磁场辅助场致射流微细放电加工研究

场致射流放电加工方法利用高压电场诱导形成的微细射流与工件间放电来蚀除材料。虽无电极损耗,但微细射流的柔性较大且易受外界干扰,导致放电分散性和随机性较强,因此难以对其进行精准控制。为此,设计了一种四极性磁场施加装置,通过磁场对离子束的约束作用控制射流,并分析了磁场的作用机理,研究了磁场约束对场致射流放电加工的蚀坑宽度、深度及表面粗糙度的影响规律。结果表明,随着磁感应强度的增大,放电蚀坑的最大深度和表面粗糙度值都减小;磁场散焦方向上蚀坑的宽度增加,而聚焦方向上蚀坑的宽度减小,同时放电时的极间距离也减小。经试验验证,所提出的磁场辅助场致射流放电加工方法适用于具有沟槽类型特征的部件加工。

适用于航天控制系统零件精密内孔加工的高效电火花铣削技术

高效电火花铣削技术着眼于提升航天控制系统精密零件内孔加工的效率与精度,通过将高速电火花加工方法与传统铣削工艺相融合,突破传统电火花加工内孔需制备对应形状电极、加工效率低、几何精度差、再铸层厚度难以控制的限制,从电极损耗补偿和自适应过程控制、实时速度控制及轨迹规划、再铸层与表面质量控制方法等三方面出发,探索高效电火花铣削加工在复杂孔系壳体类、精密轴套类以及功能微孔类零件加工中的应用。该方法与传统电火花成形加工精密内孔相比,可将加工效率提升65%,同时最高可降低87.17%的再铸层厚度值,实现了精密内孔加工效率、质量与成本的多重提升。随着高效电火花铣削技术在精密加工中的广泛应用,将大幅提高航天控制系统关键零部件的制造能力,同时能够为日益增多的零件种类以及日益复杂的零件结构,提供更加全面的工艺解决方案。

基于传感器和现场总线技术的轴承压装线自动控制系统

轴承压装线自动控制能够减少压装力,设计基于传感器和现场总线技术的轴承压装线自动控制系统。在系统硬件部分,重点设计控制器及周边电路、传感器与CAN总线控制器。在系统软件部分,计算压装力及过盈量,将PID控制方法应用到轴承压装线控制中,实现轴承压装线自动控制。实验结果表明,此次研究的传感器和现场总线技术的轴承压装线自动控制系统控制后压装力为400 kN左右,满足规定需求,同时,减少了偏移量与磨损情况,满足方法设计需求。

第21届国际特种加工会议论文综述

对第21届国际特种加工会议发表的论文进行了全面综述,介绍了近年来国际特种加工领域的最新研究进展。主要内容包括电火花加工、电化学加工、增材制造、高速电弧加工和其他加工工艺的代表性研究成果。

基于硼酸溶液的电火花加工机理分析及实验研究

核电厂堆内零部件在线维修需要浸没在硼酸溶液中实施,为验证硼酸溶液中电火花加工(EDM)的可行性,以2200 mg/L的硼酸溶液为放电介质进行加工实验。采用实验设计(DOE)探究硼酸环境下工艺参数对材料去除率、通孔的入口直径、表面质量以及电极损耗的影响规律,在最优电参数下实现小孔成形加工,并分析小孔尺寸精度和再铸层分布规律。研究结果表明:硼酸溶液作为工作介质的放电过程剧烈且产生大量气泡,气泡辅助放电和促进排屑机理可以提高硼酸溶液中电火花加工的材料去除率;在峰值电流I=24 A、脉宽T_(on)=20μs和脉间T_(off)=20μs的最优参数下,小孔表面再铸层厚度较小且无裂纹;硼酸溶液适合作为电火花加工的工作介质。研究结果可为核电厂堆内零部件在线维修的电火花加工提供理论支撑。

