微细电火花三维加工中电极损耗补偿新方法

为解决微细电火花三维加工中存在的电极损耗问题,提出了一种使线性补偿法与均匀损耗法相结合的新的补偿方法.加工实验结果表明,使用这一新补偿方法可明显提高三维微细电火花加工的加工效率和底面粗糙度,并且减少电极损耗.与均匀损耗法相比,电极损耗长度可减少17.8%,表面粗糙度可降低9.9%,材料去除速率可提高10.1%.     

内螺旋齿轮电火花加工的研究和参数设计

针对淬火钠内螺旋齿轮难加工的问题,讨论了淬火钢内螺旋齿轮电火花加工的方法和装置的设计,分析研究了淬火钢内螺旋齿轮加工的特点和加工原理,分析了工具电极齿轮的修形设计和误差补偿技术,推导了相应的计算公式,并进行了该装置的误差分析。由分析研究得出：电火花加工较好地解决了这类在材质和形状上均有特殊性的齿轮加工问题;考虑放电间隙和电极损耗,工具电极是被加工齿轮的变位和修形齿轮;通过误差补偿和螺旋机构的误差控制可提高电火花加工内螺旋齿轮的加工精度。     

基于正交试验3Cr13电火花成型的加工试验及分析

为提高3Cr13不锈钢模具型腔电火花成型精加工效率,降低加工过程中工具电极的损耗,以工具电极材料、峰值电流和脉冲宽度为影响因子,材料去除率和电极体积相对损耗为性能指标,进行2-3因素混合水平试验;应用Minitab软件建立了影响因子与性能指标的数学回归模型,分析了各因子对性能指标的影响;采用多目标优化,确定最优参数组合为:峰值电流为11.6 A,脉冲宽度为67.4μs,电极材料为Cu50W;根据优化参数组合,重复试验验证结果为:材料去除率22.378 mm~3/min,电极体积相对损耗1.075%,与优化结果基本吻合。该研究为电火花成型加工不锈钢模具型腔最优工具电极材料选择和电参数选择具有实际指导意义。     

应用正交试验法优选电火花成型加工电参数的研究

用正交试验法研究了电火花或型加工中电参数与工件加工速度、表面粗糙度和工具电极损耗比等工艺指标的关系,提出了优选的电参数方案.     

气体介质中电火花铣削加工工艺实验研究

为了解气体介质中电火花铣削加工的加工性能,首先采用单因素法在空气介质中进行了电火花铣削加工工艺实验研究。其次,采用了两种电极损耗补偿方法对三维结构的工件进行了实验研究。研究结果表明工件的加工速度随着分层厚度的增加而增加,随着轨迹重叠率的增加而减小;存在一个较佳的主轴伺服进给速度使得工件的加工速度较高。此外,气体介质中电火花加工工具电极损耗低的特点有利于实现气中电火花削加工工具电极损耗的补偿。利用回参考点的方法实现了三维结构的气中电火花铣削加工,加工出上边为8 mm×8 mm、四壁倾斜30°的梯形型腔和直径为2 mm的凸球。     

内齿轮电火花成型铣削加工工艺

由于中小模数内齿轮结构所限,其齿面淬硬后的齿形加工难以使用传统的磨齿工艺,因此提出了一种电火花成型铣削加工方法,由于电极旋转放电,电极放电面积大,加工精度受电极损耗影响小,且电电腐蚀产物更好的排出。根据加工原理与方法设计了加工装置,通过单因素试验研究了基本工艺规律。根据单因素实验结果选取有代表性的水平设计正交实验,通过正交实验结合表面粗糙度和加工效率研究了最优加工条件。设计对比试验,实验结果表明比较与传统电火花成型加工方法,工件表面质量与加工效率都有显著提高。     

液氮冷却实现电火花工具电极低损耗仿真研究

工具电极损耗对工件的精度有较大影响.从电火花加工实质为热能加工着手,对常温和液氮冷却下工具电极单脉冲放电温度场进行对比、分析,通过传热理论得出常温下和液氮冷却时工具电极表面温度场及其变化曲线.结果表明:脉宽内,液氮冷却可降低放电点最高温度和温升;脉间内,液氮冷却可将放电点温度在极短时间内冷却至初始温度,从而减少因热量累积导致的工具电极损耗.因此,液氮冷却可有效降低工具电极损耗.     

电极在线加工技术

在微细电加工领域,工具电极的在线制作技术可减小它的定位误差,有助于提高待加工件的加工精度。本文提出了一种新的电极在线加工的方法,在微细电解加工过程中,将工件固定在工作台或两个相互垂直的加工轴上,让工作台或两加工轴互带正、负电,通过更换加工电源的正、负极性,在三者之间实现相互加工。实验中,分别用三种不同的加工工艺,在线加工出几种微型的工具电极。     

微细电火花加工的底面轮廓模型及定长补偿方法

针对三维金属微细结构的微细电火花加工,应用等损耗理论,采用分层加工方法建立了单道加工时底面形状随电极损耗变化的轮廓模型.在此基础上,提出定长补偿的方法,给出了补偿长度计算公式,并对底面轮廓模型以及定长补偿方法进行仿真分析.实验测定了微细条件下钨打钢的相对体积损耗比,进行了无补偿和定长补偿的实验加工.仿真及实验结果表明:无补偿时底面轮廓呈指数曲线,与实验结果相吻合;定长补偿方法加工的底面轮廓为恒定的波动曲线;随着补偿精度增加,底面轮廓的波动范围增大;在符合端面损耗理论的范围内,分层厚度越大,加工的相对误差越小.所提出的定长补偿方法提高了加工尺寸精度和形状精度.     

