工作液超声振动辅助电火花小孔加工装置设计与试验

电火花加工小孔存在电蚀产物排出效率低导致加工效率低、电蚀产物排除导致二次放电现象影响加工精度等问题,而超声振动在工作液中产生空化效应和泵吸作用,能大幅提高电火花的排屑和消电离能力,进而在很大程度上减少上述问题的发生。设计一套工作液超声振动辅助电火花小孔加工装置,主要包括主轴系统、微三维运动平台、超声振动工作液槽和数据采集系统,其中主轴系统包括NSK电主轴、引电结构、工具电极装夹结构,可以实现工具电极的高速旋转;基于LabVIEW开发了电火花小孔加工控制系统,主要包括初始化模块、粗定位模块、恒电压对刀模块、实时电压分段控制加工模块和实时显示模块。开展了工作液超声振动辅助电火花小孔加工试验研究,试验结果表明：随电火花加工电压的增加,工件材料去除率和电极损耗率都趋于增大。     

超声调制脉冲放电对微细电火花线切割加工效率和质量的影响

为了提高微细电火花线切割加工的质量和效率,在工件上施加超声振动,用超声振动调制脉冲放电,分析研究了超声调制微细电火花放电对加工效率和质量的影响。实验研究表明:超声振动能显著增强电火花加工的蚀除能力,减少短路,大幅提高加工效率和稳定性,改善加工质量。     

纵扭超声振动电火花加工微小孔仿真研究

超声振动电火花加工是一种高效加工微小孔的新型加工方法,能够提高加工效率与精度。对纵扭超声振动电火花加工微小孔进行研究,建立描述电极丝周围间隙工作液流动特性的数学模型,使用Fluent对数学模型进行验证,同时加入切屑,对间隙工作液运动情况以及排屑情况进行探究。结果表明：在电火花加工时,在电极丝引入纵扭超声振动,流体域有明显的扭转运动,电极丝底部切屑在离心力的作用下,更易从底隙中进入侧隙,随工作液的运动排出孔隙,有效防止底部产生切屑堆积,提高了电火花加工微小孔的精度。     

一种微小孔电火花加工机床的研制

介绍了一种面向工业应用的微小孔电火花加工机床及其技术开发，兼顾加工效率和加工精度两方面的要求，推进微细电火花加工的实用化。内容涉及摩擦传动微进给机构、高频脉冲放电电源、微小电极的旋转进丝机构、加工状态检测与控制系统等关键技术。     

分层去除微细电火花铣削技术的实验研究

系统地研究了微细电火花铣削的工艺规律，提出了超声辅助微细电火花铣削加工技术。该技术能显著改善微细电火花铣削时的放电状态，提高加工效率。     

微细电火花内冲液小孔加工的非电参数工艺研究

采用内冲液方式能有效提高微细电火花小孔加工的效率,研究了微细电火花内冲液孔加工中的内冲液压力、电极转速等非电参数对加工效率和电极损耗的影响及电极转速对孔径大小的影响。通过实验发现,当内冲液压力达到一定值后,其对效率的提高作用会减弱;高转速电极对提高加工效率、降低电极损耗很有必要;且电极转速越高,放电越均匀,加工出的孔径越小。     

微细电火花加工关键技术及工艺研究

文中基于新研发的一套微细电火花精密加工系统μEDM-50,介绍了研发过程中探索出的最小脉宽可以达纳秒级的微能脉冲电源以及一些针对微细电火花加工的特点形成的特殊工艺.微能脉冲电源具有主动消电离环节,可以减少脉间的残余电荷放电,提高加工表面质量;特殊工艺有利于提高系统的加工精度和效率,提高微细电极的安全性.最后,介绍了一些金属零件上典型的微小特征精密加工实验以及放电沉积实验.该系统加工特征的尺寸范围主要介于数十微米到数毫米内.     

水溶性电介质对电火花线切割和小孔加工的影响

通过观察往复走丝电火花线切割和电火花小孔加工中放电产物的动态分布,对比分析采用乳化液、半合成液、纯水和水溶性放电介质对加工过程和效果的影响,可以看出水溶性电介质排屑效果最好,用于电火花线切割加工能有效提高切割的稳定性与加工效率,用于电火花小孔加工可降低电极损耗且能消除锥度影响.     

微冲裁模具的微细电火花加工工艺研究

为了实现微冲裁加工,采用微细电火花加工技术在线制备了复杂形状的高精度微冲裁模具。采用超声波振动加工液的方式,促进加工屑从放电间隙中排出,从而使加工效率和加工精度得到明显提高,实验结果证明了该方法的有效性。最后,对所加工的微冲裁模具的尺寸误差进行了讨论与分析。     

电火花钻斜小孔特性研究

对电火花钻斜孔过程的放电状态进行了监测,并研究了电极长度对加工速度的影响。通过对钻斜孔过程放电状态的监测,发现电火花钻斜小孔可分为初钻阶段、钻孔阶段和击穿阶段。其中,初钻阶段和击穿阶段存在大量的开路、短路现象,加工速度慢;而钻孔阶段的正常放电概率大,加工速度快。随着电极因损耗而逐渐变短,加工速度呈增加的趋势,这主要是由于电极变短后,水头损失变小,内冲液流量增大,使排屑更顺畅,从而提高了加工效率。     

微细阵列方形轴孔的电火花和电化学组合加工工艺研究

对微细阵列轴孔的电火花、电化学组合加工工艺进行了分析和研究.用微细电火花线切割机加工出3×3至10×10系列方形阵列电极,宽度在25～90 μm, 加工中采用降低加工电压、加工电流、进给速度和减小工作液冲击等方法,获得了质量较好的阵列电极,并分别利用微细电化学加工和微细电火花加工两种工艺方法进行阵列孔加工.在加工过程中通过适度间歇抬刀、超声振动、循环流动工作液等方法,较好地解决了微弧放电、排屑、加工区温度过高等加工难题,获得了质量较好的大小在30～100 μm相应的阵列孔,从而实现了微细阵列轴孔的电火花、电化学组合加工,为大规模微细阵列轴孔的加工开辟了高效、可行的新工艺方法.     

