ECDM與HSPECM復(fù)合銑削工藝及相關(guān)技術(shù)研究.pdf

1、高頻、窄脈沖電化學(xué)加工（HSPECM）以其特殊的物理、化學(xué)特性，可以明顯減小加工間隙，提高陽極集中溶解蝕除能力，使得高頻窄脈沖電化學(xué)加工具有加工精度高、加工穩(wěn)定性好等優(yōu)點(diǎn)，而且可以加工出微小尺寸工件，因此近些年來在微精加工領(lǐng)域受到很大重視，具有十分廣闊的應(yīng)用前景。
　　雖然電化學(xué)加工和電火花加工在成型加工方面有很多的優(yōu)越性，但是這兩種方法都有各自的不足之處。電火花加工雖能達(dá)到很高的成型精度，但其加工速度較低；電化學(xué)加工雖能獲得較高

2、的加工速度，但成型精度較低，這就要求我們尋找一種能夠把電化學(xué)加工和電火花加工的優(yōu)點(diǎn)有機(jī)結(jié)合起來的加工方法，這就是電化學(xué)電火花復(fù)合加工（ECDM）。由于將兩種加工方法結(jié)合在一起，揚(yáng)長避短，互相補(bǔ)充，因而具有獨(dú)特的工藝性和更好的加工效果。
　　加工機(jī)理是一種加工方法的核心所在，是一種加工方法的理論基礎(chǔ)。為此，首先利用在電解液中的放電理論及相關(guān)模型，以電化學(xué)電火花復(fù)合加工過程中的各個階段為出發(fā)點(diǎn)對其加工機(jī)理進(jìn)行了分析研究。又通過研究EC

3、DM的表面特征，發(fā)現(xiàn)其加工表面具有電火花加工表面火花放電形成的凹坑特征，但是凹坑的邊緣部分卻非常平滑，這就證明了ECDM工件表面兼具了EDM和ECM加工的雙重特征。通過實(shí)驗研究，了解了ECDM的基本規(guī)律，對實(shí)驗現(xiàn)象進(jìn)行了深入的分析與總結(jié)。研究表明，ECDM作為一種將ECM與EDM兩種加工方法結(jié)合在一起的新的加工方法，能夠克服EDM與ECM的相對不足，并且易于實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)實(shí)用化。
　　利用正交試驗法設(shè)計試驗，通過對影響高頻窄脈沖電化學(xué)加

4、工精度的各種加工因素進(jìn)行分析，找到影響加工精度的主要因素并提出了一種優(yōu)化的工藝方案。對所得到的正交試驗數(shù)據(jù)采用回歸分析方法進(jìn)行分析，最終得到加工工藝參數(shù)對加工精度的回歸方程。對得到的回歸方程進(jìn)行了顯著性檢驗，檢驗結(jié)果證明，無論是回歸方程本身還是回歸系數(shù)都是高度顯著的，證明了回歸方程的可信性。進(jìn)行了加工工藝試驗，總結(jié)了工藝規(guī)律；并以此規(guī)律，嘗試著進(jìn)行微小孔與電化學(xué)銑削的加工實(shí)驗。
　　脈沖電源是ECDM加工系統(tǒng)不可或缺的組成部分，良

5、好的電源系統(tǒng)不僅是加工過程穩(wěn)定進(jìn)行的可靠保證，并且還能提高加工效率，降低能耗。本文設(shè)計了一種針對ECDM特點(diǎn)的節(jié)能式脈沖電源系統(tǒng)，該脈沖電源取消了傳統(tǒng)電源的限流電阻而代之以電感，在大電流加工中大大節(jié)約了電能?？刂葡到y(tǒng)可以在非正常放電發(fā)生時及時地調(diào)整加工參數(shù)以使放電恢復(fù)正常并保護(hù)工件免受損傷。針對HSPECM加工間隙簡化模型分析的基礎(chǔ)上，提出了通過對加工電流平均值進(jìn)行采樣并計算其方差進(jìn)而獲得加工間隙和加工狀態(tài)的方案，設(shè)計了間隙平均電流的檢

6、測電路，并根據(jù)極間電流檢測的結(jié)果制定了相應(yīng)的伺服控制策略，解決了加工間隙的在線實(shí)時測控和加工穩(wěn)定性問題。
　　利用ECDM技術(shù)來進(jìn)行三維結(jié)構(gòu)的銑削制造是ECDM技術(shù)的一大發(fā)展趨勢。但是電極的損耗補(bǔ)償與CAD/CAM技術(shù)一直制約著ECDM技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展與應(yīng)用，而ECM恰恰很好地克服了電極損耗的問題。針對這一問題提出了ECDM與HSPECM粗精分開的銑削加工策略。通過對ECDM過程中電極損耗現(xiàn)象的分析，結(jié)合快速原型制造中的分層制造概