PCI-9846高速数字化仪在电火花放电特性测试中的应用

针对电火花放电间隙状态变化特性的检测与分析等问题,利用凌华PCI-9846四通道高速数字化仪建立了测量系统,讨论了电火花加工放电间隙放电特性测量方案,测量了不同加工状态下放电间隙两端的电压波形和电流波形,分析了空载、正常火花放电、过渡电弧放电和短路等不同加工状态下的电压波形特征及其特征参数。研究结果表明,正常火花放电、过渡电弧放电和短路等不同加工状态下间隙电压的阈值范围不同,且与加工电流有关;在设计伺服控制器时,应根据电源电压、加工电流、工件材料等来动态修正电压阈值。     

电源类型对短电弧-电化学复合加工放电凹坑影响研究

放电凹坑大小影响着加工表面形貌的一致性,放电凹坑的凸起高度及凹坑表面的重铸层对加工表面质量有重要影响。文章基于短电弧-电化学复合加工方法,在直流与脉冲两种常用电源类型下对钛合金TC4进行单次放电实验,分析两种电源类型下的短电弧-电化学复合加工单次放电凹坑尺寸及影响规律;结合单次放电凹坑实验所采集到的波形与电弧放电过程仿真模型对电弧放电过程的等离子体放电通道变化进行研究。研究结果发现,直流与脉冲放电凹坑的尺寸与影响规律差异与电弧的断弧方式有关,不同的断弧方式对等离子体放电通道产生影响,直流电弧倾向于通过流体介质运动和极间距离改变进行断弧,而脉冲电弧通过脉冲后沿电压变化和极间距离改变进行熄弧。这两种断弧方式不仅影响了凹坑的尺寸形貌,也影响了断弧后的电化学腐蚀效果。     

超声复合微细电火花加工机理与试验

微结构电火花加工短路、断路或电弧放电作用,降低加工效率及精度。提出将超声频振动与微细电火花加工复合,利用电极与工件之间的超声频相对运动,产生规则的、参数可控的微细脉冲放电;构造、完善超声复合微细电火花试验系统,进行微结构超声复合电火花加工试验,有效避免短路、断路及电弧脉冲,有效提高加工精度与效率。TG662     

金刚石砂轮金属结合剂的气中单脉冲电火花放电去除机理

针对金属结合剂金刚石砂轮修锐困难的问题,提出采用气中电火花接触放电修锐的方法。为有效地实现微细金刚石砂轮的修锐,建立单脉冲电火花放电去除加工的试验系统,研究金属结合剂的气中和液中电火花放电去除机理。在试验研究中,主要分析无负荷电压和放电极性对脉冲放电电流、脉冲放电间隙、脉冲放电去除量、电极磨耗比等的影响。结果表明,正极性不易发生短路现象,而且气中的脉冲放电间隙小于液中的 ,适应于微细金刚石砂轮的修锐。此外,在气中放电中存在由绝缘破坏引起的火花放电向附有电弧柱的电弧放电转变的临界无负荷电压,且电火花放电的去除量可以明显小于电弧放电的去除量,但是当无负荷电压小于某一定值时电极消耗比会快速增加。修锐的试验结果显示,利用气中单脉冲电火花放电去除加工条件可以实现金属结合剂微细金刚石砂轮的修锐,产生较好的砂轮出刃形貌,改善磨削表面质量。     

侧铣式高速电弧放电加工的极间流场仿真及加工试验

在高速电弧放电加工方法的基础上提出一种用于加工连续曲面、直纹面等的新型加工工艺——侧铣式高速电弧放电加工方法。与其他利用电弧进行加工的工艺方法相比,侧铣式高速电弧放电加工主要利用电极的侧面进行电弧蚀除加工,可用于加工各种复杂曲面和曲率半径较大的型腔及沟槽、流道等。侧铣电极采用侧面周边及底面多孔结构,能够实现极间的强化内冲液,在电极旋转运动的配合下,可有效控制电弧进而达到高效去除材料的目的。为了深入研究流场对侧铣式高速电弧放电加工效果的影响,建立了加工过程的极间流场模型,仿真并分析了侧铣电极在不同冲液孔分布及冲液入口压力下的极间流场。分析及进一步的工艺试验结果皆表明,在冲液入口压力为1.6 MPa时,在保证电极结构强度的条件下,增加电极的周向孔数,可以实现极间工作液的充分流动,使流场分布更均匀,从而改善电弧放电状态,可以获得较好加工效果。试验表明,在峰值电流400 A时,侧铣式高速电弧放电加工Cr12模具钢的材料去除率可以达到4 095 mm~3/min,相对电极损耗率为2.5%。最后,采用侧铣式高速电弧放电加工方法进行了连续曲面及涡轮叶片特征流道加工的可行性验证。     

影响电火花加工精度的因素

电火花加工又称放电加工,英文全称为Electrical Discharge Machining,简称EDM,它是在加工过程中,使工具和工件之间不断产生脉冲性的火花放电,靠放电时局部、瞬间产生的高温把金属蚀除下来的一种加工方法。电火花加工主要应用于难切削材料如金刚石、立方氮化硼等和特殊及复杂形状零件如复杂型腔模具等的加工。由于电火花加工     

