陶瓷材料电火花加工技术及研究进展

综述电火花加工技术在加工陶瓷方面的研究和应用,主要有电火花线切割加工、电火花成型加工和辅助电极电火花加工等几种方法,显示电火花加工技术在陶瓷加工领域中加工精细陶瓷零件的应用前景,并指出该技术在尖端陶瓷加工应用中存在的电磁放电状态难于控制的问题,未来的发展趋势是进一步加强人工智能化控制.     

绝缘工程陶瓷电火花铣削直流伺服电机控制系统研究

绝缘工程陶瓷电火花铣削技术是作者开发出的一种新型加工技术.直流伺乔服电机控制系统是该加工技术的一个重要组成部分,它对绝缘工程陶瓷电火花铣削的效率、精度和表面质量等有很大的影响.在对绝缘工程陶瓷电火花铣削加工技术的工作原理和特点进行分析研究的基础上,研制出了直流伺服电机控制系统,介绍了该控制系统的功率放大、PWM脉宽调制电路和电磁兼容电路的设计原理.采用该控制系统对绝缘Al2O3陶瓷和SiC陶瓷进行了电火花铣削加工工艺试验,给出了脉冲宽度对加工生产率和表面粗糙度的影响关系.试验结果表明:该直流伺服电机控制系统具有结构简单、可靠、跟踪精度高、系统响应速度块、调速范围宽、低速稳定性好等优点,可满足绝缘工程陶瓷电火花铣削加工的要求.     

绝缘工程陶瓷电火花加工温度场模拟

建立了绝缘工程陶瓷双电极电火花加工温度场的数学模型,应用有限元方法对其进行了数值模拟,仿真了不同加工条件下Al2O3陶瓷的温度场分布,得到了不同加工参数对放电凹坑形状的影响规律．仿真结果表明,Al2O3陶瓷的温度场在热影响区内随着脉,中宽度、加工电流的增加或铜片电极厚度的减少而增加,在热影响区外温度几乎没有变化;加工后放电蚀坑的宽度和深度也随着脉,中宽度、加工电流的增加或铜片电极厚度的减少而增加．模拟结果为预测Al2O3陶瓷表面形貌、揭示双电极电火花加工的放电机理、合理选择加工参数等提供了理论依据。     

基于时序分析的电火花线切割伺服进给状态

为研究电火花线切割加工中伺服进给状态,开发了一种间隙放电状态检测系统,对典型伺服进给状态下高速走丝电火花线切割加工过程进行了检测,并运用时序分析的方法对正常放电序列结构进行了辨识。研究结果揭示了电火花线切割加工中伺服进给状态与间隙放电状态之间的关系,为实现其高速,高质量加工提供了重要依据。     

电火花成型加工技术的应用与发展

介绍了电火花加工技术是先进制造技术领域不可或缺的重要组成部分。随着高新技术的发展,它也朝着更深层次、更高水平的方向发展。在一些难加工材料加工领域表现出了加工优势,还与传统切削加工技术的复合应用。在深人研究电火花放电机理的基础上,加强工艺理论和控制理论的研究,改善机床结构和设计,实现智能控制技术与电火花成型加工技术的有机结合,高度重视操作安全和环境保护,推动电火花成型加工技术更快发展。     

微细电火花加工过程分析及仿真

根据热传导基本理论和微细电火花加工的实际情况,建立起微细电火花加工的有限元分析模型;采用ANSYS分析软件,基于不同的热源模型对单脉冲放电情况的温度场进行了数值模拟,并利用仿真结果研究了单脉冲放电的表面粗糙度和材料去除率与放电能量的关系。     

聚晶金刚石单脉冲电加工温度场模拟及加工机理分析

采用Ansys软件分别对聚晶金刚石、45#钢以及YG15硬质合金3种不同材料电火花加工时的温度场进行了模拟计算,通过与实验结果对比,分析了增爆电火花脉冲电源加工聚晶金刚石时的放电机理,研究了热导率对放电爆炸力的影响规律.对聚晶金刚石电火花加工时的放电通道半径进行了估算和修正.结果表明,聚晶金刚石电火花加工时,产生的热爆炸力主要是促使熔态材料的抛出,聚晶金刚石材料并不是靠爆炸力直接蚀除的.此外,工件材料的热导率对放电产生的爆炸力有一定的影响,同时对材料蚀除率也有一定的影响.     