集束电极电火花加工工艺

为了探索集束电极电火花加工的工艺特性,进行了工具电极平动加工试验,对比传统实体电极电火花加工,探讨了脉宽和峰值电流等条件对工件材料去除率及工具电极相对损耗率的影响.结果表明,通过平动工具电极,能够消除因多孔结构的集束电极在工件加工表面形成的毛刺状料心,从而使得加工过程稳定,材料去除率提高.相对于实体电极电火花加工,集束电极电火花加工的材料去除率及其工具电极损耗率均较大.     

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。     

集肤效应对微细电火花加工的影响

针对微细电火花加工中常用的高频脉冲电源,引入集肤效应的概念,并用电磁场理论对其在微细电火花加工中的存在性加以证明.对集肤效应影响下的微细电火花加工过程进行了理论分析,总结了电场强度与电流密度的非均匀分布导致电火花放电点位置的变化规律,分析并实验研究了考虑集肤效应作用的工具电极的损耗形式,认为集肤效应导致的放电能量分布差异是微细电火花加工中微细电极损耗严重的又一重要原因.     

镍基单晶高温合金的微孔加工对比实验研究

开展镍基单晶高温合金微孔加工实验研究,探讨不同直径、不同截面形状的电极对微孔的尺寸精度、表面质量、加工效率和亚表面损伤等方面的影响.研究结果表明,微细螺旋电极的加工效率远大于圆柱电极,其中直径200μm的微细螺旋电极的微孔加工效率比相同直径下的圆柱电极提高17%,而直径300μm的微细螺旋电极的加工效率可提高30.56%;微细螺旋电极加工的微孔扩孔量小于圆柱电极的扩孔量,且微细螺旋电极加工得到的孔壁质量优于圆柱电极的;微细螺旋电极所加工的微孔的亚表面损伤层连续且厚度小于圆柱电极所加工的微孔.     

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。     

电化学放电加工高速旋转电极的流固耦合分析

电化学放电加工(Electrochemical Discharge Machining,ECDM)为近年来较受关注的非传统制造技术之一,既可以加工非金属材料,也可以加工金属材料。以有限元软件对工具电极高速旋转电化学放电加工加工状态进行了仿真分析,研究了工具电极旋转速度及工具电极与微小孔之间的偏心程度对工具电极变形及工具电极应力的影响。计算结果表明,随着工具电极旋转速度增加,工具电极最大变形及工具电极最大应力增加;随着工具电极与微小孔偏心量的增加,工具电极最大变形及工具电极最大应力增加。     

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.     

微细电火花加工装置及其控制技术

设计开发出了具有四轴三联动的微细电火花加工装置.针对该装置,对微细电极的制作控制技术、成型加工的伺服控制和微三维结构加工过程中电极损耗的补偿控制等进行了深入研究.在充分分析伺服机构性能的基础上,提出针对不同加工目的采用不同的伺服控制策略,不仅解决了伺服机构在微位移进给过程中存在的爬行问题,同时也较好地解决了电极制作过程中存在的伺服振荡问题;对电极损耗的补偿控制技术进行了深入的研究,进而提出了电极损耗的在线补偿策略,该补偿策略作为微细电火花加工控制系统的一个组成部分,使电极损耗的补偿与微细铣削加工的CAD/CAM系统分开,大大提高了微细电火花进行三维微结构加工的实用性.实验加工出最小直径为6 μm的微细轴以及最小直径为10 μm微细孔,并实现了外径为4 mm、具有24个叶片的微型涡轮盘以及直径为150 μm微小半球的加工.     

电火花加工用多孔质电极内部流场仿真与优化

为获得加工液在多孔质电极中流动的一般性规律,通过建立多孔质电极内部流道模型,采用数值方法对其内部流场进行了模拟仿真,并进行了实验验证.仿真结果与实验结果均显示普通多孔质电极的加工液大部分耗散于不参与加工的区域,加工液的利用率不高;采用裹覆铜箔的电极优化方法后,大幅提高了加工液利用率,但由于电极内部流道复杂狭窄,导致加工液的流动效率较低;进一步采用中空电极的优化方法后,其加工液利用效率不仅达到普通多孔质电极的5倍,也可减小加工液流动时的压力损失,提高加工液流动效率,获得较好的冲液效果.     

柱腔上微孔电火花加工技术

本文利用线电极火花磨削（WEDG)技术加工微细电极,通过电火花加工技术在微靶柱腔上加工直径小于等于20um的诊断孔。对影响诊断孔质量的加工参数进行了优化,并探索了不同加工参数所产生的电极损耗以及直径12μm的电极制备。     

比例-积分-微分压力控制的放电雾化烧蚀磨削加工方法

为了提高电火花放电雾化烧蚀加工效率,以烧结金刚石材料作为加工电极,利用金刚石颗粒的磨削作用实现了高效雾化烧蚀与机械磨削的复合加工.其中,通过测量加工过程中金刚石颗粒与工件之间的机械磨削作用力,实现了基于压力信号检测的伺服控制,以保证金刚石颗粒的磨削作用,并采用反比例、模糊和比例-积分-微分(PID)压力控制方法来维持加工过程中的压力稳定性.同时,以高强钢Q420C为加工对象进行了3组加工效率对比试验.结果表明:采用PID压力控制方法,在30min的加工时间内所得加工深度可达14.5mm,最大压力在1.0N以内,其加工效率和加工稳定性优于其他2种控制方法.