超薄结构件的高频群脉冲电解加工工艺研究

针对超薄金属结构件的电解加工问题,阐述了高频群脉冲电解加工(HGPECM)的信号构成、加工过程中频率对反向电流的影响以及阴极设计方法,并进行了工艺实验验证. 实验结果表明:高频群脉冲能显著改善极间电解液流场特性并降低电极钝化而获得良好的加工效果;随主脉冲频率的升高,可明显改善加工质量,所获得的加工尺寸精度可达到30～40 μm,粗糙度0.30～0.35 μm的水平,证明高频群脉冲电解加工可成功应用于微小型零件的制造.     

三电极微细电解加工脉冲电源

脉冲电源是实现微细电解加工的技术关键之一。该文基于钝化膜增厚过程分析,探讨抑气促溶机理,并设计一种具有脉间输出的三电极微细电解加工脉冲电源,利用辅助电极导入电解池的加工脉间完全去极化电流,完成界面加酸过程。微细阵列孔及微细槽的电解加工实验显示:采用三电极脉冲电源在中性NaNO3电解液中的微细电解加工,蚀除速率从两电极脉冲电源的3.21×10-4 mm3/s提高至6.62×10-4 mm3/s,有效地提高了加工效率;该电源在维持钝性电解液中加工定域性好和中性电解液的环保优势的同时,又具有偏酸性电解液中加工后表面质量高的优点,加工表面粗糙度Ra从0.52μm降至0.28μm。初步实验验证了具有脉间输出的三电极微细电解加工脉冲电源的可行性。     

微细电解加工的机理及实验

为研究微细电解加工的基本规律,根据电解加工的基本原理,建立了以电容模型为基础的数学模型.采用高频窄脉冲电源,电解加工主要是以暂态加工为主要过程,电容模型能够较准确地描述脉冲电解加工,对脉冲电解加工提供了公式依据.通过基础实验研究,得出加工间隙随着脉冲频率的提高而减小,加工电压越大加工间隙也越大,浓度低加工间隙也减小的结论以及带螺旋槽的电极排屑效果比圆形的效果更加快速.     

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。     

脉冲电化学机械光整加工在Cr12MoV中的应用

汽车覆盖件模具精度要求高,超精加工采用脉冲电化学机械光整加工,通过选用合适的加工参数,加工出精度较高的汽车覆盖件模具。     

考虑流场特性的发动机叶片电解加工阴极设计及数值仿真

为了提高阴极设计的精度,本文在考虑流场特性的基础上,分析了气泡率、温度、压力以及流速等因素对电解加工的影响,建立了电解加工间隙的数学模型,完成了叶片叶盆电解加工的阴极设计,同时对加工间隙中电场强度的分布进行了仿真,并和根据单纯考虑电场作用的模型所设计的阴极进行了对比．结果表明,同时考虑流场和电场两因素时,间隙内的电场强度比单纯考虑电场因素时的电场强度大9％,其分布和叶片型面变化接近,说明考虑流场特性的阴极设计模型更能够真实的反映加工工件型面的变化,更加符合电解加工实际物理过程的本质,从而提高了阴极设计的精度,减少了阴极修正的次数．     

超高频群脉冲电化学加工中脉冲对极间间隙和流场的影响

研究超高频群脉冲(UGP)电化学加工中脉冲电压对底部间隙、侧面间隙和极间流场的影响.建立了群脉冲电化学加工中底部间隙和侧面间隙的数学模型,并基于流体中的气泡脉动建立了超高频脉冲作用下极间压力波的数学模型,采用数值模拟讨论了超高频群脉冲信号对加工间隙和极间压力波的影响.研究表明,群脉冲信号能够进一步减小加工间隙,进而增强压力波作用;超高频脉冲作用下的压力波比高频脉冲压力波更加强烈.超高频群脉冲电化学加工能够在高频电化学加工的基础上进一步减小间隙和改善流场,提高加工质量.     

微细电解加工超窄脉冲电源的研发

超窄脉冲电源是实现微细电解加工的关键技术.本文设计了一种新型双路微细电解电源,包括超窄脉冲的产生和功放、加工过程中检测电路以及对脉冲电源保护的电路等,并能减小脉间期间的极化.通过基于超窄脉冲微细电解铣削加工试验,证实了该电源在微细电解加工的可行性.     

整体叶盘电解扫掠成形精度分析及误差补偿

为了提高叶片电解加工精度,分析了过去电解加工叶片加工误差产生的原因,由此推导出机床运动、加工编程、对刀间隙产生的叶片加工误差的计算公式;利用计算机模拟技术对整体叶盘的加工过程进行数值模拟,获取叶片因电解加工过切产生的加工误差分布,其误差随着叶片的扭转角度增加而增大;在此基础上对叶片的加工工艺进行改进,提出了分步法叶片电解加工工艺,在加工中针对叶背加工误差来源采取了不同的补偿措施.试验结果表明,采用分步法加工及补偿措施对叶背加工精度进行补偿,叶背加工误差被控制在0.1mm内,叶根采取单独加工,消除了叶根过切.分步法加工工艺与误差补偿措施的运用可显著提高叶片的加工精度,满足叶片电解加工工序的精度要求.     

