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。

分散剂在电火花小孔加工中的作用机理及试验研究

从研究水分散剂的分散机理入手,分析研究了水分散剂对电火花小孔加工的排屑、加工速度和加工质量的影响。通过电火花小孔加工中采用自来水工作液和分散剂工作液的加工效果对比,发现在电火花小孔加工的水基工作液中加入一定比例的分散剂后,不仅使电火花小孔加工的加工速度提高、电极相对损耗降低,而且有效脉冲数增加,二次放电数明显减少,工具电极作用端和被加工孔的锥度变小,加工质量提高。

基于内冲液的电火花小孔加工间隙流场仿真研究

电火花加工小孔时,间隙流场中的电蚀产物和气泡如果不能及时排出,会严重影响加工效率和加工质量。通过对电火花间隙流场特性分析,建立三维圆柱组合体间隙流场几何模型,运用FLUENT软件中VOF、DPM模型和二次开发功能来实现电蚀产物和气泡在底面加工间隙内不断随机生成,建立电火花小孔加工间隙流场气–液–固三相流耦合仿真模型,并加入中空内冲液排屑方法,仿真分析了不同冲液速度和不同加工深度下电蚀产物和气泡在间隙流场中的分布情况。对电蚀产物颗粒分布进行统计,表明增大内冲液速度能够促进电蚀产物排出,减少底面和侧面间隙内气泡相的浓度。加工深度越小,底面间隙处向上的速度越大,电蚀产物和气泡越容易排出。

分散剂在TC4上进行电火花小孔加工的性能

针对在TC4上进行电火花小孔加工时工件材料去除速度低、相对电极损耗大的问题,为使加工高效低耗,尝试将一定浓度的分散剂聚丙烯酸钠(PAAS)作为电火花小孔工作液,从加工碎屑状态、工作液表面张力等方面进行研究,并应用FLUENT软件对间隙工作液流速进行模拟,分析流场对碎屑的影响。在此基础上进行加工和稳定性实验,得到在TC4上进行电火花小孔加工的最佳工作液配比,改进后材料去除速度最大提高97.56%,加工深径比最大提高了56.94%,研究结果为电火花加工配制合适的工作液提供了参考。

喷油嘴微孔电火花加工机床机电控制系统设计

喷油嘴喷孔加工质量直接影响发动机的燃料喷射和燃烧性能。喷油嘴喷孔机械钻削加工已难以适应高压力、微细喷孔喷油嘴发展的需要。微细电火花加工喷油嘴喷孔具有无宏观加工力、无毛刺、可加工微细喷孔以及可在热处理后加工等优点。文章结合自主设计研发的喷油嘴微细孔电火花加工机床,设计了机床的机电伺服控制系统,并进行了控制系统性能优化,进行了喷油嘴微细喷孔的电火花加工实验和工业应用,较好地满足了喷油嘴微细喷孔加工的工业需求。

HEDP在电火花小孔加工中的作用机理及实验论证

电火花小孔加工(EDM)存在工件材料去除率低,相对电极损耗大的问题。为克服以上问题,以一定浓度的有机磷酸类分散剂羟基亚乙基二膦酸(HEDP)溶液作为电火花小孔加工工作液,从工作液表面张力、电导率及其对加工碎屑影响等方面进行研究。在理论分析基础上进行对比实验,结果表明改良后的工作液可使电火花小孔加工材料去除率大幅提高、相对电极损耗明显降低。综合考虑得到了电火花小孔加工以分散剂HEDP作为工作液的最佳工作液配比。

电火花微小孔加工速度的预测

为了研究电火花微小孔加工工艺过程,通过对一些智能算法的比较分析,采用线性规划(LP)形式的ε-支持向量回归机(ε-SVR)这种算法,对电火花微小孔加工进行了加工工艺的仿真。其中结合正交试验获得所需样本,并将样本随机分配为训练样本和预测样本,利用训练样本建立微小孔加工速度的仿真模型,再利用预测样本对仿真模型进行验证。结果表明:预测结果与试验结果较为一致,所建立的电火花微小孔加工速度模型可用,本方法可行性较好。

新型电火花小孔加工电极夹持机构的设计

介绍了几种电火花小孔加工夹具的结构特点、工作原理和应用范围。在分析几种夹具不足之处的基础上，设计了一种可补偿电极损耗的电火花小孔加工电极夹持机构，既可手动控制补偿，也可通过上位机控制实现补偿。该机构可夹持直径为0．2～1．0mm的电极丝，夹装一次可连续加工一批孔，节省了辅助加工时间、提高了加工效率。

微细精密小孔电火花加工专用水循环系统研制

应用理论分析和三维造型设计相结合的方法,研制微细精密小孔电火花加工专用的水循环系统。在设计过程中将理论知识与三维造型设计紧密结合,以解决水循环系统结构设计和关键零部件选型问题。总结出了一套可推广到相似领域的设计方法,并将冗余设计方法应用于设计过程中。

同轴电缆线对电火花微孔加工的影响研究

对于电火花微小孔加工,由于放电加工的特性所致,加工出的孔有一定的锥度。为了改善孔的锥度效果,分别使用同轴电缆与BVR单芯线作为放电线进行放电效果对比,分析同轴电缆对电火花小孔加工的影响。实验结果表明:在同等放电参数条件下,选用同轴电缆线有较好的放电效果,加工出的孔质量较好、锥度较小,同时电极损耗状态也较理想。

