微细电火花加工系统及其工艺技术

开发了一套微细电火花加工系统,该系统不仅能加工微细轴、微细孔,还能实现微三维结构的微细电火花加工。研究了针对该系统的微细电火花加工工艺技术,研究了放电电压、放电电容等工艺参数,主轴转速,以及工作液介质对微细电火花加工效率、相对电极损耗率的影响规律。采用旋转削边电极技术大大提高了进行大深径比微细孔加工时的加工效率。进行了大量的加工实验,加工出了最小直径为6μm的微细轴以及最小直径为10μm的微细孔;通过对电极损耗的在线补偿策略研究,实现了微三维结构的加工,加工出了外径为4mm、具有24个叶片的微型涡轮盘及具有微三维结构的微细梁,充分证实了该系统的广泛适用性。

超大深径比深小孔的工艺方法和电极研制

深径比超过1000的深小孔加工是世界难题,尤其是直径小于3mm的深小孔。在分析普通电火花深孔加工和专业电火花深小孔加工机床对超大深径比小孔加工仍存在排残屑、散热、稳定性差和导向困难等基础上,为克服上述问题而发明了一种其导向、稳定性与加工深度无关的自导向、自稳定的特殊电极,并给出了可靠的工艺实施方案方法,独特的工件倒置安装方式,表述了加工规律和试验结果。

双螺旋电极在深微孔电火花加工中的研究

为了提高电火花加工微小孔的效率和微孔深径比,制备双螺旋形貌结构的微细电极。在相同工艺参数条件下,通过实验与旋转削边微细电极加工微小孔的相同指标进行对比。用Fluent软件分别建立削边电极和双螺旋电极下的间隙流体的流体力学模型,并对其进行流场仿真,分别从轴向速度场、流量以及压力场进行对比分析。研究结果表明:双螺旋电极比削边电极具有更快的加工速度和更大的微孔深径比,显著提高微细电火花的加工性能。双螺旋电极的特殊形貌结构在随主轴旋转的过程中,形成2个阿基米德螺旋,增强间隙流体的Z向对流运动,从而加速新鲜工作液的流入和含电蚀碎屑工作液的排出。

弯曲孔电加工工艺的实验研究

实验研究探讨了一种使用线框电极的电火花套料加工的新工艺。根据正交试验方法来分析精加工时加工参数对加工速度、电极损耗和加工表面粗糙度的影响,以确定套料精加工时最佳的电规准参数。依据直孔套料加工参数在模具材料中加工出了圆弧弯曲孔。

热障涂层高温合金气膜孔电火花加工技术研究

针对现今航空发动机叶片气膜孔传统电火花加工方法存在的生产周期长,ND:YAG激光加工方法加工质量较差的问题,提出基于辅助电极法的气膜孔电火花一次加工成形技术。针对该方法开展了4项关键技术研究,包括热障涂层高温合金数控系统、放电状态辨识系统、脉冲电源和基于模糊控制的伺服控制系统。基于上述技术,研制热障涂层高温合金气膜孔电火花加工控制系统,以实现加工过程中间隙放电状态的准确调节,提高加工效率与加工质量。以φ0.5mm气膜孔加工为例,与常规电火花加工控制系统进行对比试验,验证该技术有效性,研制试验表明,采用自行研制热障涂层高温合金电火花加工控制系统,可提高加工效率达110%,且孔口无微孔隙,交界面无分层微裂纹缺陷,验证试验表明,该系统可有效提高加工效率与加工质量。

深微孔电火花加工非电参数工艺规律研究

在深微孔电火花加工中,工作液及电极材料等非电参数的选择对加工效率及加工质量有极大的影响,揭示这些非电参数的工艺规律对提高深微孔电火花加工性能有重要的研究意义。利用煤油和去离子水两种工作液,以加工效率为目标,在不同条件下开展工艺试验,得出最适宜的工作液在加工45钢和紫铜材料工件时为去离子水,加工铝合金材料工件时为煤油;利用黄铜丝、钨丝及钼丝3种电极材料,同样以加工效率为目标开展工艺试验,得出最佳电极材料在加工45钢工件时为钨,加工紫铜材料工件时为钨和钼,加工铝合金材料工件时为黄铜。上述研究在深微孔电火花加工中合理选择工作液及电极材料方面做出了有益的探索,其研究成果为深微孔电火花加工高效率、高质量的开展提供了重要的借鉴。

微细电火花内冲液小孔加工的非电参数工艺研究

采用内冲液方式能有效提高微细电火花小孔加工的效率,研究了微细电火花内冲液孔加工中的内冲液压力、电极转速等非电参数对加工效率和电极损耗的影响及电极转速对孔径大小的影响。通过实验发现,当内冲液压力达到一定值后,其对效率的提高作用会减弱;高转速电极对提高加工效率、降低电极损耗很有必要;且电极转速越高,放电越均匀,加工出的孔径越小。