脉冲态空化射流掩模电解加工试验研究

针对掩模电解加工金属表面微凹坑过程中存在的电解产物排出困难的技术问题,创新性地提出脉冲态空化射流掩模电解加工方法.为了研究该工艺的加工特性,设计了单个微凹坑和阵列微凹坑的加工工艺试验.研究了不同冲液类型、气液比例、气体脉冲频率对于微凹坑表面形貌的影响规律.试验结果表明,采用脉冲态空化射流式的冲液类型相比于传统的纯射流式更具优势,能加工出深径比更高的微凹坑结构;选择较高的气液比例和较低的气体脉冲频率有利于提高微凹坑的深径比;同时推论出脉冲态空化射流掩模电解加工的脉冲扰流与气蚀效应是电解产物及时排出的原因.该方法能够有效改善流场,是实现高效率、高均匀性的表面微凹坑结构的前提.     

金刚石节块工具电解修刃法研究

根据电解电流密度与加工间隙的关系,提出一种新的金刚石节块工具电解修刃法.用检测电流的方法,设计和研制随间隙状态变化能量可控的脉冲电解电源,用于金刚石节块电解修刃,以实现电解电蚀层厚度的基本可控,从而可实际控制金刚石的出刃高度.结果表明,间隙值的扩大伴随电流密度的显著下降,检测电解电流控制脉冲能量的方法对实现电蚀层厚度基本可控是可行的,可让金刚石突出一定高度.     

发动机叶片电解加工电解液流动方式优化及试验

提出新的主动控制的电解液流动方式,在该方式中,电解液从缘板两侧流入,分别流经叶盆、叶背流道.建立了流场数学模型,用有限元方法对流动方式进行分析,并与传统侧流式流动进行了对比,分析表明采用该主动控制型流动方式有助于流场的均匀稳定.为了验证该流动方式的合理性,进行了叶片电解加工对比试验.试验表明:与传统流动方式相比,采用新的主动控制流动方式,叶片的表面粗糙度从1.87提高到0.38,同时加工精度也提高了0.05mm,说明该流动方式设计合理,有利于提高叶片加工精度和表面质量.     

并联谐振型微细电火花线切割加工脉冲电源

为了提高微细电火花线切割(WEDM)效率和表面质量,应用并联谐振电路原理,研究出新型的并联谐振型微细WEDM脉冲电源．该脉冲电源利用其辅助电路中谐振电感和谐振电容的高频振荡,在MOSFET管的两端获得零电压或零电流的开通关断条件,降低了开关器件的开关损耗,提高了开关频率,并且可以获得很窄脉冲宽度和很小的单个脉冲放电能量．与传统的脉冲电源相比,此脉冲电源提高了微细WEDM速度和表面质量,并且能切割出高质量的齿顶圆直径为0．3mm的微小齿轮．实验结果表明,这种高质的脉冲电源为改善微细WEDM整体性能、拓展加工领域提供了技术保证．     

脉冲电解加工工艺参数对粗糙度影响的研究

电解加工一般不会显著地改变工件表面层的特性。加工后的工件表面光滑 ,没有裂纹或其它缺陷。由于这种特性 ,电解加工能有效地应用到最终的光整加工及去处上道工序留下的表面层。在电解加工中应用通用电极可以高柔性地加工成型表面。当应用脉冲电流时可得到更低的粗糙度值。所有推导的结果和实验结论都是基于扁平的矩形电极和脉冲电流所得出的     

基于信息融合的叶片加工间隙在线检测方法

为了精确实现电解加工间隙的在线检测,基于六维力和加工电流,利用多传感器数据融合理论,将六维力传感器信息与加工电流传感器信息进行融合,采用最小二乘加权融合算法,得到间隙融合方程式.该融合方程式比六维力或加工电流单独信号得到的方程更准确反映间隙值,从而实现两类传感器信息综合检测加工间隙.以某型航空发动机叶片为对象,对半面、斜面、叶片型面3种加工阴极进行试验,利用融合方程式在线检测加工间隙.试验表明:信息融合可以提高加工间隙在线检测的准确性,融合公式在间隙范围为0.2～0.4 mm内,实现检测误差小于10%.     

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.     

微齿轮超声复合电解加工工艺设计与试验

用微细电火花线切割方法制作加工微齿轮的工具电极;完善超声复合电解加工试验系统,选取硬质合金进行微齿轮超声加工、超声复合电解加工和超声复合同步脉冲电解加工试验.结果表明:超声复合电解加工具有加工精度高、加工效率高的特点,超声复合同步脉冲电解加工具有更好的加工精度和表面质量.     

UV-LIGA与微细电火花加工组合制造微细电解阵列电极

采用UV-LIGA与微细电火花加工组合技术制造大长径比微细阵列电极.先通过UV-LI-GA技术制作微细群孔工具电极,然后通过电火花套料加工制作大长径比微细阵列电极.选取优化的工艺参数:前烘110℃保持12h;三步后烘50℃保持5min、70℃保持10min、90℃保持30min;采用谐振式电火花电源,电压200V、峰值电流1.5A、脉宽3.2μs、脉间6.4μs、放电间隙12μm等,制备了直径85μm、长1.5mm,长径比达17.65的微细阵列电极.最后用制作出的微细阵列电极作为工具电极进行微细电解加工实验,在120μm厚不锈钢板上电解加工出直径150μm、形状均匀的微细阵列群孔结构.实验证明:UV-LIGA与微细电加工组合制造技术是一种可行的制作高深宽比微结构的方法;利用微细阵列电极进行电解加工,能实现高效和高精度加工.