压电自适应微细电火花加工电极损耗率实验研究

针对电火花加工技术的特点,开发、研制了新型的压电自适应微细电火花加工装置,分析了该装置的加工原理。该装置有别于常规的微型电火花加工装置,可实现放电间隙与放电状态的自适应调节,促进排屑,能有效控制提弧及短路现象的出现,并能实现短路自消除,从而大幅度提高加工效率。通过大量实验,分析了各参数对电极相对损耗率的影响。实验结果表明:电极相对损耗率随开路电压和电容值的增大而增大,限流电阻R_1和R_2对电极相对损耗率有一定的影响。

新型耐电蚀磨料电极电化学放电加工MMC实验研究

针对采用传统的铜基磨料电极电化学放电加工颗粒增强金属基复合材料(PR-MMCs)工具电极快速损耗的问题,文章提出一种采用熔点高、硬度高的钨铜作为磨料电极的基体材料,探索一种基于钨铜基磨料电极的高速磨削辅助电化学放电加工PR-MMCs的新方法。铜电极、铜基磨料电极和钨铜基磨料电极分别被用于铝基碳化硅(SiCp/Al)复合材料的加工对比实验。研究结果表明,相比铜电极和传统的铜基磨料电极,新型的钨铜基磨料电极在加工SiCp/Al中展现出更好的耐电蚀性能和加工效率:钨铜基磨料电极的电极相对损耗率(TWR)均低于铜电极和传统铜基磨料电极的电极相对损耗率,最低可达铜电极的1.1%和传统铜基磨料电极的28.8%;钨铜磨料电极的材料去除效率(MRR)均高于铜电极和传统铜基磨料电极,最高可达铜电极的8.0倍和传统铜基磨料电极的2.5倍。

高速电弧放电加工的工艺特性研究

基于流体动力断弧的高速电弧放电加工(Blasting erosion Arc machining,BEAM)是一种利用高速流场控制电弧放电,高效蚀除工件材料的特种加工新技术。该技术从原理到实现都与传统的电火花放电加工(EDM)有着本质区别。将高能量密度的电弧、具有三维型面的多孔电极、极间的高速工作液流场以及多轴联动进给这四种关键要素的有效结合,实现了一种新型而高效的材料去除加工方法。采用石墨集束电极对典型的难切削材料——镍基高温合金GH4169进行了高速电弧放电加工。试验结果表明,在放电峰值电流为500 A时,最大材料去除率可达14 000 mm3/min,而最小电极相对损耗比不超过1%,且加工后工件的表面硬度低于基体硬度,再铸层和热影响层厚度均小于100μm,有利于切削等后续半精加工工艺的开展。由此可见,高速电弧放电加工的工艺特性使其非常适合于难切削材料的大余量去除加工。使用多孔成形电极分别对不同形状的型腔样件进行了层铣和沉入式高速电弧放电加工,证明了其高效加工三维特征零部件的能力。

钛合金Ti-6Al-4V的电火花加工试验研究

对钛合金Ti-6Al-4V进行了电火花加工试验研究,以加工极性、脉宽、峰值电流为试验因素,探讨其对TC4钛合金的材料去除率、电极相对损耗及工件表面微裂纹的影响规律。结果表明:占空比一定、采用正极性或负极性加工时,增加峰值电流皆可提高其材料去除率,且负极性加工影响更为显著;同时,负极性加工可获得较低的电极相对损耗。无论选用何种加工极性,增大峰值电流与脉宽,都会导致TC4钛合金加工表面出现显著的微裂纹,且负极性加工时的工件表面微裂纹密度大于正极性加工;同时,TC4钛合金加工表面皆有TiC生成,使电火花加工TC4钛合金时的材料去除率降低。

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。

放电诱导可控烧蚀及电火花修整成形加工试验研究

提出了放电诱导可控烧蚀及电火花修整成形加工方法,通过试验研究了电参数和非电参数对加工的影响。结果表明:该加工方法适合采用正极性加工;材料蚀除率受脉宽、脉间、低压电流、气体通断时间等参数的影响较大,受液位高度和电极壁厚的影响较小;电极损耗率受上述参数的影响均较小,且保持在极低的水平。通过优化参数选取,与常规水中加工实验对比表明:放电诱导可控烧蚀及电火花修整成形加工的材料蚀除率是常规水中不通氧加工的8.81倍,而电极相对损耗率只有其25.5%。

高温合金IN718上气膜冷却孔电火花加工试验

针对高温合金IN718上0.5mm气膜冷却孔的加工,采用煤油中旋转电极内冲液电火花成型加工方法,利用正交试验设计方法对试验进行设计分析,分析峰值电流、脉宽、占空比和冲液压强4个因素对材料去除率和电极相对损耗的影响,基于正交试验结果建立综合评分公式,选择最优加工参数.研究结果表明,峰值电流对材料去除率的影响最明显,其次为冲液压强和占空比,脉宽对材料去除率的影响很小;峰值电流对电极相对损耗的影响最明显,其次为冲液压强,占空比和脉宽对电极相对损耗的影响很小;最优的加工参数峰值电流为8A、脉宽为130μs、占空比为0.35、冲液压强为5MPa,对该参数进行加工试验研究,与分析结果一致.

极间介质模式对放电诱导烧蚀铣削影响

为探究一种更有利于提高放电诱导烧蚀铣削工艺指标的极间介质模式,设计了内喷雾、液中喷雾、液中喷气这3种极间介质模式的对比试验,对材料去除率、相对电极损耗率、表面粗糙度等指标进行了对比。试验发现,液中喷气模式的材料去除率最高,达到131.86mm^(3)/min,相比于内喷雾、液中喷雾分别提高了7.10%、27.42%;相对电极损耗率最低,为1.81%,相比于内喷雾、液中喷雾降低了72.11%、74.64%;其氧气利用率同样是三者中最高的,达0.81%,相比于内喷雾、液中喷雾提高了44.64%、65.31%。分析表明,液中喷气放电诱导烧蚀铣削加工是在气液分层介质中击穿放电,其排屑状态优于内喷雾和液中喷雾,因此短路拉弧现象减少,电极损耗因而大幅降低,同时该模式具有聚集氧气的优势,有利于提高放电诱导烧蚀铣削加工的工艺指标。