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我国自主研发的高速往复走丝电火花线切割由于具有很高的性价比,已广泛应用于航空航天、军工、模具制造等领域,成为机械加工行业不可替代的加工手段。对于电火花线切割加工效率的研究一直是业内永恒的课题,高速往复走丝电火花线切割经过数十年的发展,目前其最高切割效率已接近300 mm~2/min,但持久稳定的实用切割效率却只有150 mm~2/min左右,并且达到这个切割效率后,似乎又停滞不前了。电火花线切割高效加工是在不断丝的前提下,输入尽可能大的能量来提高加工效率,但试验发现,当极间平均加工电流增大至6.5 A时,切割表面就会产生黑色烧伤条纹,此时若继续增大加工电流,表面烧伤则会更加严重,并且极间状态恶化,加工过程极不稳定,导致切割效率上升缓慢甚至不再上升。针对上述问题,本文对大能量切割的放电加工系统进行了研究,分别从脉冲电源设计、电极丝保护、工件表面微观形貌、极间工作介质冷却机理等几个方面进行了系统性研究,主要内容如下:(1)基于FPGA和LabVIEW设计了满足高效切割需求的大能量脉冲电源,其最大平均加工电流可以达到20 A,为高效电火花线切割的放电机理研究提供了试验平台。(2)设计了等能量和爬坡脉冲电源,并分别进行了切割工艺试验,研究了等能量、爬坡脉冲电源放电电流波形对加工效率、表面质量及电极丝损耗的影响,为大电流高效加工时提升加工稳定性、改善表面完整性及延长电极丝使用寿命提供了试验和理论依据。(3)针对高速往复走丝电火花线切割在大能量加工条件下产生表面烧伤、效率上升缓慢甚至不再上升等问题,进行了试验研究。从烧伤表面的微观形貌及成分分析、极间放电波形分析等方面研究了产生表面烧伤的机理。(4)研究了工作介质的洗涤、排屑性能对高效切割的影响,分析了大能量切割条件下的极间放电机理,并基于这一机理配制了新型高效电火花线切割专用工作液,实现了15 A大电流高效稳定切割,切割效率可达330 mm~2/min,突破了往复走丝电火花线切割长久以来切割效率停滞不前的问题。