内外冲液组合式的短电弧铣削加工间隙流场仿真

为进一步改善短电弧铣削加工间隙排屑情况,采用内外冲液组合式,通过Fluent对其进行仿真分析,得到了流场压力、速度和蚀除颗粒分布规律。分析不同冲液方式、冲液压力和电极转速对极间间隙流场特性的影响规律,并进行单因素试验。以MRR、TWR为评价指标,找出短电弧铣削加工性能的最佳参数。     

不同电极材料的短电弧铣削加工效率研究

短电弧铣削加工是一种新型的放电加工,它进一步提高了放电加工效率。论述了短电弧加工材料去除机制、去离子原则和热现象,分析了余热对材料去除率(MRR)的影响。研究了短电弧铣削加工效率的主要指标——MRR,在不同工具、工件电极的材料组合下,分析峰值电流、脉冲时间、脉冲间隔、进给速度、气压等工艺因素对MRR的影响规律。实验表明:不同电极材料组合的MRR存在差异;在大多数放电条件下,石墨电极和45碳钢工件获得较高的MRR,而紫铜电极和镍基高温合金GH4169工件获得较低的MRR。     

不同工具电极材料对短电弧铣削加工GH4169的影响研究

在短电弧铣削过程中,电极材料直接影响工件表面质量、电极损耗及尺寸精度等。选取石墨、紫铜、碳钢、铝4种工具电极材料,在同一电参数下,通过实验分析4种电极材料对镍基高温合金GH4169工件的影响规律,包括表面宏观质量、极间电压-电流波形、电极放电性能、表面形貌、化学成分、显微硬度等,结果发现石墨电极材料更适合短电弧铣削加工。     

基于直流电源的短电弧铣削加工性能研究

为了探究直流短电弧铣削加工性能,分别以管状镀铜石墨为工具电极,45钢作为工件材料,分析电压、电极转速、加工深度对电极损耗率、材料去除率(MRR)和表面质量的影响规律。试验结果表明:增大电压可以有效提高MRR,但会降低工件表面质量;提高电极转速不仅能够改善工件表面质量,同时还能获得较高MRR;加大铣削深度能够大大提高MRR,但切深过大会使铣削变得困难,当铣削速度不能满足进给率时,会出现撞刀现象,工具电极断裂从而产生台阶面,严重影响工件表面成型质量。     

电参数对短电弧铣削加工热影响层厚度的研究

在短电弧铣削加工镍基高温合金GH4169时,利用有限元分析软件对短电弧铣削加工热场进行仿真模拟计算,并通过实验得到验证,从而进一步分析了脉冲电压和占空比对短电弧铣削加工工件的热影响层厚度的影响规律。结果表明:一定频率下,当保持占空比不变,电压大小的变化对工件的热影响层厚度影响不大;当保持电压不变,随着占空比的增加,工件的热影响层厚度也相应增加。     

振动辅助电弧铣削加工技术实验研究

通过对电弧加工技术、电弧铣削加工技术及其机理的总结,提出了振动辅助电弧铣削加工技术。利用自行研制的实验装置,对有、无叠加振动的铣削加工放电波形进行了分析,研究了振动频率对加工速度、电极损耗的影响。结果表明:在较高频率与较大振幅的条件下,通过叠加振动可提高电弧铣削过程的稳定性,并提升加工速度,降低电极相对损耗,进而改善加工精度。振动所起的良好作用是由于叠加振动能促进放电并减少短路。     

镍基高温合金短电弧加工工艺参数优化

为了对短电弧加工镍基高温合金材料过程中的材料去除速度,表面质量和电极损耗等工艺目标进行综合评价,在新型数控短电弧铣床设备上对峰值电流、脉冲宽度、占空比和电压等可调工艺参数进行正交试验,并运用灰色理论进行试验数据的分析。将复杂多变的多工艺目标转换为单一评价指标,即灰关联度。该方法很大程度地简化了试验过程,最终得到最优工艺参数组合方案。试验结果表明:得到的参数组合能够在保证表面质量的前提下提高短电弧加工效率并降低电极损耗率。     

电参数对短电弧铣削加工性能影响的研究

短电弧铣削加工过程中,电参数对加工性能有着显著的影响,为了获得较好的工件表面质量、降低电极损耗以及提高加工效率,进行了电参数单因素实验研究,并对其进行分析。实验结果表明:相同加工条件下,随着占空比的增大,加工效率明显提升,但伴随着工件表面粗糙度值也相应变大;相对工具电极损耗与脉冲电压的变化息息相关,适当降低电压值可以减少电极损耗。     

气液混合功能电极电火花诱导烧蚀铣削的电极相对损耗研究

提出了一种基于气液混合功能电极的电火花诱导烧蚀铣削加工方法,并针对Cr12与常规电火花铣削加工进行了对比试验,结果发现同等试验条件下,气液混合电火花诱导烧蚀铣削的电极体积损耗仅为1.1%,而常规电火花铣削的电极损耗为9%。针对此现象,从极间放电特性、电极端面覆盖层等因素出发,解释了电极损耗低的原因。最后,研究了不同加工参数下,气液混合烧蚀铣削电极相对损耗的工艺规律。     

