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。     

电极超声振动复合混粉电火花加工试验研究

为了探究工具电极超声振动在混粉电火花加工中的作用,设计了一套可调谐振频率的工具电极超声振动装置。用TC4合金作为工件材料,工件去除率和表面粗糙度作为指标,分别实施了常规混粉电火花加工和超声混粉电火花加工正交试验,通过极差和方差对试验结果进行分析。结果表明,工具电极超声振动能加快粉末颗粒在加工间隙的流动性从而避免粉末颗粒沉积引起的短路和拉弧放电,提高了加工的稳定性,去除率比常规混粉电火花加工提高了30%,表面粗糙度也有所改善。     

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。     

TC4放电加工最佳化参数研究

采用电火花放电加工TC4合金,应用灰关联-田口实验法设计L9(34)混合直交表,研究放电工艺对加工质量的影响,结果获得放电加工最佳工艺参数:放电电流3 A、开路电压180 V、脉冲时间200μs、冲击因子65%。实验显示工件材料去除率为0.680 mg/min,表面粗糙度1.884μm。     

轴向超声振动辅助钻削机理与试验研究

针对传统钻削过程中经常出现断屑、排屑困难以及加工质量差等问题, 提出了轴向超声振动辅助钻削加工方法,并研究了其运动特性和断屑机理.利用自行设计的轴向超声振动辅助钻削系统对45号钢进行了传统钻削与轴向超声振动辅助钻削的对比试验.从孔的粗糙度、表面微观形貌、切屑形态等方面进行研究.结果表明,相对于传统钻削,轴向超声振动辅助钻削能有效降低孔表面粗糙度,改善孔表面微观形貌.另外,对试验结果进行方差分析,结果显示主轴转速和超声振幅对孔表面粗糙度有显著影响,其中当振幅在20μm,主轴转速在450r/min时加工效果最好.     

工件超声振动辅助微通道铣削成形试验研究

为了改善不锈钢材料的微通道高速铣削成形特性,利用自行研制的具有双直槽结构的矩形六面体超声变幅器实现工件的水平超声振动,对304奥氏体不锈钢板载微通道结构进行工件超声振动辅助微铣削成形加工试验,研究了不同工艺参数对微通道成形表面质量的影响。试验结果表明:在超声辅助微铣削加工过程中,当工件的水平超声振幅为4μm时可有效改善切削加工表面的粗糙度,偏大或偏小的超声振幅都会导致微通道表面质量变差;当每齿进给量接近刀具最小切削厚度时,微铣刀钝圆半径引起的尺寸效应最为显著,表面切削加工质量较差,而略大于刀具最小切削厚度的微铣削每齿进给量以及较小的轴向切深,都有利于改善不锈钢微通道表面的铣削成形质量。     

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。     

超声振动钻削皮质骨切屑形成机理及表面粗糙度研究

皮质骨钻削加工过程中存在排屑困难、表面质量差等问题.基于超声振动在机械加工领域的优良特性,针对这些问题,本文分析了常规钻削与超声振动钻削的断屑机理,通过搭建超声振动钻削实验平台,观察其切屑形态,通过正交实验研究了主轴转速、进给速度、频率与振幅对表面粗糙度的影响.试验表明:超声振动钻削皮质骨切屑形态呈针状,而常规钻削呈螺旋状;参数对皮质骨骨孔壁的表面粗糙度影响程度依次是进给速度、频率、主轴钻速、振幅,并得到在研究范围内主轴钻速为2 000 rpm、进给速度为50 mm/min、频率为15 kHz、振幅为15μm时获得最优表面粗糙度.     

振动参数对金刚石切削不锈钢零件影响规律研究

为减轻金刚石刀具的磨损,提高工件表面加工质量,采用超声振动的方法切削不锈钢零件．研究了不同振动参数对工件表面粗糙度和刀具磨损量的影响规律．对刀具的振动频率和振幅的影响进行了理论分析．在精密车床上进行了金刚石刀具超声振动切削不锈钢零件的加工实验．结果表明：振动参数对工件表面粗糙度和刀具寿命有较大的影响．在一定条件下,振幅越小,加工表面粗糙度越大,刀具磨损越快;振动频率越高,加工表面粗糙度越小,工具磨损越轻．     