铜铬复合电极电火花小孔加工机理及试验研究

电火花小孔加工中存在工具电极损耗严重、加工速度慢、棱角变钝出现锥度等问题。分析其存在问题的原因,提出采用铜铬复合电极进行电火花小孔加工。分析其加工机理并进行实验,实验结果表明:采用铜铬复合电极进行小孔加工比采用铜电极进行小孔加工能显著提高加工速度,减小锥度和电极相对损耗。

数控电火花小孔高速加工机床控制系统软件的开发与研究

分析数控电火花小孔高速加工机床的工作原理及软件功能任务,基于"PC+NC"型开放式数控系统结构,采用C#.NET作为软件开发工具,研究机床开放式数控系统人机界面、智能化伺服进给控制及设备驱动程序等软件设计方法。应用实验表明,该软件人机界面良好,加工操作简便,易于二次开发,较好地满足了数控电火花小孔高速加工机床对开放式数控系统的要求。

模糊控制微细孔电火花加工研究

分析了微细孔电火花加工脉冲识别,提出以间隙平均电压、火化率偏差和火化率偏差变化为模糊控制器的3个输入控制参数,建立了微细孔电火花模糊控制加工策略,同时比较说明了模糊控制器对微孔电火花加工性能影响,实验结果说明模糊控制器对微细孔电火花加工系统更为有效,加工过程更加平稳.

电火花小孔加工穿透检测模型仿真研究

针对电火花小孔加工过程中电极损耗影响加工精度和加工效率的问题,提出一种基于支持向量机分类算法的实时穿透检测仿真模型。通过对穿透发生前后加工电压和电流变化的分析,采用加工电压、加工电流、脉冲间隔设定值和低电压持续时长作为特征向量,在MATLAB软件中完成支持向量机训练模块,并在现场可编程门阵列中搭建支持向量机决策模块流程图,得出可准确、快速检测加工穿透发生的结论。

基于田口试验的高Nb-TiAl合金小孔电火花加工试验研究

采用D703F高速电火花小孔加工机床在高Nb-TiAl合金(Ti-44Al-8.5Nb-0.2Mo-0.2B)板材上加工直径为1mm小孔,运用田口试验法研究电火花加工参数(电流、脉宽和冲液压力)对加工速度和加工质量的影响,并对试验结果进行方差分析和灰关联度分析。结果表明:电流为10 A、脉宽为32μs、冲液压力为3 MPa时加工速度和孔径精度较高,对实现高Nb-TiAl合金的高效率、精密加工具有一定的实用价值。

钛合金格栅网板群孔电火花成形加工工艺研究

通过多齿片状合金电极与钛合金试片对的电火花成形加工实验,摸索了钛合金板孔的加工工艺规律,采用多齿、多片组合电极对钛合金试片进行了加工参数研究,并按实际加工要求,采用二个加工回路、四组组合电极同时进行放电,整定了工艺参数,实现了新型舰载战机发动机进风口格栅网板整板群孔的电火花高效、稳定加工。

三维空间小孔电火花编程加工工艺方法研究

结合国内多轴电火花小孔加工机床的特点,利用UG建模工具获取三维空间小孔的位置与矢量信息,巧妙地利用接触感知功能得到设备回转轴的回转偏差,最后通过坐标变换获得对随机分布的空间矢量小孔精准定位的电火花加工方案。

基于支持向量机的高速电火花小孔加工穿透检测技术

为解决高速电火花小孔加工穿透检测技术的难题,分析并提出采用支持向量机分类算法对穿透检测特征量进行处理,将小孔穿透检测看作数据分类问题,利用支持向量机构建穿透检测的SVC模型。通过实验分析和数据处理,选择脉冲宽度、脉冲间隔、加工电流、有效放电频率和电极进给速度作为SVC模型的五个输入量,输出为是否发生穿透。穿透检测的SVC模型采用径向基核函数,通过对样本的训练学习,实现了对小孔穿透瞬间的可靠辨识。实验结果表明:在正常加工情况下,支持向量机辨识模型对不同的工件厚度均能在电极穿透工件瞬间进行有效辨别。

电火花小孔加工脉冲电源的微观控制方法研究

为解决电火花加工航空发动机涡轮叶片气膜孔等高温合金材料小孔的诸多难题,提出了一种基于CPLD硬件实现的微观控制方法,用于电火花小孔加工脉冲电源的研制。该方法应用CPLD设计了一种外部可触发型高速同步多回路脉冲控制电路,通过快速检测放电前的间隙状态和放电过程中单个脉冲的放电状态,可有序控制放电过程中每个脉冲的工作进程,优化放电脉冲能量输出,杜绝有害脉冲发生。最后,开展了脉冲电源加工试验。结果表明:可有效地减小重融层厚度,避免微裂纹产生,并提高加工效率和孔径的一致性。

Al_2O_3/Cu复合电极电火花小孔加工间隙流场研究

在电火花小孔加工中,为了解决普通管状铜电极小孔加工后,铜电极端部变钝,工件出现喇叭孔的问题,在普通管状铜电极表面采用热喷涂方法,复合上一层Al2O3陶瓷材料。可以改善铜电极端部变钝的现象,提高孔的精度。间隙流场的速度和碎屑颗粒的滞留时间对电极的损耗影响很大。基于Fluent软件,对间隙流场的速度和颗粒滞留时间进行了仿真。结果表明,在侧隙和底角处,颗粒滞留时间长;在底角处和工具电极表面,间隙流体的速度慢。利用Al2O3陶瓷材料的绝缘性,能够降低颗粒滞留产生二次放电的几率,提高加工质量。