微小孔加工超声电火花系统设计

在难切削材料的微小孔电火花加工中,电火花机床的电极丝一般由机床电主轴端部引入导向套中定位,基于此设计一种通孔式超声系统。所设计的指数过渡阶梯形变幅杆能将两种单一形变幅杆的优势结合起来,且便于电极丝的放入。结合所购置的超声发生器和换能器将此变幅杆的谐振频率设计为43 kHz,大端面设计为20 mm,小端面设计为12 mm。计算其余参数后使用ANSYS进行有限元分析、参数优化,并对加工后的超声系统进行阻抗分析试验,再安装于电火花机床上对不同材料进行微孔加工,观测入口形貌。计算与试验表明:仿真优化后的超声系统的频率与实际频率相差很小,稳定性较高;添加超声加工微孔,不论是加工效率还是孔的表面形貌,都比普通电火花加工质量好。试验结果验证了该超声系统符合初始设计要求。

微小孔超声电火花复合加工通孔变幅杆设计

超声电火花复合加工在微小孔制备方面应用颇多,其常见问题有:在生产同一批零件更换电极丝时,不能保证二次装夹的精度;加工过程中,电蚀废屑堆积会造成各种不良影响等。基于以上问题设计了一种轴心通孔式变幅杆,并在变幅杆两端增加两个定位螺柱。为保证微小孔加工的精度和圆度,选择了两种稳定性高的变幅杆(悬链线形和圆锥形)进行分析。将预先设计的变幅杆在SolidWorks软件建模后导入ANSYS软件中进行有限元分析,观察仿真结果与设计参数的异同,通过调节变幅杆长度进行参数优化,降低谐振频率的误差。最终选择圆锥形变幅杆加工出实物,应用阻抗分析实验验证了该圆锥形变幅杆的可行性。