7075-T6铝合金单向超声振动车削表面质量及形貌特征

对7075-T6铝合金试件采用普通切削(CT)和振动切削(UVC)加工方法进行了加工实验,分析了2种切削加工方法在不同参数下对铝合金试件加工表面粗糙度的影响.试验研究结果表明:在相同的进给量和切削深度情况下,随着车削速度的变化,普通切削获得的加工表面粗糙度先减小后增大再减小,但随着转速的增大进入高速切削后,工件表面粗糙度值逐渐趋于稳定;随着进给量的增加超声振动硬车削与普通硬切削加工表面粗糙度都呈上升趋势,超声振动切削表面粗糙度较小;在切削速度、进给量相同的条件下,普通硬质切削7075铝合金加工表面粗糙度随着切削深度的增加而增加,而超声振动切削7075铝合金加工表面粗糙度随着切削深度的增加先减小后增加.通过对获得实验数据的分析以及对车削加工获得的加工表面显微形貌的观测,证实了超声振动加工在难加工材料加工中的优势.     

基于电化学溶解的电火花高速穿孔后处理工艺研究

为解决电火花加工因放电高温和出口间隙缺液而导致的小孔孔壁表面质量差、孔形精度低的问题,提出基于电化学溶解的电火花高速穿孔后处理工艺方法。通过流场仿真对比了螺纹管电极与圆柱管电极二者加工间隙内流速以及流速的矢量分布,并通过对照实验对仿真结果进行了验证,最后针对电解后处理的加工参数进行了优化。结果表明:相较于圆柱管电极,螺纹管电极能将侧面加工间隙内的轴向流速数值从27.17 m/s提高至52.29 m/s,这更有利于微小加工间隙内加工产物有效排出;小孔经过电化学二次处理后,其锥度降低了近38%,圆度误差约降低了32%,并且高温火花放电导致的孔壁表面缺陷大幅减少;最终获得的小孔精度最高时的电解后处理加工参数组合为电压幅值30 V、电解液质量浓度6 g/L、电解扩孔时间25 s。     

短电弧加工参数对钛合金TC4加工特性的影响研究

为研究钛合金TC4的加工特性,采用短电弧加工系统对钛合金TC4进行加工试验,确定短电弧加工参数对钛合金材料去除速率与加工表面质量的影响,在相同的加工条件下与不锈钢PH17-4试件进行了对比。采用正交试验确定影响加工表面质量的主次因素和最佳电加工参数,同时对电弧加工后的钛合金材料表面层进行了检测及分析。结果表明:短电弧加工钛合金TC4时,当放电间隙减小和电源电压增大时,金属材料的去除速率增大,加工效率提高,但工件的表面质量降低;当工件转速提高时,工件表面粗糙度值变化不明显,但材料去除速率增大;相同的加工条件下,其去除速率与表面质量均略低于不锈钢。影响钛合金TC4加工表面粗糙度的因素主次顺序为电源电压>放电间隙>主轴转速,最优加工方案为放电间隙0.3 mm,主轴转速118 r/min,电源电压10 V。加工后的钛合金材料表面层的机械性能及金相组织基本稳定,过热层厚度及硬度变化不明显,对后续的精加工不会造成困难,这为短电弧加工技术在钛合金材料加工方面的应用提供了一定的理论依据。     

基于响应曲面法电火花线切割回转零件实验研究

以低速走丝电火花线切割加工回转铜钨合金(CuW70)试件为研究对象,采用Design-Expert软件设计Box-Behnken实验,利用响应曲面法分析得出不同速度参数对工件表面粗糙度及材料去除率的影响规律,并得出兼顾加工效率与表面质量的最优工艺参数组合.结果表明,速度参数对表面粗糙度影响的主次关系为工件转速>进给速度>走丝速度;对材料去除率影响的主次关系为进给速度>工件转速>走丝速度.多目标参数优化得出:当工件转速为46r/min,进给速度为1.0mm/min,走丝速度为45mm/s时,表面粗糙度达到0.882μm,材料去除率达到0.625mm³/min.     

超声振动辅助电火花铣削流场与蚀除颗粒分布场仿真

在工具电极上附加超声振动,可以通过超声振动的泵吸作用、空化作用改善极间流场,减少加工碎屑的集聚,从而提高电火花铣削加工的加工效率.基于Fluent平台,对超声振动辅助电火花铣削一个超声振动周期内的加工极间压力分布变化、流速变化与蚀除颗粒浓度分布进行了仿真研究;分析超声振动对极间压力分布、流速以及蚀除颗粒浓度分布的影响.仿真结果表明,超声振动使极间电介质工作液的压力分布更富梯度变化、流速变化加强,使加工碎屑在极间分布更加均匀,有利于加工碎屑从极间排除,减少电弧放电与短路,提高加工效率.     

