二维超声复合电解/放电展成加工试验研究

为了提高铝基复合材料的表面成型质量和加工效率,提出了应用低电压、低电流密度的二维超声复合电解/放电展成加工(2UE/DM)技术。利用镀覆金刚石磨粒的工具侧面对复合材料进行3种不同工艺对比试验和3组参数下的性能试验,测量了铝基陶瓷增强复合材料(SiCp/Al)在质量分数0.5%的NaNO3溶液中展成加工时的电流、材料去除率(MRR)和表面粗糙度,探究了工具转速、电压和振幅对加工效率和质量的影响。结果表明,工件振动周期性改变加工间隙,单位周期内的放电频率增加了2倍;5000 r/min时放电频率减少,而表面粗糙度比1000 r/min降低了13.2%;在电压为6 V时,材料去除率达到0.89 mm^(3)/min,比3 V电压时增加45.9%,但较高电压导致裸露更多增强颗粒,比3 V时的表面粗糙度高出1.4μm;振幅增至5μm时,表面粗糙度比2μm时降低了17.5%,具有较高的加工质量。

硬韧材料旋转超声复合电解加工设计与试验

【目的】各类陶瓷、硬质合金等高硬、高韧材料机械加工效率低且精度差(甚至难以加工),为解决硬、韧等难加工材料精密、高效加工问题,提出旋转超声复合电解加工新技术。【方法】设计、构建旋转超声复合电解加工系统,分析、探讨此加工方式的材料去除机理;对旋转超声振动装置中的旋转超声主轴、压电换能器、变幅杆进行设计;运用ANSYS工具对压电陶瓷堆进行模态分析和谐响应分析。【结果】对超声振动系统进行优化设计,实测系统超声振幅最大可达23μm,满足试验要求;对陶瓷(PZT)和硬质合金(YT15)进行加工对比试验,试验表明,旋转超声复合电解可加工出精细表面结构,同时加工效率可提高50%以上。【结论】所设计的加工系统能够实现硬、韧等难加工材料的高效率、高精度加工,提高加工效率和工件表面质量,具有显著的技术优势。

压电器件的精密超声复合电解加工技术

设计了用于压电器件精密加工的超声复合电解加工系统,采用组合电加工技术制作工具电极。运用ANSYS软件对超声振动系统进行参数化建模,并用其多物理场耦合功能进行动力学分析,得出超声系统振动特性参数。通过激光微位移传感器进行振动特性参数检测,验证超声振动系统设计及ANSYS模型分析的正确、可靠性。进一步采用超声及其复合电解组合加工方法,对表面镀膜压电器件进行批量加工试验。结果表明:本方法在满足加工精度的基础上,能够大幅提高加工效率,并降低加工成本。

微细电解加工及其复合加工技术

结合近几年微细电解加工技术的发展状况,阐述了常规微细电解加工技术、微细电火花电解复合加工技术、微细超声电解复合加工技术、微细激光电解复合加工技术等方面的最新研究进展,研究表明微细电解加工及其复合加工技术是实现难加工材料或具有复杂特殊结构微细金属零件的理想加工制造方法。

超声电解复合加工深小孔装置与试验研究

论述了国内外超声电解复合加工技术的研究进展,对超声电解复合加工深小孔技术进行了研究,研制了超声电解复合加工装置,通过初步试验,分析了各因素对超声电解复合加工深小孔的影响,为今后的研究提供了基础。

超声电解复合微细加工装置与试验研究

分析微细电解复合超声频振动加工过程机理,提出一种微细加工新方法--超声电解复合微细加工;设计、构造并完善复合微细加工装置;研究微细阴极制作工艺,利用微细组合电加工技术制作各类截面形状的微细阴极;进行超声电解复合微细加工试验,验证微细电解复合超声频振动实现微细加工的可行性及其在加工速度、精度、表面质量等方面的技术优势,探讨超声电解复合微细加工制作微结构的工艺规律。

