以航空发动机涡轮盘榫槽为代表的难切削加工材料大厚度直纹面构件是机械加工制造领域的重要任务,加工精度要求高,表面质量要求严苛。本文针对大厚度工件开展脉冲电流电解线切割加工研究,提出使用高速旋转的大长径比微螺旋电极促进电解产物排出。通过优化脉冲频率、辅助冲液等措施,在保证加工精度的前提下进一步提高加工速度。主要完成了以下工作内容:(1)建立了脉冲电流电解线切割加工电路模型,分析了工件厚度对加工电信号和切缝宽度的影响。建立了脉冲电流电解线切割加工间隙流场模型,仿真分析了工件厚度、工具电极截面形状及轴向辅助冲液对加工间隙流场特性的影响,从原理上验证了采用高速旋转的大长径比微螺旋电极、辅助冲液推动电解液产生轴向运动,促进电解产物轴向排出提高加工加工速度的可行性。(2)提出使用多丝电极工具电解线切割加工制备大长径比微螺旋电极,研究了典型工艺参数对螺旋槽宽度和轮廓形状的影响。在优化参数条件下,采用11根线电极同时加工,制备出轮廓清晰、槽宽尺寸一致、螺距1mm、有效长度20mm的螺旋电极,并以此为工具稳定加工出10mm厚复杂树杈结构,验证了使用螺旋电极进行电解线切割加工的可行性。(3)开展了光杆电极脉冲电流大厚度电解线切割加工试验研究,研究了典型工艺参数对脉冲电流电解线切割加工的影响规律;分析并试验研究了工件厚度、脉冲频率对电解线切割加工电路电信号和加工速度的影响。结果表明:脉冲频率100kHz时,在脉宽时间内,15mm厚度以下工件的加工电流能够充电完全达到稳定状态;大于15mm时,加工电路充电不完全,加工电流在脉宽时间内持续增大;当脉冲电源频率大于20kHz时,最大进给速度随频率增加而减小,当脉冲电源频率低于20kHz时,最大加工速度无明显差异。最后,采用优化参数以进给速度4μm/s稳定加工出表面粗糙度约为Ra0.494μm的20mm厚榫头/榫槽结构。(4)采用自制大长径比螺旋电极开展了螺旋电极脉冲电流大厚度脉冲电流电解线切割加工试验研究。在100kHz脉冲电流下,光杆电极最大进给速度为2μm/s,而采用螺旋电极最大进给速度可以达到3μm/s,提高了1.5倍,且缝宽更窄。为提高加工效率,采用辅助冲液强化传质、较低频率的脉冲电流(20kHz),在冲液装置出口流速12L/h条件下,光杆电极和螺旋电极最大加工速度均可以达到6.5μm/s,但螺旋电极加工切缝宽度较小,加工速度显著提高。