精密切削加工中表面粗糙度的在线检测

本文研制了一种光纤表面粗糙度在线测量系统,通过涡流测微仪和步进马达控制系统,可以补偿由于工件尺寸变化、机床导轨几何误差和主轴部件的振动造成的光纤探头和被测工件表面之间的距离变化,使光纤测量仪的输出只反映已加工表面粗糙度的变化。该测量系统能识别出金刚石刀具切削铝合金时,影响加工表面粗糙度的主要因素是积屑瘤和振动。同时还可以用在线监测加工表面粗糙度的方法来监测刀具的磨损。     

超声表面滚压加工参数对40Cr表面粗糙度的影响

研究了超声表面滚压加工各种加工参数对供货态40Cr轴表面粗糙度的影响。采用表面粗糙度分析仪对初始及加工表面进行测定,并使用显微硬度计测量该技术对40Cr表层沿深度方向的硬化作用。试验结果表明：超声表面滚压加工技术能显著降低车削的加工痕迹,改善金属材料的表面质量;各工艺参数对试样表面粗糙度均有一定影响,并产生不同程度的表层硬化作用;并且给出了各工艺参数的合理范围,试样的表面粗糙度值可降低至0.2μm以下。     

基于环形磁场励磁的两面磁力抛光试验研究

磁力抛光多数以单面抛光为主,较少有双面同时有效抛光方式.本文提出了基于环形磁场励磁的磁力抛光新工艺,该方法可以同时有效抛光两个表面.通过设计能励磁环形磁场的电磁铁,并进行三维有限元仿真分析,搭建了环形磁场双面抛光装置.利用该平台进行不锈钢两面抛光工艺试验研究,探讨了电流强度、磁极与工件间间隙、主轴转速和抛光时间工艺等参数对表面粗糙度R_a的影响.得出表面粗糙度R_a随着抛光时间、工作间隙、工件转速的增大而减小.设计正交实验方案得出合理的两面磁力抛光工艺参数,并最终取得了具有良好表面粗糙度R_a的两面工件样品.试验证明,该方法可以同时对工件的两个表面进行抛光,两个表面的表面粗糙度R_a由最初0.2μm下降到R_a(S)=0.094μm和R_a(N)=0.068μm.     

超声振动辅助车削高温合金和铝镁合金研究

针对GH4169镍基高温合金和5A06铝镁合金切削加工困难,以及已加工表面质量和加工精度要求高等难题,从切削原理及加工工艺入手,采用超声振动方法设计超声振动车削加工系统.利用该加工系统对GH4169和5A06两种合金材料做超声振动车削与普通车削的对比试验.结果表明:超声振动辅助车削高温合金和铝镁合金中工艺参数对已加工工件的表面粗糙度、表面形貌和切屑形态影响明显,合理选择各工艺参数能够有效地改善加工质量,使得超声振动车削的加工效果明显好于普通车削.     

磁性研磨加工工艺参数的实验研究

讨论了影响磁性研磨加工效果的工艺参数。通过实验研究，分析了磁感应强度、工作间隙、工件表面与磁极工作表面间的相对运动速度，工件表面与磁极工作表面间相对振动的振幅和频率，加工时间和前道工序的表面粗糙度值对加工后工件表面粗糙度值的影响状况，得出了一些实验数据和曲线。结果表明，优化以上参数是提高磁性研磨加工技术的根本保证。     

砂轮偏心回转对精磨表面形貌特征量的影响

因主轴装配精度和动态磨耗等导致的砂轮偏心回转行为对精磨表面质量具有重要影响.以砂轮偏心顺磨为例,改进相邻磨粒瞬态切削深度(简称切深)模型并深入分析偏心激振机理.加工表面划痕截面特征测量结果与三维表面形貌仿真结果的比较表明:砂轮偏心回转微量变化对同等实验条件下的工件表面形貌和加工精度具有较大影响.当砂轮偏心值在1μm以内时,相邻磨粒连续切深分布均匀,加工表面划痕平均切深Rt约为预设切深值ap的40%,表面粗糙度的实验测量与仿真结果基本一致;当其值达到3μm时,工作磨粒切入-切出瞬态冲击与强迫激振加剧,使得加工表面最大划痕深度超过ap值的5.6%左右,工件表面粗糙度与稳定状态相比增加近1倍,加工表面划痕深度非线性分布呈现复杂特征.