电火花加工中放电点的温度场仿真与研究

建立电火花放电通道的有限元模型,利用ANSYS软件对电火花放电过程中放电通道作用于工件表面的温度场分布进行仿真。根据仿真结果并结合模型材料的物理性能,分别以放电脉宽和放电电流为单一变量,探索并建立蚀除凹坑随放电脉宽、放电电流变化的理论模型。利用自制的实验装置在铝合金表面进行单脉冲电火花放电实验,并以空气作为放电介质。研究表明,仿真结果与实验加工的铝合金表面蚀除凹坑的半径较为吻合。可用有限元仿真来预测电火花加工形成的蚀除凹坑的生长规律,为电火花的表面处理以及拓展电火花的应用领域提供科学的理论指导。     

金刚石砂轮的雾气中放电修整技术

提出基于电火花加工原理的雾气中放电在线修整金刚石砂轮方法.利用电火花成形机床进行雾气中电火花修锐青铜结合剂金刚石砂轮的实验,研究了修整过程中的不同放电参数对修整效率的影响.用VH-800三维数字显微镜观察电火花修锐前后金刚石砂轮表面的微观形貌,考察了砂轮修锐前后表面峰点高度分布的变化,比较了不同放电参数作用下不同的修锐效果.实验证明,雾气中电火花放电技术应用于金刚石砂轮的修锐是可行的,雾气中放电对金属结合剂金刚石砂轮进行修锐时存在一个合适的修锐参数范围,在该范围内修锐可以获得较好的效果.     

工件超声振动对不同放电间隙电火花加工的影响研究

为了分析超声振动对不同放电间隙电火花加工的影响,利用Fluent软件对放电间隙为75μm、65μm、55μm和40μm的工件超声振动电火花间隙流场进行数值模拟。研究发现:在工件超声振动作用下,放电间隙的减少可以促进加工液的流动,增加放电间隙流场压力变化范围,同时缩短加工屑从加工间隙排出的时间。搭建试验平台,通过调整放电参数来改变放电间隙的大小,对放电间隙为75μm、65μm、55μm和40μm的工件超声振动电火花进行加工试验。结果表明:放电间隙在75μm到55μm之间时,工件的表面粗糙度随着放电间隙的减小而降低;当放电间隙减少到40μm时,工件表面粗糙度反而升高。结合仿真与试验可知:在一定放电间隙范围内,工件超声振动有助于提高加工精度,当放电间隙过小时,工件超声振动会使加工屑过快排出放电间隙,不利于电火花持续放电,从而造成加工质量的下降。     

电极加工时间对电火花加工效率影响规律研究

研究电极加工时间对电火花加工效率的影响规律可以为控制电极加工时间来提高电火花加工效率提供重要理论依据.首先通过实验检测不同电极加工时间对应的有效放电频率,发现在带抬刀的电火花加工中,加工效率随电极加工时间的增加而先增加后降低.随后通过观察放电过程中加工间隙内气泡和加工屑的运动,发现底面间隙内加工屑浓度随电极加工时间的增长而增加.在此基础上,证明了加工效率随电极加工时间的变化规律具有确定性.     

混粉电火花加工工艺特性的研究

为了进一步完善混粉电火花加工工艺,对混粉电火花加工的一些工艺特性进行了研究。通过实验探讨了峰值电流、加工极性和工具电极转速对加工效率和表面粗糙度等性能指标的影响规律。结果表明,在加工能量较小的情况下,混粉电火花加工与普通电火花加工相比,兼备加工效率高和加工质量好的优点;而且,选择恰当的加工极性并适当地伴以工具电极的转动,可以获得更优的表面加工质量。     

磨粒辅助电火花加工金属基复合材料实验研究

针对金属基复合材料的加工难题,提出了采用磨粒辅助电火花法加工该类材料。利用电火花加工和磨粒辅助电火花加工2种方法,对比研究了金属基复合材料加工时的材料去除率和表面粗糙度。利用正交试验法研究金属基复合材料中增强相的不同体积分数对加工效率的影响,得到了磨粒辅助电火花加工的最佳工艺参数。实验结果表明,磨粒辅助电火花加工法在材料去除率和表面粗糙度方面均优于电火花加工法,各加工参数对加工效率的影响从大到小依次为占空比、平均电流、脉冲宽度,复合材料的增强相的比例是影响加工效率的主要因素之一。     

