三维微细电火花伺服扫描加工工艺

为提高三维微细电火花加工的加工效率,从而达到工业应用目的,采用放电间隙伺服控制实时补偿电极损耗的技术路线,提出了三维微细电火花伺服扫描加工方法．基础实验验证了伺服扫描加工每层加工深度的一致性,研究了横向扫描加工速度对加工深度的影响规律．在小于1mm2加工区域内的三维结构加工实验结果显示,伺服扫描加工可以便捷地实现三维微小结构的加工成型．进一步在工件与电极之间附加激振,可大幅度地提高放电脉冲的有效利用率以及加工效率．采用φ100μm的钨丝电极,在铜试件上加工深度300μm的典型三维形状,加工时间小于50min．     

空气介质微细电火花沉积加工微结构机理

对微细电火花沉积加工中沉积所得不同微细结构的成形机理进行了研究．在电火花成形机床上，通过合理选择工艺参数，用黄铜电极在高速钢工件表面稳定沉积出外径约0．20mm、线径约0．09mm的微螺旋结构和直径约0．20mm微圆柱体．通过有限元法对工具电极放电点的瞬态温度场进行了模拟，分析结果表明，不同的放电能量密度影响材料的蚀除形式，继而影响蚀除电极材料在放电通道中的运动，最终影响微细结构的成形过程．对沉积材料微观组织结构分析表明，沉积材料与基体结合层为冶金结合方式，结合紧密，并由于凝固过程极大的冷却速率，使沉积材料在凝固过程中发生了晶粒细化现象．     

微细槽的电化学铣削加工

为了研究不锈钢微细槽的电化学铣削加工技术,使用微细的、旋转的圆柱电极作为电化学加工的阴极,采用脉冲电压电化学加工技术用类似铣削加工的方法加工微细槽.研究了脉冲宽度对电极和微细槽侧面加工间隙的影响,并对微细槽铣削加工过程中的电场和流场进行了分析.在相同的电压幅值和平均电压条件下,脉冲宽度越大,侧面加工间隙越大.电场和流场分析表明,微细槽的侧面加工间隙和侧面倾斜度随着脉冲宽度的减小以及进给速度的增加而减小.当脉冲宽度小于工件表面双电层充电时间常数时,采用钝化电解液能够减小电化学杂散腐蚀和微细槽的侧面倾斜度.当脉冲宽度为0.4μs、进给速度为24μm/min时,微细槽的侧面倾斜度很小,侧面加工间隙达到10μm.实验结果表明,采用超短脉冲电化学铣削加工方法和合适的电解液,能够提高微细槽的加工精度.     

Cu-SiC复合电极电火花加工烧结NdFeB永磁体的研究

将超声波和复合电沉积技术相结合制备了Cu-SiC复合电极材料,利用SiC颗粒高熔点、高导电性的特点来探索对烧结NdFeB永磁体电火花的可加工性。研究了Cu-SiC电极对NdFeB永磁体加工效率、加工效果的影响规律。结果表明SiC颗粒在火花放电中使电场产生畸变,降低了击穿电压,火花痕迹大而浅,表面粗糙度降低;同时提高了加工效率,降低了电极损耗。     

微细铣削加工过程中微毛刺形成机理的模拟与实验分析

研究了采用硬质合金微铣刀铣削加工硬铝合金微槽结构时微毛刺的形成机理．建立了三维微细铣削加工硬铝合金A12024-T6的有限元模型,利用该模型动态模拟微毛刺的形成过程．分析了不同进给量与切削刃钝圆半径比值下微毛刺的形成机理,动态模拟了微槽加工过程中切削参数及切削刃钝圆半径变化对微毛刺影响的变化规律．仿真结果表明,随着每齿进给量、背吃刀量及切削刃钝圆半径的增加,微毛刺的尺寸随之增大;切削刃钝圆半径与最大有效应力是影响微毛刺尺寸的主要因素．微细铣削加工过程中,毛刺顶端所受最大有效应变明显比常规铣削加工过程中的最大有效应变高,呈现出显著的尺寸效应．通过微细铣削加工微槽实验,获得了切削参数及切削刃钝圆半径变化对微毛刺形成的影响变化规律,验证了相应有限元模型的正确性．通过数值模拟与实验方法获得了切削刃钝圆半径与毛刺尺寸（毛刺高度和毛刺厚度）的关系曲线,实验与仿真结果最大误差不超过9．8％．进一步验证了所建立的三维有限元模型适于研究并预测毛刺形成机理及毛刺尺寸的变化规律．     