短电弧铣削加工中电弧特性实验研究

为减少短电弧铣削加工中火花放电及短路现象,保证电弧放电状态稳定,通过离子放电通道扩张规律、能量守恒定律推导电弧放电的伏安变化规律,将电弧放电波形分为3个特征阶段,作为电弧放电状态的判断依据,并通过放电波形验证理论的准确性。同时结合电弧断弧机制,建立机械断弧的几何模型,计算单脉冲电弧的持续时间,分析了电极转速对放电的影响;通过实验获取不同电弧持续时间下的微观形貌及电压电流波形,结果表明:电弧持续时间维持在0.5 ms时,加工质量较好,电弧放电稳定性高。研究结果为保证电弧加工过程中放电稳定性提供理论基础。     

短电弧机床加工电源的反馈环路设计

为使短电弧加工过程中电弧放电通道更容易、有效地建立,使其电源电气特性满足试验要求,通过分析短电弧加工脉冲电源系统的增益特性,设计出满足短电弧加工试验所需的电源反馈环路,并建立基于Matlab的电源反馈环路仿真模型,通过仿真验证了设计的电源反馈环路具有输出电压平稳,受外界干扰小,响应速度快等优点,具有良好的可行性及稳定性. 最后通过电源空载及短电弧切削加工试验,验证了设计的电源反馈环路能够满足短电弧加工试验所需要求,为短电弧加工机理研究提供了重要的技术支持.     

Ti-6Al-4V短电弧铣削加工热源的有限元分析

为确定短电弧铣削加工的热源，选取高斯热源和均匀热源，以Ti-6Al-4V为工件材料，分别建立两种热源下的三维短电弧单凹坑有限元仿真模型。开展单脉冲实验，分析采集的电压、电流波形；观看高速摄像机拍摄的照片；对比超景深拍摄的单个凹坑尺寸、三维形貌、轮廓曲线，得出高斯热源更适合短电弧铣削加工。并在确定热源的基础上截取三维凹坑的二维截面，证明所建立的高斯热源模型是可靠的，能比较准确地模拟短电弧铣削放电凹坑形成过程。     

基于短电弧加工的60#钢表面层性能初探

研究在不同的短电弧加工电源规准下,60＃钢材料表面层性能的变化规律。通过观察表面粗糙度、表面显微硬度以及热影响区内组织晶粒的变化情况,分析不同加工电参数下的工件表面层性能。实验分析表明：在不同的加工电源规准下均能获得较好的表面层性能。     

基于BP神经网络和遗传算法的大功率脉冲电源优化设计

短电弧脉冲电源的性能指标对短电弧加工工件工艺性有着十分重要的影响.文中通过建立脉冲电源的Matlab仿真模型,利用模型仿真数据对电源神经网络模型进行训练,结合基于目标加权法的遗传算法对电源参数进行优化,指导短电弧样机电源参数的修改,并进行了启动性试验和负载突变试验.结果表明,采用BP-GA算法优化的短电弧电源不仅可以减少了系统调试时间、节约调试和试验成本,并且具有输出电压平稳,受外界干扰小,响应速度快等优点.     

Monitoring and control of the micro wire-EDM process

A new pulse discriminating and control system has been developed for process monitoring and control in micro wire-EDM. The pulse discriminating and control system identifies four major gap states classified as open circuit, normal spark, arc discharge and short circuit based on the characteristics of gap voltage waveform. The effect of pulse interval, machining feedrate and workpiece thickness on the variations of the proportion of normal spark, arc discharge and short circuit in the total sparks (defined as normal ratio, arc ratio and short ratio, respectively) were investigated. It is found that a long pulse interval results in an increase of the short ratio under a constant feedrate machining condition. A high machining feedrate or an increase of workpiece height results in an increase of the short ratio. To achieve the stability of the machining operation, a control strategy is proposed by regulating the pulse interval of each spark in real-time according to the identified gap states. Experimental results indicate that the developed pulse discriminating and control system can significantly reduce the arc discharge and short sparking frequency as well as achieve stable machining under the condition where the instability of machining operation is prone to occur.     

短电弧铣削加工间隙的放电特性研究

针对短电弧铣削加工过程中出现的电弧响应速度慢、频繁短路、拉弧等与间隙放电特性有关的问题,采用对加工间隙进行放电波形采集、提取、分析以及对间隙放电状态进行分类的方法,进行间隙放电特性的研究。实验结果直观地反映了不同放电状态下间隙放电波形和加工效果的差异,为改善加工效果提供了参考。     

短电弧加工不同直径电极间隙流场研究

在短电弧加工过程中,利用流体软件Fluent对不同的电极直径加工间隙流场进行仿真,通过极间流场中的压力场与速度场间接得出加工屑排除的变化规律,并通过实验进行验证。结果发现:电极直径的增大可以促进加工屑从加工间隙排出,减少因间隙颗粒的堆积而产生的短路现象,从而避免“二次放电”;当加工深度不变时,电极直径的大小与工件材料的去除率呈正相关,证明短电弧加工过程中存在“面积效应”;电极直径的相对变化对工件表面质量没有明显的改善,即对表面粗糙度的影响不大。     

数控高效蜂窝磨削加工设备及工艺

针对航空发动机蜂窝环形密封件磨削加工的工艺要求,开发了6轴数控电火花蜂窝磨削加工专用机床,由计算机对加工电参数、伺服过程及工艺规准进行自动控制,得到了高效、精密的加工效果。