Electrical discharge grinding of polycrystalline diamond – Effect of wheel rotation

Electrical Discharge Grinding (EDG) is an advanced machining process that becomes popular in manufacturing of Polycrystalline Diamond (PCD) tools. This research investigated the effects of wheel rotation as well as debris flow direction on the quality of PCD tools based on a series of EDG experiments. Experimental results showed the debris that flowed toward the cutting edge could significantly affect the edge sharpness and symmetry of the tool, which were critical for the smaller edge apex angle. Evidence of spark concentration caused by the debris accumulation phenomenon were found through microscopic analysis on the eroded surfaces. This research also revealed the unexplained phenomenon associated with the undercut that normally formed beneath the PCD cutting edge after erosion. By examining PCD samples using scanning electron microscopy (SEM) and Raman spectroscopy, the formation of the heat-affected layer caused by the high-temperature erosion process in the EDG was analyzed. Results also proved that the surface finish of tungsten carbide (WC) and notch width of the PCD tools, particularly on the tungsten carbide WC/PCD interface, should not be taken as the index to measure PCD tool quality.     

空气中微细电火花沉积的工艺规律研究

论述了一种新的电火花加工方法，它通过合理选择工艺条件在空气中将金属材料放电沉积在工件上。对电火花沉积加工的基本原理进行了分析，预测了实现条件，使用通用的电火花成形加工机床和常见的电极材料黄铜，在空气介质中，通过大量实验对微细电火花沉积进行了系统研究，得出各工艺参数的影响规律。在高速钢工件表面沉积出直径为0．19mm、高度为7.35mm的微小圆柱体。对沉积材料的测试表明，沉积材料致密，与基体结合紧密，成分取决于工具电极材料，同时基体硬度得到提高。     

PULSE DISCRIMINATION FOR ELECTRICAL DISCHARGE MACHINING WITH ROTATING ELECTRODE

This article presents a new method for discrimination of various types of pulses generated during an electrical discharge machining process in presence of a rotating electrode. Existing pulse discrimination methods do not perform efficiently in an electrical discharge machine with rotating electrode, as arcs rarely occur during the machining process. Our method involves simultaneous comparison of the gap voltage and current signals with various thresholds. The main advantage of our proposed method is its efficient computation and significantly better accuracy in discriminating between various pulse classes for electrical discharge machining devices with rotating electrode. Experimental studies demonstrate a superior performance of our method in distinguishing normal pulses from harmful arcs, open circuit and short circuit pulses, compared with the state-of-art methods.     

基于电火花加工方法的表面改性技术研究

研究了一种在普通电火花加工机床上实现金属工件表面改性的新方法。它是在传统电火花加工方法的基础上，采用TiC-Co半烧结体电极和普通煤油工作液，在工件表面形成一层硬质陶瓷层，从而达到改善工件表面性能的目的，这种新方法被称之为放电沉积。对放电沉积原理进行了探讨，在大量试验的基础上，总结了放电沉积的工艺方法。通过扫描电镜、电子探针、X射线衍射分析、摩擦磨损等试验，对形成的沉积层特性进行了定量和定性分析。最后利用该方法在普通的高速钢车刀上进行了初步应用。试验与分析表明，该方法是一种极具潜力的金属表面改性方法。     

MICRO ELECTRICAL DISCHARGE MACHINING DEPOSITION IN AIR

A new deposition method is described using micro electrical discharge machining (EDM) to deposit tool electrode material on workpiece in air. The basic principles of micro electrical discharge deposition (EDD) are analyzed and the realized conditions are predicted. With an ordinary EDM shaping machine, brass as the electrode, high-speed steel as the workpiece, a lot of experiments are carried out on micro EDD systematically and thoroughly. The effects of major processing parameters, such as the discharge current, discharge duration, pulse interval and working medium, are obtained. As a result, a micro cylinder with 0.19 mm in diameter and 7.35 mm in height is deposited. By exchanging the polarities of the electrode and workpiece the micro cylinder can be removed selectively. So the reversible machining of deposition and removal is achieved, which breaks through the constraint of traditional EDM. Measurements show that the deposited material is compact and close to workpiece base, whose components depend on the tool electrode material.     

