可控电解珩磨准稳态加工去除规律数学模型（Ⅰ）

可控电解珩磨是以微机实时控制电解珩磨过程中工件表面的电解电场强度，从而调控各点金属去除速度，获得工件要求几何形状精度的新加工方法．通过大量的实验研究，提出了加工过程中金属去除的三种分布密度函数，建立了针对三类复杂曲面工件在准稳态加工条件下的去除规律数学模型和对应施电规律的去除量分布计算方法．     

电解珩磨加工电流控制技术及金属去除规律

可控电解珩磨是以微机实时控制电解珩磨过程中工件表面的电解电场强度 ,从而调控各点的金属去除速度 ,获得工件要求几何形状精度的新加工方法 .该方法在降低工件表面粗糙度的同时 ,还具有纠正工件几何形状误差的能力 ,尤其适用于高精度复杂形状工件和难加工金属材料的精密加工 .采用不完全微分 PID算法实现电解电流的闭环控制 ,并且应用人工神经网络技术建立系统的施电模型 .实验结果表明 ,该方法可获得满意的加工精度 .     

可控电解珩磨准稳态加工去除规律数学模型（I）

可控电解珩磨是以微机实时控制电解珩磨过程中工件表面的电解电场强度，从而调控各点金属去除速度，获得工件要求几何形状精度的新加工方法。通过大量实验研究，提出了加工过程中金属去除的三种分布密度函数，建立了针对三类复杂曲面工件在准稳态加工条件下的去除规律数学攻对应施电规律的去除量分布计算方法。     

可控电解珩磨准稳态加工去除规律模型参数的确定

可控电解珩磨的本质就是实时变化电场控制的电化学机械复合加工方法,以微机实时控制电解珩磨过程中工件表面的电解电场强度,从而调控各点金属去除速度,获得工件要求几何形状精度。针对建立的准稳态加工条件下去除规律的基本模型,通过实际加工中去除实验的分析与综合,利用最小二乘拟合方程确定基本模型中的相应参数,建立了一定加工条件下去除规律的实用数学模型。     

基于间隙电导率模型的叶片电解加工阴极设计

考虑流场因素的影响是电解加工阴极设计的重要方面．本研究在流场特性的基础上,重点考虑了电解液温升、气泡率、压力等因素对电导率的影响,建立了间隙内沿液流方向的电导率变化数学模型,并将该模型运用在工具阴极的设计中．同时将在该电导率模型基础上求解的间隙分布和只考虑电场因素的间隙分布进行了分析比较．结果表明,在电导率模型基础上设计的阴极模型更能真实地反映加工工件型面的变化,更符合电解加工的实际物理过程．     

基于微孔电解加工的新型阴极结构

为了提高工件材料蚀除的定域性,对裸阴极、侧壁绝缘阴极和缩进阴极进行了研究.以阴阳两极间电解液为研究对象,建立电场模型,通过数值模拟获得加工间隙中电位和电流密度分布,研究阴极结构对微孔进口形状精度的影响.根据模拟结果,分析缩进阴极电解加工微孔时,工艺参数对加工精度和加工效率的影响,优选最佳工艺参数.结果表明,采用优选参数缩进深度50μm,加工电压5V,进给速度3μm/s,能获得良好的加工精度.     

电解加工阴极空间运动及其对成形规律的影响

从阐述电解加工整体叶轮过程中阳极和阴极的运动出发,对电解加工过程的阴极速度进行了分析,得到了影响电解加工间隙的速度分量;同时通过对展成电解加工特性的分析,对展成电解加工的成形规律进行了研究,推导出了侧面加工间隙的计算公式.试验结果验证了加工间隙计算公式的正确性,但同时也表明了型面加工余量的不均匀性.为此,提出了消除期望加工型面与实际加工型面加工误差的修正方案,即利用各运动轴的附加运动来消除加工余量的不均匀性,并在试验中加工出了符合要求的工件.     

基于多功能加工平台的微细电解加工工艺

利用多功能微细加工平台的微细电火花加工技术为微细电解加工在线制作微细电极,在低浓度钝化电解液、低加工电压和高频窄脉冲电流加工条件下,利用高速旋转工具电极和微电流密度下电解钝化作用,实现了微米级的微细电解加工.通过工艺实验,研究电压、电解液浓度和进给速度等参数对加工间隙的影响,优化工艺参数.在优化加工条件下,在厚为100μm的不锈钢薄片上微细电解钻削出65μm的微小孔.针对成型电极在微细加工中暴露出的缺点,提出了利用旋转微细电极像微铣刀一样进行微细电解铣削新工艺,加工出高精度型孔和悬臂梁等微结构.     

基于非水基电解液的钛合金微细电解加工工艺优化

针对钛合金这种典型的难于传统机械加工的材料,电解加工能达到"以柔克刚"的目的,是解决钛合金加工难题的首选方案.但是钛存在自钝化的特性,如果使用常规的水基电解液进行钛合金的电解加工,其基体表面会持续生成氧化膜,降低加工精度,甚至导致加工无法进行.为了解决这一技术难点,本文尝试采用以乙二醇作为基体的电解液进行电解加工实验.并通过工艺优化实验探究了行走速度、初始加工间隙、脉冲峰值电压等参数对钛合金微细电解加工效果的影响.通过对比分析加工效果,最终确定出优化的工艺参数,并利用优选参数在钛板基体上加工出TJU字样,从而实现钛合金微细电解加工.     