超声—电解复合微细加工阴极制作工艺研究

介绍超声—电解复合微细加工原理,分析微细阴极工作特点及制作难点,提出微细组合放电加工制作阴极的方法;利用精密电加工设备,通过"联动复合进给"、"内、外面转换"及"平动与拷贝"式微细放电,制作多种截形的微细阴极;进行超声—电解复合微细加工试验,阴极可满足使用要求。

超声-脉冲电解复合研磨加工机理研究

提出了采用基于超声波的超声研磨-脉冲电解复合研磨加工技术,从理论上探讨了基于硬脆金属材料的超声-脉冲电解复合研磨加工机理以及加工模型,并进行了脉冲电流与超声波研磨加工硬脆金属材料的试验研究,研究表明,该复合加工技术使加工速度、加工精度和表面质量都有所提高。

旋转超声电解复合加工小孔流场仿真

为解决电解加工深小孔中电解液难以进入加工区和电解产物难以排出的问题,构建了内喷式旋转超声电解复合加工装置,进行了电解加工、旋转电解加工和旋转超声电解复合加工小孔的对比试验。试验结果表明,阴极旋转能明显提高孔的圆度,旋转超声电解复合加工具有最大的平均加工电流,所加工孔的直径、深度都为三者中最大,表明其材料去除率是最大的。在此基础上,利用有限元ANSYS CFX软件,建立了气液两相流三维气穴模型,分析了阴极旋转和阴极高频振动对电解加工流场、电场的影响。仿真结果表明:阴极旋转使得气泡在阴极表面聚集,不利于气泡的排出,阴极振动加速了电解液的运动,有利于气泡的排出,因此具有最大的材料去除率。

超声电解复合加工装置的振动系统优化设计

为设计精密超声电解复合加工深小孔装置的振动系统,设计了1/2波长超声振动系统和以局部共振理论为指导的工具系统。基于波动方程,分别建立1/4波长超声换能器和变幅杆的解析模型,得到换能器和变幅杆的结构尺寸。借助有限元分析软件ANSYS对理论设计的变幅杆和超声振动系统进行动力学分析、压电分析和优化设计,得到了变幅杆和超声振动系统的优化模型。分析结果表明,有限元法对变幅杆和超声振动系统的设计制作具有指导意义,缩短了设计周期,降低了设计成本,所设计的超声振动系统具有良好的性能。

超声电解复合微细加工硬质合金试验研究

超声电解复合微细加工工艺具有效率高、精度高、环保安全等优点,在硬质合金材料微结构加工方面具有一定的技术优势和发展潜力。本文阐述了超声电解复合微细加工机理和试验装置,对硬质合金材料进行了多组对比工艺试验,分析了加工电压、进给压力、电解液等加工参数对加工效果的影响,优化了加工参数和加工条件,提高了硬质合金微结构的微细加工精度。

旋转超声电解复合加工小孔的仿真加工

为研究旋转超声电解复合加工小孔的成型过程,进行了旋转超声电解复合加工小孔试验,得到了不同加工时间孔的截面,并根据试验参数,进行了基于ANSYS的二维仿真加工和三维仿真加工。对小孔的入口直径、底面直径和加工深度进行了对比分析,结果表明由于三维仿真加工中采用了管电极,并考虑了电解加工中阴极超声高频振动对电解液电导率的影响,故其仿真结果更加接近试验值,间接证明了旋转超声电解复合加工小孔三维仿真加工的可靠性,展示了不同时刻的三维加工型腔,为旋转超声电解复合加工的成型过程和成型规律的研究提供了参考。

硬脆金属的超声电解复合加工研究

硬脆金属材料采用普通切削加工相当困难。本文对硬脆金属材料进行了超声电解复合加工工艺试验与研究 ,该复合加工方法使加工速度、精度及表面质量较单一工艺有显著改善。

制作微器件的超声电解复合微细加工基础研究

提出一种制造MEMS微器件的新技术———超声电解复合微细加工;设计微细加工工艺系统,进行一系列微细加工基础工艺试验,验证超声电解复合微细加工在微器件制造中的可行性,展示了该技术在提高微细加工精度、效率、表面质量等方面的优势,研究成果对完善MEMS器件制作技术具有重要理论意义与实用价值。