多轴微细铣削机床的精度设计方法研究

高精度机床是实现微细加工的基础,目前对其设计主要还是依赖于经验或直观地根据加工精度要求来选取各个运动轴的精度,不能满足多轴微细铣削机床设计的需要. 以精度分析与精度分配为主要内容的精度设计方法,针对一种新型桌面五轴联动微细铣削机床,构建主要包括各运动轴定位精度的运动误差模型,求解各运动轴精度对末端精度的影响分布趋势,完成精度分析. 基于末端运动精度要求和关键设计参数,合理设置直线轴与旋转轴的精度要求,在工作空间内分别对B轴和C轴依次进行精度求解,实现各运动轴的运动精度优化与分配, 指导设计时科学地对各运动轴零部件进行选型.此设计方法对于多轴联动的中大型机床设计也具有一定的推广价值．     

电火花加工在轮胎模具中的应用

随着各个制造领域的发展,模具的应用及直接制造的精密零件越来越多,电加工作为一个较特殊的工艺手段已在加工模具和精密零件的制造中起着非常关键和重要的作用。本文主要是对电火花加工在轮胎模具制造中的应用前景,由电火花的原理、特点引出电火花为何适应于轮胎模具加工制造进行了阐述。     

微细铣削振动信号特征参数的主成分分析

铣削振动是描述微细铣削加工状态的重要特征参数. 利用微小型车铣加工中心、压电加速度计和多通道电荷放大器建立了微细铣削振动测试系统,分别提取了不同铣削方式和铣削转速条件下微细铣削振动信号的时域特征参数和频域特征参数. 针对特征参数数量繁多且变化趋势不一致的特点,引入主成分分析方法,利用主成分分别对时域和频域特征参数进行替换,定量描述出振动信号的能量和差异,以及主频带位置和能量分散程度之间的关系. 分析结果表明,通过时域与频域特征参数主成分的综合运用,应用较少的参数即可描述微细铣削振动信号的主要特征,显著降低了原始数据维数; 主成分分析结果可用于铣削方式和铣削转速等微细铣削加工参数的优化.     

电火花线切割加工中非电参数对工艺指标的影响

本文通过对包括电极丝,工作液,进给速度等非电参数的分析,说明非电参数对电火花线切割加工的重要性。因为它们直接影响加工的精度及表面粗糙度,所以本文又介绍了如何根据实际情况在加工前选择正确的非电参数。     

电火花加工技术在模具制造的应用

模具是制造业的一种基础工艺装备,模具生产技术水平的高低,己成为衡量一个国家产品制造水平高低的重要标志之一。电火花加工技术是模具成形加工中的重要方法。     

Electrode wear phenomenon and its compensation in micro electrical discharge milling: A review

Micro electrical discharge machining (µEDM) is playing a significant role in the world of miniaturization, especially in micro electro mechanical systems, biomedical devices, micro die/molds, etc. Micro electrical discharge milling (µED-milling) is a variant of µEDM used for producing complex 3D features with a simple shaped tool. The material removal mechanism of µEDM depends on electro-thermal energy between the tool electrode and workpiece. µEDM inherently being a non-contact machining process, leads to produce miniaturized features in hard to machine materials. Besides erosion of the workpiece material, intrinsic feature of the process leads to tool wear (TW) and introduces dimensional inaccuracy in the micro features. Thus, it is essential to know the factors influencing the TW, and thereby compensate the TW to achieve dimensional stability of the machined features. The critical factors affecting the wear phenomenon of a tool and various techniques applied to compensate TW in µED-milling along with future trends of their application are presented. The key issues of µED-milling and challenges faced in implementing a TW compensation technique are highlighted. The concept of intentional wear of tool electrode and associated advantages in EDM is also demonstrated.     

液体介质对高能球磨制备W-TiC纳米复合粉体的影响

采用高能球磨法制备了W-TiC纳米复合粉体,分别采用无水乙醇、四氯化碳和甲苯作为球磨液体介质,并改变液体介质比,研究其对复合粉体球磨过程的影响,并对球磨后粉体的晶粒尺寸、晶格畸变、颗粒形貌以及比表面积进行测定和分析讨论。结果表明,球磨过程中适量的液体介质可以有效地改善粉体团聚、结块以及黏壁现象,提高出粉率。粉体的比表面积随着液体介质比的增加先增大后减小,无水乙醇的液体介质比为2时,球磨后粉体的比表面最大(2.3m2/g),颗粒形状近似于球形,平均粒径100nm,每个颗粒为多晶结构;液体介质的种类对粉体比表面影响较小;添加液体介质对粉体的晶粒细化有利。     