端面凸轮电解加工总装及阴极设计

端面凸轮空间曲面倾角2．5±30’,要求表面粗糙度Ra0．2μm,材料3Crl3,硬度HRC52-56。采用机械加工需要数控铣、数控磨、抛光三道工序,磨具需要专门制造或外购,工时30多分钟,抛光效果往往难以达到设计要求。采用电解加工可以一次成型,为了保证表面质量,采取反向供液方案,从主轴孔引进的电解液通过分液套进入加工区,由中心孔流出。通过理论校核,本套工装基本达到电解加工的各项技术要求。若采用该装置进行加工,当进给速度控制为O．05mm／min时,10分钟即可完成加工,有望获得更高的经济收益。本文仅就总装及阴极头设计做以说明。     

复杂曲面加工过程多约束自适应进给率控制策略

建立了基于过程约束和刀具运动分析的切削力精确预测模型,在此基础上提出了复杂曲面加工过程多约束的进给率自适应定制方法.基于刀具与工件的相对运动分析,并依据刀刃微元在切削过程中真实运动轨迹的解析表达,建立了精确计算未变形切屑厚度的理论模型,由此给出针对复杂曲面加工的任意刀具运动轨迹拓扑形状的铣削力计算公式.以切削力模型为基础,结合悬臂梁模型、应力模型和扭矩计算公式,给出进给率定制过程中的关键制约因素.以材料去除率最大化为目标,通过求解有约束极值问题实现进给率优化.实例验证表明该模型能够进行复杂曲面加工进给率自适应定制,优化后的进给率有利于在保证加工精度和安全的前提下实现加工效率的最大化.     

航空铝合金薄壁件铣削加工变形的预测模型

为预测航空铝合金薄壁件的铣削加工变形,建立三维有限元模型.通过有限元软件MSC,MARC,向有限元模型添加初始应力场、对节点施加铣削力、控制铣刀路径和对模型的网格进行自适应网格细化.使用该模型进行薄壁零件的铣削仿真.仿真结果表明:铣削之后,薄壁零件呈中间凹陷、四周翘起的盆形.同时,零件的薄壁向内部凹陷.为检验仿真结果的正确性,设计验证实验以测量加工后零件的变形.实验的结果与仿真结果相吻合,证明本文提出的有限元模型可有效预测航空铝合金薄壁件的加工变形.该有限元模型可用来选择合适的加工策略以减小航空铝合金薄壁件的加工变形.     

Compound machining of silicon carbide ceramics by high speed end electrical discharge milling and mechanical grinding

A compound process that integrates end electrical discharge (ED) milling and mechanical grinding to machine silicon carbide (SiC) ceramics is developed in this paper. The process employs a turntable with several uniformly-distributed cylindrical copper electrodes and abrasive sticks as the tool, and uses a water-based emulsion as the machining fluid. End electrical discharge milling and mechanical grinding happen alternately and are mutually beneficial, so the process is able to effectively machine a large surface area on SiC ceramic with a good surface quality. The machining principle and characteristics of the technique are introduced. The effects of polarity, pulse duration, pulse interval, open-circuit voltage, discharge current, diamond grit size, emulsion concentration, emulsion flux, milling depth and tool stick number on performance parameters such as the material removal rate, tool wear ratio, and surface roughness have been investigated. In addition, the microstructure of the machined surface under different machining conditions is examined with a scanning electron microscope and an energy dispersive spectrometer. The SiC ceramic was mainly removed by end ED milling during the initial rough machining mode, whereas it is mainly removed by mechanical grinding during the later finer machining mode; moreover, the tool material can transfer to the workpiece surface during the compound process.     

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。     

慢扫描控制可控电解珩齿原理研究

介绍了一种慢扫描控制可控电解珩齿新工艺；与以往的可控电解珩齿方法相比，它可保证在整个珩齿过程中都在最大电流下工作，从而获得高的生产率，整个加工过程可在微机管理控制下自动完成，研究了阴极极掌扫描位置、逗留时间和阴极运动规律，介绍了该工艺系统及全齿面扫描阴极，探索了慢扫描控制的去除规律，建立了加工参数计算公式，最后，给出了初步加工的实验结果。     

用水排开冷却液进行在线光学测量研究

针对机械加工中不透明冷却液的存在妨碍了在线非接触测量这一难题，提出一种利用喷射的水柱来排开冷却液，并在被测物体表面一个小局部形成一稳定的透明测量窗口，使非接触光学测量得以在磨床上进行的技术．论述了这种技术的主要原理，介绍了实验装置，给出了初步实验结果．     

齿轮的精加工——金刚石电化学法

讨论了金刚石电化学精加工齿轮的原理、工艺参数及实验装置。分析了电解和机械磨削中用微磨削方法和电化学方法去除金属的速度,两者取速度比最大值时,则有利于达到很高的加工精度。提出了齿轮纵向误差产生的动力学方程,得出径向跳动、齿向误差与加工时间的关系。最后通过实验,证明了金刚石电化学加工时精度的提高是显著的,且金刚石阴极耐磨性高,能够根据工件形状尺寸及加工间隙的分布规律来设计。