CPLD器件在电火花加工脉冲电源中的应用

为了提高电火花加工的表面质量与精度,研究应用CPLD器件作为电火花加工脉冲电源的脉冲信号发生器,根据器件的特点,同时采用原理图输入和VHDL语言输入法,设计出适用于电火花加工的脉冲电源控制电路,并用示波器测试其脉冲电源的脉冲放电波形,获得满足电火花加工要求的脉冲电源。     

放电参数对短电弧铣削TC4加工性能影响的研究

短电弧加工技术(SEAM)是一种实现难加工导电材料高效去除的新型放电加工方法。采用不同电极材料,开展钛合金TC4短电弧铣削加工试验,探究在不同放电参数(电压、频率和占空比)下对加工过程中材料去除率(MRR)、相对电极相对损耗率(RTWR)的影响规律;并进一步分析工件宏微观形貌、元素变化及硬度测定。试验表明：影响MRR和RTWR的因素为脉冲电压>脉冲占空比>脉冲频率;紫铜电极具有高的材料去除率和好的表面质量;加工后表面存在重铸层、熔滴和微孔等结构;其表面显微硬度由重铸层向基体逐渐降低,并在距离工件表面深度90μm处趋于稳定。由此证明,金属电极材料更适合SEAM加工钛合金材料,这为后续SEAM加工钛合金零部件提供了理论依据。     

放电加工表面与光整加工技术

一、放电加工为了能够得到一个实用的型腔模具,放电加工一般需要三个阶段:制作电极;用放电加工作型腔预加工;精修,最终使型腔表面达到所需的精度和光洁度。其中,放电加工工序是先经粗加工大致成型,然后用中加工过渡,最后用精加工提高表面光洁度达到所需尺寸。为了确保形状精度,采用了平动头装置。     

电弧加工中冲液对等离子通道演化行为的影响

电弧加工是一项新型的放电加工方式。为了研究流体冲液对电弧加工性能的影响,在专门的实验设备上进行了单脉冲放电试验,用高速摄像机记录了整个放电过程并对放电凹坑表面形貌相关参数进行了测量。结果表明冲液对等离子通道的压缩作用比浸液的压缩作用强。冲液的压缩作用具有一定的单向性,大部分压缩作用来源于冲液一侧,没有浸液的压缩作用全面。采取流体冲液时,当工件极性为负时,弧根直径较大,凹坑直径较小;当工件极性为正时,弧根直径较小,凹坑直径较大。这种明显的极性效应有利于电弧加工。冲液不能改善凸缘高度引发的恶化的间隙状态,应当同时采用其他方法改进电弧加工过程。     

基于GN-BP模型在电火花工艺仿真中的应用

电火花加工技术作为特种加工技术之一,已经广泛应用于各种制造加工领域.但是影响其工艺效果的因素颇多,比如,脉冲宽度、脉冲间隔、峰值电压和峰值电流等电参数,以及抬刀时间、加工面积和冲油方式等非电参数,参数的合理选择直接决定其加工效果.针对加工工艺参数选择难的问题,设计了以电参数为主要因素的多因素正交试验,利用神经网络与灰色系统理论结合的思想,对试验数据建立了仿真模型.研究结果表明,该建模方法能充分反映机床的工艺特性,具有精确的拟合精度和泛化能力,为电火花加工工艺仿真研究提供了一种有效手段.     

曲线孔仿生电火花加工工艺规律的研究

曲线孔仿生电火花加工工艺是作者综合运用形状记忆合金功能材料、仿生技术和电火花等技术等研制开发出一种加工技术,该加工技术可方便地加工出形状复杂的曲线孔。本文对该加工技术的加工苣规律进行了实验研究,给出了加工极性、加工深度等对加工工艺效果的影响规律关系。     

放电参数对PCD表层材料微观结构影响的实验研究

通过调整电火花成形加工的主要放电参数,对聚晶金刚行（PCD）样品进行放电加工。进而对加工样品进行X射线衍射分析,并住扣描电子显微镜下观察其表层结构。弄清了放电加：亡后PCD表面变质层的主要成分,分析了变质层产生的原因,总结了脉冲宽度和加工电流对PCD表面变质层深度、表面粗糙度影响的关系曲线。为制定PCD放电加工工艺提供了重要的实验依据。     

电流型电火花加工脉冲电源的研究

分析了传统独立电火花加工脉冲电源和逆变式电火花加工脉冲电源的不足,论述了电源型电火花加工脉冲电源的工作原理,大量的样机和独立式脉冲电源的对比工艺试验表明,电流型脉冲电源不仅满足了电火花加工多项性能指标的要求,而且达到了高效节能的效果。     

Influence of current impulse on machining characteristics in EDM

Electrical discharge machining (EDM) is a machining process transforming electric energy into thermal energy to remove materials. The current impulse is a very important factor for machining characteristics of EDM. A series of experiments were performed to investigate the influence of current impulse on machining characteristics. The features of current impulse have initial current, current rising slope and impulse pattern. The used patterns of current impulse included rectangular current impulse, trapezoidal current impulse and the 1^st order current impulse. The machining characteristics are associated with relative wear ratio (RWR) and material removal rate (MRR). Experimental showed that using trapezoidal current impulse with small initial current or little current rising slope reduced relative wear ratio and material removal rate as well. However, larger relative wear ratio was obtained for workpiece of tungsten carbide when current rising slope was too little. Using the 1^st order current impulse with 20 μs current rising time can improve relative wear ratio about 30 % while remain material removal rate the same as rectangular current impulse for tungsten carbide.     