电导率对电火花小孔加工速度影响的研究

从影响电火花小孔加工速度因素分析入手,研究了改变工作液电导率,从而改变了放电间隙,优化了排屑条件,促使电火花加工速度提高的理论。通过不同添加剂改变工作液电导率进行电火花小孔加工实验,与原有自来水工作液加工速度进行对比,发现工作液电导率与小孔加工速度有一定关系,存在工作液最佳电导率范围,所得结论对电火花小孔加工工作液配比有一定参考。     

一种用于微细电火花加工的甚高频微能脉冲电源

作为微细电火花加工的关键技术之一,微能脉冲电源性能的优劣直接影响放电加工的精度、效率、稳定性等。从减小放电脉冲能量、增大放电间隙、可持续加工的需求出发,探索了一种基于电路共振原理的甚高频(频率在30~300 MHz)微能脉冲电源,突破了现有电火花脉冲电源的工作模式,能产生脉宽极窄、频率极高的脉冲波形,具有纳米级放电蚀除特性,提高了微细电火花加工的极限蚀除能力。放电频率为65 MHz时,相对于传统的微能脉冲电源,加工的孔边缘几乎没有重铸层,极大地减轻了在加工过程中的热损伤、重铸层和热影响区等常规缺陷,改善了工件加工的表面质量,实验结果证明所设计的甚高频微能脉冲电源具有良好的放电蚀除特性。     

电参数对SiC_p/Al复合材料电火花深小孔加工的影响

采用电火花内冲液加工方式,分别研究了开路电压、伺服参考电压、电容及电流等电参数对45%SiCp/Al与Al2024合金深小孔加工效率、电极损耗及加工孔径的影响。结果表明:当电源放电能量越大、放电频率越高时,加工效率越高,且电极损耗越大;而在相同加工条件下,SiCp/Al的加工效率和电极损耗都明显高于Al2024合金,且开路电压和电容对SiCp/Al孔径的影响较大。     

防电解微能电火花加工脉冲电源设计

针对微细电火花加工的特点,设计了一种具有防电解和消电离功能,同时能提供多种放电加工模式的微能脉冲电源.重点论述了脉冲主回路的实现机理,阐述了各种加工模式,并对部分加工模式的脉冲时序进行了研究和分析.     

超声电火花同步复合加工用脉冲电源设计

研制了一种超声电火花同步复合加工用的半独立式Tr－RC脉冲电源。对电容的放电能量进行了功率最高输出控制，加强了放电通道的消电离措施，提供了RC参数选择的严格公式。     

微细组合电加工样机研制及实验研究

基于新研发的一套微细组合电加工样机μEM-200CDS2,介绍了研发过程中探索出的最小脉宽可以达纳秒级的双功能微能脉冲电源以及样机中的若干关键技术,包括放电状态的双参数检测技术、工具电极在位多功能磨削技术、工作液稳定供给控制技术等。其中,双功能微能脉冲电源具备主动消电离环节,可以减少脉间的残余电荷放电,有利于提高加工表面质量;组合电加工样机床身设计有利于提高系统的加工精度和效率。最后,结合小孔的加工试验研究了典型的组合电加工工艺过程,结果表明:该过程中,可以并行完成工具电极在位修整与零件加工,有利于提高微小特征的加工效率。     

电火花加工放电状态的混合控制

传统电火花成形加工采用定参数加工的方式,导致机床加工效率低下。原因在于进行传统的成形加工时,考虑到深度越大加工排屑越困难等因素,加工参数一般按最大深度处的加工状态来设置。研究提出了一种采用混合控制的变抬刀参数电火花成形加工方法,通过用自适应控制理论对放电时间进行实时控制,并以有效放电频率变化为依据,随深度增大控制抬刀高度,最后通过实验验证了控制方法的可行性。     

基于信噪比的微小孔加工工艺参数的分析方法

加工工艺参数准确合理的分析方法是优化组合电火花微细加工中多目标工艺参数的重要前提和保证。文章利用参数设计中的信噪比方法对电火花微小孔加工过程中的工艺参数进行分析研究，得到电火花微小孔加工过程中关键参数单因子工艺指标的优化分析结果，从而达到对电火花微小孔加工工艺参数进行单因子优化设计的目的，为多目标工艺参数综合优化组合提供重要的数据支持。试验结果表明信噪比分析方法能够较好地解决电火花微细加工中的关键工艺参数优化问题，对加工效率和加工精度有一定的改善和提高。     

压电自适应微细电火花加工电极损耗率实验研究

针对电火花加工技术的特点,开发、研制了新型的压电自适应微细电火花加工装置,分析了该装置的加工原理.该装置有别于常规的微型电火花加工装置,可实现放电间隙与放电状态的自适应调节,促进排屑,能有效控制提弧及短路现象的出现,并能实现短路自消除,从而大幅度提高加工效率.通过大量实验,分析了各参数对电极相对损耗率的影响.实验结果表明:电极相对损耗率随开路电压和电容值的增大而增大,限流电阻R1和R2对电极相对损耗率有一定的影响.