大气压射频介质阻挡放电辉光放电和丝状放电的时空演化比较

目的 为研究大气压射频(13.56 MHz)介质阻挡放电(rf-DBD)在辉光放电和丝状放电2种模式下的电离形式,以及在一个放电周期(73.7 ns)内气体电离与时间和空间的关系。方法 实验使用氩气获得稳定的辉光放电,使用氩气掺杂氮气获得丝状放电。实验中使用电流正向过零点的信号触发ICCD相机获得一个放电周期内不同时间点的36张照片,得出放电间隙之间不同位置的发光强度在一个周期内随时间的变化关系。结果 在α模式下,每半个周期所产生的一次电子雪崩在空间和时间上都是从阴极到阳极的过程。在γ模式下存在负辉现象,并且在阴极电极的介质表面,负辉强度峰值的时间比体电离强度峰值时间晚约13 ns。在丝状放电中,等离子体的发光强度主要集中在阴极表面,介质表面积累的电荷之间的互相作用力使得放电形成单独的细小通道。结论 α模式以体电离为主,而γ模式下除了体电离,还有离子撞击阴极表面产生的大量二次电子,并且比体电离的产生更晚。在丝状放电中,电介质表面电荷作用明显,阴极介质表面的电离为放电的主要形式。     

针尖曲率对敞开式针-柱电极结构气体放电的影响

针对目前气体放电装置需外接体积庞大的供气系统,且电极间距较大、应用范围受限这一问题,设计了一种新型的可在大气压环境下工作的小型针-柱放电电极结构.在镇流电阻阻值为12 MΩ,测试电阻为1 kΩ,放电电阻12 MΩ,紫铜圆柱直径4 mm,针-柱间距1.5 mm,室温,无外界通入气流的条件下,分别选取了针尖曲率半径为27μm、47μm和79μm的3种不锈钢针作为放电阴极进行气体放电实验.实验结果表明,针尖曲率半径越小,起始电晕放电所需电压越小,放电电流越大.针尖曲率半径27μm的不锈钢针能实现稳定的电晕放电和辉光放电,针尖曲率半径为47μm和79μm的不锈钢针则直接由电晕放电过渡到火花放电.采用小曲率的针尖实现大的放电电流和辉光放电,将在材料表面处理、化学分析仪器离子源等的应用中发挥更大的作用.     

接地电极转动对电极不对称介质阻挡放电的影响

本文的目的是确定接地电极转动对介质阻挡放电的影响.采用不对称电极结构来降低外加的工作电压.实验的结果表明:接地电极静止或转动介质阻挡放电将呈现不同的放电形式和电流波形.文中对其原因进行了讨论.     

Ar对N_2介质阻挡放电光谱的影响

采用光谱法研究了大气压下氮气、氩气以及氩气对氮气介质阻挡放电等离子体的光辐射特性的影响。研究结果表明：在氮气里添加少量氩气,氮气光谱谱线强度会有所增强,尤其是386.3 nm和418.9 nm谱线强度增强明显。在氩气体积分数为10%时,随着等离子体放电电压变化,氮气的386.3 nm和418.9 nm两条谱线强度在放电电压70 kV时迅速增强。因此,在氮气和氩气混合气体放电中,气体组成影响等离子体内部的能量传输特性以及放电的发光特性。     

新型荫罩式PDP中电极对放电特性影响模拟分析

SM-PDP中可以通过改变电极宽度,使放电空间的等位面沿电极增加的方向扩展,在等位面扩展的区域电场得到增强,从而改善SM-PDP的放电性能.但在性能改善的同时,相邻电极间的电感加大,输入功率增加,这对SM-PDP性能的提高是不利的.本文采用三维模拟方法,详细研究了在不同电极宽度情况下,SM-PDP放电单元的放电特性,为在设计SM-PDP时选择合适的电极宽度提供帮助.     

固相剪切碾磨对聚偏氟乙烯结构和介电性能的影响

利用固相剪切碾磨技术(S~3M)制备了高β晶含量的聚偏氟乙烯(PVDF)微米级粉体,研究了PVDF粉体的结构形态、粒径及粒径分布,碾磨遍数对粉体结晶结构和介电性能的影响。结果表明,固相力化学反应器强大的挤压和剪切作用可使PVDF中α晶转变为晶,从而有效提高PVDF粉体中β晶相对含量;随碾磨遍数增加,PVDF粉体β晶含量逐渐提高,未碾磨PVDF中的β晶相对含量为37%,碾磨15遍后β晶相对含量达90%以上;同时,介电常数则由1.20增加至10.77,提高约1个数量级。固相剪切碾磨技术为高介电性能材料的制备提供了新途径。     

中性体系中钴对镍电极析氧催化性能的影响

为了研究钴镍电极在中性体系中的电催化性能和催化循环稳定性,在金属钛电极上采用电沉积方法制备了不同钴含量的镍涂层电极,通过X射线衍射技术、扫描电镜技术、恒电流极化曲线和循环伏安等测试技术,探讨了不同钴元素的添加量对镍涂层电极在中性体系中析氧电催化活性和循环稳定性的影响.结果表明,添加适量的钴元素细化了镀层晶粒,增大了电极比表面积,提高了电极的析氧催化活性,其中添加40g/L CoSO_4·5H_2O时涂层的晶粒最细,继续增加钴含量颗粒变大但形状多面,比表面积没有减小,对电极析氧催化性能影响不大;同时钴的添加不利于晶体的结晶,降低了电极表面状态的循环稳定性能.