增材制造Inconel 718的电解质等离子体抛光工艺研究

为解决增材制造的镍基高温合金部件难以满足高性能航空构件表面质量的问题,采用电解质等离子体抛光技术对增材Inconel 718样件进行抛光工艺试验。基于部分析因和响应曲面分析法,研究了抛光电压、电解液温度、加工时间、抛光剂浓度和络合剂浓度对表面粗糙度和材料去除率的影响规律,并对加工参数组合进行望小优化。结果表明,当采用抛光电压314.4 V、电解液温度70℃、加工时间15 min、抛光剂和络合剂质量分数2%和2.5%,增材打印的Inconel 718工件表面粗糙度可从Ra2.93μm降至Ra0.307μm,此时的材料去除率为2.072μm/min。

微细电火花加工的新进展

本文简要地叙述了电火花适于微细加工的性能和特点，指出了实现微细电火花加工的两个基本条件和关键技术，系统地介绍了电火花线电极磨削法的基本原理及其在微细电火花加工中的应用。简要地综述了国际上微细电火花加工的最新进展，并给出了部分加工实例。扼要介绍了国外主要的微细电火花专用机床与设备。同时根据国内微细电火花的研究现状，指出了进一步研究的方向。

六轴联动电火花加工数控系统的研究

为了解决六轴联动电火花加工数控系统软硬件的设计难题 ,以可编程多轴控制器为运动控制器 ,提出了基于开放式体系结构进行六轴联动电火花加工数控系统的硬件体系结构。为了提高软件系统中与加工过程密切相关的实时任务的实时性能 ,基于实时Linux操作系统 ,实现了数控系统软件中的运动控制任务和放电状态检测任务等实时性要求较强的任务。此外 ,还进行了Linux平台上可编程多轴控制器的设备驱动程序、数控代码解释模块、图形用户界面和工艺数据库的设计。该系统能很好地解决六轴联动电火花机床运动控制精度要求较高。

带冠整体式涡轮盘的CAD/CAM

大推力液体火箭发动机逐渐采用带冠整体涡轮叶盘替代不带冠叶盘,以提高推重比、可靠性。为了解决带冠整体涡轮盘加工存在的技术难点,开发了叶盘加工专用CAD CAM软件模块———TBCam,并以此作为辅助工具,对某液氢液氧发动机氧泵转子一级叶盘进行了加工实验。实验证明,TBCam解决了叶盘电火花加工中电极设计、电极加工和叶盘加工轨迹搜索等技术疑难,显著缩短了加工准备时间,实现了高精度加工。

参数方程曲线的直接插补算法研究

插补技术是数控系统的核心技术 ,插补算法的优劣直接影响数控系统的加工效率 .通常渐开线、螺旋线等非圆复杂曲线在数控系统中用小段圆弧或直线来逼近 ,这使得数控代码的数据量极大 ,且逼近误差较大 ,计算机辅助编程也很复杂 .为此 ,本文提出一种非圆复杂曲线的插补算法 ,该算法表达精确、运算速度快 ;此外 ,还分析了该插补算法的理论误差 ,并给出了通用的刀具半径补偿方法 .

混粉电火花镜面加工技术的研究及进展

混粉电火花镜面加工技术能够显著改善加工表面粗糙度 ,提高表面质量 ,使电火花加工作为精密模具制造的最终工序成为可能。从混粉电火花镜面加工技术的机理性研究和工艺性研究两方面 ,详细论述了有关研究内容和研究进展 。

差动往复式微型电火花加工装置的研究

针对电火花加工技术的特点及超声波电动机驱动技术的特性 ，研制了基于线性步进式超声波电动机的差动往复式微型电火花加工装置，分析了该装置的 工作原理，提出了电极差动往复式移动的驱动控制方法，实现了电极的差动往复式进给。该 装置的外形尺寸为４５ｍｍ×２０ｍｍ×４０ｍｍ。试验结果表明，该装置适合小孔电火花加工。