基于快速成型技术的电火花加工用石墨电极研磨技术

介绍了一种制造电火花加工用石墨电极的新工艺,这种技术采用高频微振动原理,直接用快速成型制成的母型翻制成形研具,然后利用这种研具,在没有任何刀具或夹具的情况下,加工出形状复杂的石墨电极,目前,已采用一种自行开发的价格低廉、性能可靠的树脂水泥材料浇铸成了研具,并用它制成了石墨电极,用来电火花加工拖拉机曲柄连杆的锻模。     

基于压缩Voxel模型的整体涡轮叶盘五坐标数控电火花加工仿真验证

提出了基于压缩Voxel模型的整体涡轮叶盘五坐标数控电火花加工仿真、验证新方法.该方法首先构造整体涡轮叶盘仿真工件、成型电极压缩Voxel模型,再根据数控加工轨迹构造成型电极扫描体,最后在三维虚拟空间完成加工过程仿真.利用Marching Cubes方法提取仿真工件表面三角网格,增强了仿真工件显示质量和速度.通过仿真工件压缩Voxel模型与标准CAD模型的三维对比实现了仿真结果分析验证.该方法在某航天火箭发动机整体涡轮叶盘五坐标数控电火花加工编程仿真与验证中得到了应用,效果良好.     

高电阻电极对微细电火花放电加工影响的研究

微细电火花放电加工过程中,由于单位脉冲放电的材料去除率(放电凹坑直径)决定了最小加工尺寸以及微细电火花加工的加工表面粗糙度,所以减少单位脉冲放电的材料去除率具有重要作用。为达到此目的,采用具有高电阻材料如单晶硅作为工具电极。分析结果显示,随着工具电极电阻提高,放电电流峰值逐渐降低,脉冲放电时间增加,放电能量减小。另外,研究并测试了硅电极加工不锈钢工件时电阻值对工件表面放电凹坑直径的影响。实验结果表明当硅工具电极电阻值提高时,放电凹坑直径逐渐降低;并达到最小值0.5μm;同时降低了工件表面粗糙度值0.03μm;提高了表面加工质量。     

功能电极电火花诱导烧蚀加工模具钢Cr12实验研究

针对电火花加工效率低的问题,提出了利用功能电极向加工区域通入高压水和氧气,在电火花放电加工中引入金属在氧气中燃烧产生的化学能,蚀除金属材料.通过采用圆柱电极和功能电极对模具钢Cr12进行常规电火花加工和电火花诱导烧蚀加工实验,研究了电参数及非电参数对电火花诱导烧蚀加工的影响规律.结果表明：正极性烧蚀加工模具钢Cr12的加工效率达178.12 mm3/min,是相同条件下常规电火花加工的20.2倍,并具有明显的极性效应.烧蚀加工的加工效率MRR随脉宽和加工电流的增大呈近似线性增大趋势;随气压与液压之比的增大呈现先增大后减小的趋势;随着电极转速的增大呈现先增大后略有下降的趋势.     

放电通道的波动性与电火花加工机理

基于放电通道的波动特性,并考虑放电通道中等离子体的双极扩散效应,对电火花加工机理进行了研究。指出放电通道的波动可以分解成纵波和横波2个分量,并分别进行了短、长脉冲加工时横波和纵波对材料蚀除的不同影响,提出放电通道位形和位形平衡的概念。根据计算机仿真实验,得出了短、长脉冲加工时瞬时放电通道半径、放电通道位形半径以及最终放电痕半径三者之间的关系。对材料的抛出机理作出了和实际加工相符合的解释。     

混粉电火花加工过切量研究

电火花加工工件的尺寸精度受过切量影响,而过切量的大小主要取决于放电间隙和电机损耗.为了获得更好的尺寸精度,实验研究了在相同工作环境下混粉电火花加工和常规电火花加工过切量的差别,利用三元线性回归方法分别建立了两种工作液中加工余量的经验公式,通过实验验证了其可信度.结果表明粉末的加入降低了加工余量对蜂值电流和脉冲宽度的敏感程度.     

Application Research on Powder Mixed EDM in Rough Machining

Powder Mixed Electric Discharge Machining (PMEDM) has different mechanism from conventional EDM, which can improve the surface roughness and surface quality distinctly and to obtain nearly mirror surface effects. It is a useful finish machining method and is researched and applied by many countries. However there are little research on rough machining of PMEDM. Experiments show that PMEDM machining makes discharge breakdown easier, enlarges the discharge gaps and widens discharge passage, and at last form...