旋转超声电解复合加工三维流场仿真

单因素试验表明在相同加工条件下旋转超声电解复合加工小孔效率优于旋转电解加工小孔,为研究阴极旋转和高频振动对旋转超声电解复合加工流场的影响,基于有限元ANSYS CFX软件建立了旋转超声电解复合加工流场仿真模型,分析了阴极旋转和阴极高频振动下加工间隙内的流场变化。分析结果表明:阴极旋转使得电解液绕流,对电解液速度、压力影响较小,而阴极高频振动使得加工区发生抽吸,加速了电解液的流动,使得加工区内电解液压力波动变化,有利于电解液的更新与电解产物的排出。

基于MINITAB的旋转超声电解复合加工微小深孔试验研究

为解决电解加工微小深孔中电解液难以进入加工区及电解产物难以排除的问题,搭建了内喷式旋转超声电解复合加工试验装置,并基于MINITAB开展了微小深孔侧面间隙的试验研究。试验结果表明,加工电压、阴极裸露长度、进给速度和阴极转速对侧面间隙影响显著,且前两者对侧面间隙产生负效应,后两者对侧面间隙产生正效应,加工电压*进给速度、加工电压*阴极转速、加工电压*阴极裸露长度、进给速度*阴极转速对侧面间隙的交互作用显著,并得到了侧面间隙的数学回归模型,试验值与回归模型的相对误差为8.18%。在此基础上对模型进行优化,进行了响应曲面试验,并通过试验进行验证。优化结果表明,试验值与优化模型值相对误差为4.96%。通过控制阴极伸出长度能有效地减小加工孔的锥度,理论上可以将孔的锥度减小至零。所加工的微小深孔直径为4.007mm,深为67.5mm,加工电流稳定。

硬质合金的超声电解复合加工试验研究

硬质合金材料采用普通切削加工相当困难。试验结果表明,超声电解复合加工和单一的超声加工、电解加工比较可显著提高其加工速度、加工精度及表明质量。

基于CFX的旋转超声电解复合加工三维流场仿真模型

为研究阴极旋转和高频振动对旋转超声电解复合加工流场的影响,文章利用有限元ANSYS CFX,建立了旋转超声电解复合加工孔类零件的流场仿真模型,分别分析了阴极旋转和阴极高频振动下加工间隙内的流场变化。分析结果表明,两种运动都能加速电解液的流动,有利于气泡的排出,且高频振动效果优于阴极旋转的效果,但过高的转速和振幅会造成气泡在阴极表面聚集,反而影响旋转超声电解复合加工,这为后续旋转超声电解复合加工技术研究提供了基础。

微齿轮超声复合电解加工工艺设计与试验

用微细电火花线切割方法制作加工微齿轮的工具电极;完善超声复合电解加工试验系统,选取硬质合金进行微齿轮超声加工、超声复合电解加工和超声复合同步脉冲电解加工试验.结果表明:超声复合电解加工具有加工精度高、加工效率高的特点,超声复合同步脉冲电解加工具有更好的加工精度和表面质量.

超声电解复合加工振动系统动力学分析与试验

本文结合超声振动理论,采用ANSYS对变幅杆进行模态分析和谐响应分析,获得共振频率、位移节点和放大系数等重要参数;对超声振动系统中的变幅杆和工具头进行了分析,经试验验证了变幅杆的振幅放大系数及不同变幅杆对加工速度的影响;最后,通过超声复合加工试验,验证了超声电解复合加工的加工效率高、精度高、表面质量更好。超声振动系统是超声电解复合加工装备的关键组成部分,本文结合超声振动理论,采用ANSYS对变幅杆进行模态分析和谐响应分析。