弯曲孔加工技术及新方法

简析弯曲孔加工中的一些关键技术,介绍几种弯曲孔加工方法及其特点,着重说明基于线框电极的弯曲孔加工新工艺的原理、装置、影响因素和加工结果。

采用紫铜管绕制的线框电极电火花套型加工模具的研究

首先较详细的描述了本研究中使用的紫铜管绕制的线框电极的结构和尺寸,对试验条件和方法作了简要的说明,分析了管电极中的小孔的冲液方向对电火花套型加工效果的影响。介绍了使用的紫铜管绕制的线框电极加工模具的试验结果及其原因,最后对采用实心紫铜丝绕制的线框电极和采用紫铜管绕制的线框电极的主要加工指标作了对比分析。

超大深径比深小孔电火花加工工艺探索

为了提高小孔加工的深度极限,改善加工精度,进行了一系列的实验研究。通过实验,选取了合适的电极和涂层材料。利用该工艺方案,大大的提高了深小孔加工的深径比和精度,取了较满意的实验结果。

利用新型工作液和改进电极提高电火花加工性能的试验

针对电火花小孔加工中加工速度低、电极损耗严重、工件产生斜度和棱角变钝等缺陷,提出了改进小孔工具电极、研制新型工作液以提高电火花加工性能的具体措施,并在电火花机床上进行了试验。通过大量的试验研究得出:在相同的电参数下,与传统工艺相比,采用新型工作液作为介质并配有改进的电极进行电火花小孔加工时,其加工速度大幅提高、电极损耗与工件锥度有所降低,从而提高了电火花加工性能。

特种高温合金深小孔的电火花加工

为加工高熔点钨钼合金冷却管小孔 (深径比≥ 130 ) ,在普通电火花机床上增设了附加装置 (工件电极和工具电极夹持系统、导向系统等 ) ,制作了新型电极 ,获得了良好的效果。

电极运动对电火花倒锥微孔加工及其电极损耗的影响研究

在共轨喷油嘴的电火花倒锥微孔加工中,存在电极侧边损耗影响倒锥孔形一致性及流量稳定性等问题,通过在相同参数条件下选取电极端面损耗、加工效率、出口孔径尺寸、出入口孔径一致性指标四个加工效果参数,分析了电极丝的摆动、振动、上下伺服三个运动状态对电极损耗及零件加工的影响,得出电极各运动参数与电极侧面损耗之间的影响关系,为倒锥微孔放电加工的产品设计及加工工艺选取提供了参考。

五轴电火花机床加工空间斜孔的电极定位参数研究

空间斜孔的加工实质上是电火花机床电极沿孔的轴线的运动。对于由3个坐标轴旋转变换得到的空间斜孔,可通过五轴电火花机床沿3个坐标轴方向上的平移运动和绕两个坐标轴方向的旋转运动,使机床电极轴线与空间斜孔轴线重合,为此需要求解加工空间斜孔的电极定位参数。分析了通过坐标系旋转平移变换得到空间斜孔轴线的过程。根据空间斜孔的空间角度和几何参数求解空间斜孔轴线矢量的坐标变换矩阵,以建立空间斜孔轴线的矢量模型。得到了五轴数控电火花机床加工空间斜孔的电极摆角和电极定位坐标,使电极轴线与空间斜孔轴线重合。并制作了根据空间斜孔几何参数自动求解数控电火花机床的电极摆角和电极坐标的计算软件。

螺旋电极电火花小孔加工排屑仿真和试验

在电火花小孔加工中,排屑困难一直是困扰加工速度的一个重要问题。通过对工具电极改进,用螺旋电极进行电火花小孔加工,使其改变加工过程中间隙流场的流动状态以及电蚀产物的受力,达到增强小孔加工过程中的排屑能力,进而提高加工速度的目的。利用Gambit软件建立仿真模型,应用Fluent对小孔加工过程中排屑进行仿真,对其压力场和速度场进行分析,研究其加工机理。在D703F高速电火花小孔加工机床上进行了试验研究,结果表明螺旋电极电火花小孔加工速度最大提高了20%。

微细电极和孔的电火花加工尺寸一致性工艺

线放电磨削(WEDG)方法巧妙地解决了微细电极的在线制作问题,启动和促进了微细电火花加工技术研究。但对于孔径小于100μm的批量化微细孔加工,WEDG面临微细电极制作及微细孔加工的尺寸一致性问题。该研究在微细电火花加工实验系统改进的基础上,为提高微细电极重复制作精度、进行微细孔的连续加工,提出切向进给的线放电磨削方法,以降低机床定位精度对微细电极制作精度的影响。通过微细电极重复制作和微细孔加工实验,得到微细电极重复制作一致性精度小于2μm,微细孔连续加工直径一致性精度达到±1.1μm。