混粉电火花加工中粉末对工件表面的影响

对不同加工条件下混粉电火花加工后工件表面的硅含量进行了对比测量。实验结果表明：当峰值电流小于4A时，混粉电火花加工后的工件表面硅含量随峰值电流的增大而急剧减小，而当峰值电流大于4A时，工件表面硅含量随峰值电流的增大而缓慢增加；混粉电火花加工后的工件表面硅含量随脉宽的增大而增加；在其他加工条件相同的情况下，对于相同的单次放电脉冲能量，混粉电火花加工获得的工件表面硅含量随峰值电流变化的关系呈近似二次曲线。引入熵的概念，对产生上述结论的原因进行了分析，并解释了混粉电火花加工可以改善工件表面质量的机理。     

混粉电火花加工中极性效应的研究

为研究极性效应对混粉电火花加工的影响规律．采用钢对钢加工、铜对钢加工两种电极组合在添加硅粉的煤油工作液及普通煤油工作液中进行实验，并更换不同的极性，考察了两极材料的去除率和表面粗糙度，结果表明负极总能得到更高的材料去除率，而正极总能得到更低的表面粗糙度值。此现象可从两极表面能量密度差异的角度予以解释。     

电极直线平动补偿修正的研究

在电火花成型加工中,电极直线平动产生了加工误差,笔者研究了误差产生的机理,提出了直线平动补偿修正原理,实验证明,该原理能有效减少加工误差,提高加工精度。     

电极圆形平动补偿系统的开发

针对电火花成型加工中由于电极圆形平动产生的加工误差,提出了圆形平动补偿修正原理,开发了电极圆形平动补偿系统。实验证明,该系统有效减少了加工误差,提高了加工精度。     

整体叶环成组电极电火花高效加工技术研究

为提高整体叶环电火花加工总体效率,针对整体叶环结构特点,提出了一种成组电极多流道同时加工方案。以典型整体叶环为例,详细论述了该方案中的关键技术,包括成组电极型面、进给轨迹及展成运动轨迹设计等。基于关键技术的解决,通过工艺试验对方案进行验证,并试制加工出合格的试验件。研究表明,采用成组电极对整体叶环进行电火花加工,能够提高脉冲利用率,有效缩短带冠叶环制造周期。     

节能型电火花加工脉冲电源的研究

设计了一种采用LCL-T主电路结构的新型节能型脉冲电源系统,给出了系统硬件电路和软件设计思路,分析了脉冲电源主要能耗部分的电能损耗,并且利用设计的脉冲电源样机进行了工艺试验,检验了节能型电火花加工脉冲电源的加工工艺性能,考察了系统方案的可行性,试验证明所设计的节能型脉冲电源具有良好的加工功效。     

超声振动改善气体介质电火花加工的机理研究

提出了超声振动-气体介质电火花复合加工技术,在简述其加工原理的基础上分析了超声振动在改善气体介质电火花加工中的作用,以及相关的理论机理。实验结果表明,附加超声振动能改善放电间隙状态,减少短路、拉弧现象,提高了材料的去除率。进行了超声振动-气体介质电火花加工单脉冲实验设计。     

小孔加工电火花脉冲电源实验研究

针对传统脉冲电源普遍存在的电能利用率低、电阻发热严重、散热设备庞大等问题,提出了一种取消限流电阻的电火花脉冲电源结构。电源由PWM控制器、DC/DC变换器、加工脉冲时序发生器等组成。电源本身具有自动调节输出电压的功能,可实现空载击穿电压、脉冲宽度、脉冲间隔独立可调,取消了体积庞大的工频变压器。通过多次小孔加工实验获得了脉冲电源加工过程中电极损耗率、小孔椭圆度以及单边放电间隙等和电源稳定性相关参数的数据曲线,所得数据表明电源具有较好的加工稳定性和可靠性。     

节能式电火花加工脉冲电源的系统设计

在对比传统电阻限流独立式电火花加工脉冲电源和节能式脉冲电源电路结构和控制策略的基础上，提出了节能式电火花加工脉冲电源的系统设计方案，并且通过工艺试验，在检验节能式电火花加工脉冲电源加工工艺性能的同时，也考察了其系统设计的方案可行性和加工稳定性。     

电火花成形加工技术的研究现状和发展趋势

从电火花加工基础理论、电火花加工工艺理论等方面分析总结了目前国内外电火花加工技术的研究现状,论述了电火花加工技术未来的发展趋势.     

半导体电火花加工爬坡式电流现象研究

对单晶硅电火花加工过程中的电流爬坡式上升现象进行了研究,结果表明,爬坡式电流主要是由加工过程中接触电阻的变化引起的,而接触电阻主要由高温区的接触面积决定。对爬坡式电流曲线的性质进行了研究,分析了温度、热导率和相变能量对接触电阻和放电电流变化的影响。最后,研究了电参数对加工效率的影响,结果表明采用大脉宽、高电压和小占空比能够大大提高加工效率。     

电火花线切割技术发展动态分析

随着机械行业的飞速发展,对各类电火花线切割机床的需求量不断提高,市场竞争日趋激烈.这种形势刺激了相关厂商加大对相关技术的研究力度,促进了对电火花线切割机床性能及功能的提升,实现了电火花线切割技术的进一步发展.     

电火花成形加工技术的现状与发展趋势

介绍了电火花成形加工技术的发展现状 ,综合评述了电火花成形加工技术在加工理论、加工设备结构的改进、加工工艺、数控系统、操作安全与环境保护等方面的发展趋势。     

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。     

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。