基于Solidworks平台的涡轮盘专用CAD/CAM系统开发

带冠整体涡轮盘具有高效率、高可靠性等许多优点,其流体通道属半封闭结构,叶片弯扭,叶盆和叶背均是自由曲面,难以加工制造。针对整体涡轮盘的电火花加工方法存在的问题,对Solidworks进行二次开发,建立了一套整体涡轮盘专用CAD/CAM系统,实现了计算机辅助涡轮盘三维重构、电极设计与制造、加工轨迹优化搜索和加工仿真等功能。通过典型零件的加工实例,验证了整体涡轮盘专用CAD/CAM系统的应用性能。

差动往复式线性超声马达的研究及应用

研制了一种新型的双定子驱动的差动往复式线性超声马达，提出了分组脉冲驱动控制方法，分析了其工作过程，实现了差动往复式线性超声马达的单向步进式进给及双向差动往复式进给，移动体的进给量与运动方向由每组的驱动脉冲数确定。研制的样机在电火花加工中得到了应用。

带冠涡轮叶盘弯扭通道中复杂电极的进给轨迹

整体涡轮叶盘精加工是决定叶盘最终几何精度的关键技术 ,电火花加工 (EDM)则是涡轮叶盘精加工的有力手段。在涡轮叶盘EDM精加工中电极的设计的基础上 ,进行了电极在带冠叶盘弯扭狭窄通道中无干涉进给轨迹的搜索 ,其中的核心问题是电极运动约束条件的确定。

智能化电火花加工CAPP系统的研究

针对电火花加工工艺的特点,采用专家系统与人工神经网络相结合实现电火花加工智能化CAPP系统——I-EDM-CAPP系统。建立了基于规则的简易Petri网SPN模型以实现加工方法的智能选取;采用复合神经网络(CNN)实现电参数学习模型,从而能够准确地选择并合理地扩展电加工工艺参数。

微三维结构电火花铣削关键技术研究

为解决电火花方法加工微三维结构时工具电极的制备、测量和损耗补偿问题,研究了块反拷法和线电极磨削法(WEDG)相配合的电极加工工艺,设计了通过4点接触感知实现的电极在线测量系统,提出了由数控系统对放电状态进行实时监测、统计并根据统计结果预测电极损耗状况的自动补偿策略。此技术方案在计算电极加工路径时无需作任何补偿考虑,因此可选用普通金属铣削CAM软件生成加工代码,特别适合复杂自由曲面微结构的加工。综合采用此技术设计了专用微细电火花数控系统,制备了直径30μm,长度3mm的工具电极,使用此电极加工出1mm×0.3mm×0.18mm的雕塑头像。

数控快走丝线切割机床加工精度分析及软件补偿方法

文章全面分析了快走丝电火花线切割机床加工精度的影响因素 ,按其对加工精度的影响进行了分类 ,根据软件补偿方法的不同分别说明了补偿的原理 ,总结了提高加工精度所能采取的软件措施 。

逆变式电火花加工脉冲电源的研究

应用现代电力电子技术－逆变半桥式主回路结构、ＰＷＭ控制技术，研究了新型电火花加工脉冲电源。它将电能利用率提高了２００％，体积和重量减小到十分之一。这种高效节能ＥＤＭ脉冲电源为改善电火花加工整体性能、拓展加工领域提供了技术保证。

基于流体动力断弧的高速电弧放电加工

提出了一种可用于难加工材料大余量高速蚀除的新的放电加工方法——基于流体动力断弧的高速电弧放电加工。与传统的电火花加工方法相比,高速电弧放电加工采用具有更高能量密度的电弧放电而不是火花放电来实现材料的蚀除;与其他利用电弧进行材料去除的工艺方法相比,高速电弧放电加工可使用特殊设计的成形电极实现强制多孔内充液,从而获得三维复杂型腔的沉入式加工能力,因此具有更广泛的应用前景。初步实验表明,对于镍基高温合金等难切削材料,高速电弧放电加工的材料去除率(MRR)远高于传统的电火花加工,甚至高于铣削加工。例如:加工镍基高温合金(GH4169)的材料去除率可达11 300 mm3/min,而电极损耗率(TWR)低于3%。由此可见,高速电弧放电加工在难切削材料的高效去除加工方面具有明显的技术优势。