工件在不同放电能量下的电极丝挠度进行了仿真。(2)从高速往复走丝电火花线切割的加工机理和加工工艺方面深入研究了腰鼓度的成因,研究认为修切时工件上部、中部和下部材料蚀除不均匀是形成腰鼓度的主要原因,而材料蚀除不均匀的原因主要体现在两个方面:(a)修切时电极丝受力不均衡导致其产生较大的挠曲变形,从而使工件上部、中部和下部放电概率存在差异;(b)高速往复走丝电火花线切割自身加工特性导致放电能量分布不均,如电极丝电阻较高和工作液分布不均等导致不同放电点放电能量存在差异,从而致使工件各部分材料蚀除量不同。(3)从电极丝受力和放电能量分布方面对腰鼓度进行了相应控制:通过减小放电爆炸力对电极丝产生的冲量作用,同时增加静电力以抵消电极丝的部分挠曲及使用闭环张力控制装置提高电极丝张力稳定性及刚性,改善电极丝受力不均衡的问题;通过优化进电点的位置及改进工作液以改善放电能量分布不均的问题。(4)针对高厚度工件多次切割进行了工艺试验,探究出了不同于普通厚度修切的高速走丝修切方法,结合改进措施对150mm厚度工件进行割一修二切割,腰鼓度误差从原来的25μm降低到10μm左右,有效地控制了腰鼓度误差,并且切割表面均匀性得到改善。