Experimental investigation of the real-time micro-control of the WEDM process

The wire electrical discharge machining (WEDM) process has inherent instability due to its high complexity and stochastic characteristics. For more stable and efficient machining, the process must be actively controlled in real time while precisely determining the state of the instantaneous machining process. Feedback information when used in conjunction with an unstable discharge pulse ratio and instantaneous discharge energy can be applied to this micro-control system. This study presents the design and implementation of a system that fulfills these demands. Experimental results demonstrate that the proposed system is capable of simultaneously enhancing the machining stability, machining efficiency, and machining performance. For fine machining, the surface quality was enhanced by approximately 10 % without a loss of machining efficiency. Overall, both the feedrate and the surface roughness could be improved concurrently by more than 5 %.     

慢走丝电火花线切割粗加工仿真系统的开发

为对电火花线切割加工机理有更深刻的认识,了解加工参数对加工精度的影响规律,介绍了一个电火花线切割加工粗加工的仿真系统。仿真系统通过对放电点的探索、工件的去除以及对线电极丝振动的分析,将实际的加工现象形象地再现于计算机上。为证实仿真系统的正确性,将仿真结果与试验结果进行了比较。在试验结果的获取中,为能够得到很难测量的线电极周围的放电间隙和工件形状数据,提出一种新的三维形状测量方法。通过对仿真结果和试验结果的比较,定性地证明了仿真方法的正确性。研究结果表明:改变线电极张力及伺服电压值时,从仿真过程得到的加工形状结果与试验得到的加工形状结果其倾向基本一致;加工缝端部的形状呈凸形还是呈凹形,取决于加工过程中放电爆发力和静电引力的相对大小。     

基于局域波分解的电火花加工放电状态预测方法

针对微细电火花加工和深孔电火花加工过程中频繁出现放电信号严重畸变、放电状态不稳定甚至放电状态突变等实际加工情况,建立基于模糊逻辑的电火花加工放电状态逐级映射检测系统;在此基础上,将局域波分解理论引入电火花加工放电状态预测的研究,结合系统辨识理论和线性预测方法,建立基于局域波分解的电火花加工放电状态预测数学模型,提出基于局域波分解的电火花加工放电状态预测方法。试验证明,基于局域波分解的电火花加工放电状态预测方法的预测精度高、辨识数据短、运算速度快、实时性强,能够有效消除传统预测方法的滞后性,达到提高微细和深孔电火花加工效率、增强电火花加工预测控制系统稳定性的目的,确保加工质量和加工效率等工艺目标的良好实现。     

Analysis of energy distribution during electric discharge machining of tungsten carbide

Abstract

During electrical discharge machining (EDM) process, electrical energy is used for the machining of the components. Energy distribution in electrical discharge machining process is the distribution of input energy supplied during machining to various components. In order to improve the technological performance during EDM process, it is essential to understand the distribution of input energy in the entire system. An experimental study on the effect of EDM energy distribution parameter for tungsten carbide is presented. The copper tungsten electrode has been used for the study. Experiments have been performed in specially designed dielectric insulated tank. To minimise the energy wastage, workpiece as well as the electrode was covered with Teflon. Current and pulse duration have been selected as variable parameters. The objective of this study is to analyse the amount of electrical energy used for machining effectively. The detail of this study has been presented in this paper.     

Influence of open-circuit voltage on high-speed wire electrical discharge machining of insulating Zirconia

Insulating zirconia has attracted increasing attention in industrial applications due to its excellent hardness, chemical stability, and corrosion resistance. However, insulating zirconia is difficult to machine by using traditional cutting techniques. In this paper, the high-speed wire electrical discharge machining (HS-WEDM) process of insulating zirconia is carried out with the assisting electrode method. The machining characteristics of insulating zirconia with HS-WEDM process are investigated, which include the study of effect of open-circuit voltage (U) on machining speed, discharge gap, surface roughness, surface microtopography, and electrical discharge status. The experimental results indicate that when U is changed from 90 to 150 V, the machining speed increases from 1.02 to 2.61 mm²/min and the machining gap increases from 15.55 to 26.67 μm. With the increasing U, the percentage of electrical discharge with high resistance increases, the percentage of electrical discharge with low resistance changes only slightly, and the percentage of short circuit with low resistance decreases. Moreover, when grooves are machined into transverse and longitudinal direction of the workpiece, the two machined surfaces of one grove present different surface characteristics.