超聲振動(dòng)輔助電火花銑削加工間隙流場(chǎng)研究.pdf

1、電火花銑削加工過(guò)程會(huì)發(fā)生短路、電弧放電等現(xiàn)象，使加工效率和加工質(zhì)量降低。超聲振動(dòng)能夠強(qiáng)化工作液介質(zhì)的循環(huán)、避免蝕除產(chǎn)物沉積、提高脈沖利用率，是解決上述問(wèn)題的一個(gè)有效方法。研究超聲振動(dòng)輔助電火花銑削加工間隙流場(chǎng)，有助于了解電火花銑削加工的基本規(guī)律以及超聲振動(dòng)的作用機(jī)理，為研究工作液介質(zhì)的擊穿、表面粗糙度和材料去除率的工藝規(guī)律提供依據(jù)。
　　 本文提供理論分析、仿真分析和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證相結(jié)合的方法，對(duì)超聲振動(dòng)作用下的電火花銑削加工間隙流場(chǎng)

2、進(jìn)行系統(tǒng)的研究。
　　 建立中心沖液式電火花銑削加工間隙流場(chǎng)二維旋轉(zhuǎn)軸對(duì)稱數(shù)學(xué)模型和蝕除顆粒運(yùn)動(dòng)的數(shù)學(xué)模型，利用Fluent有限元軟件建立其仿真模型進(jìn)行仿真分析，并進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。研究結(jié)果表明:底面加工間隙、工具電極轉(zhuǎn)速以及入口壓力增加時(shí)，間隙流場(chǎng)速度、壓力梯度變大，蝕除產(chǎn)物更容易排出，加工效率更高;蝕除顆粒在加工間隙中的分布不均勻，在底面間隙兩側(cè)拐角處各存在一個(gè)蝕除顆粒富集區(qū)，富集區(qū)更容易發(fā)生二次放電，使工具電極邊緣變成鈍圓;工

3、具電極旋轉(zhuǎn)能夠增強(qiáng)蝕除顆粒的排出效果，減少短路現(xiàn)象發(fā)生的概率，增加工件材料去除率，降低加工表面粗糙度;隨著工具電極轉(zhuǎn)速的增加，工具電極損耗增大，而工件材料去除率變化不明顯。
　　 建立超聲振動(dòng)作用下中心沖液式電火花銑削加工間隙流場(chǎng)動(dòng)力學(xué)基本方程，推導(dǎo)出間隙流場(chǎng)X和Y方向的壓力變化方程，建立其仿真模型進(jìn)行仿真分析，并進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。研究結(jié)果表明:在超聲振動(dòng)作用下，加工間隙中的工作液介質(zhì)沿X和Y方向超聲頻周期性變化的壓力能夠增強(qiáng)空穴作

4、用，促進(jìn)工作液介質(zhì)循環(huán)，減少短路和電弧放電，提高加工過(guò)程穩(wěn)定性和加工效率，進(jìn)而提高工件材料去除率，同時(shí)能夠降低火花放電凹坑深度，使工件加工表面的熔融金屬鋪展得更均勻，降低工件加工表面粗糙度。超聲振動(dòng)使間隙流場(chǎng)蝕除顆粒分布濃度降低并且分布更加均勻，使蝕除顆粒一直處于運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，提高加工過(guò)程穩(wěn)定性，減少工具電極損耗。
　　 建立浸液式、中心沖液+浸液式電火花銑削加工間隙流場(chǎng)數(shù)學(xué)模型及仿真模型，并進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。研究結(jié)果表明:兩種電火花銑

5、削加工間隙流場(chǎng)都存在蝕除顆粒富集區(qū);工具電極旋轉(zhuǎn)能夠提高加工效率;隨著工具電極轉(zhuǎn)速的增加，工具電極損耗增加，而工件材料去除率略微增加;工具電極施加超聲振動(dòng)能夠提高工件材料去除率，降低工具電極損耗，進(jìn)而降低相對(duì)電極損耗;工具電極施加超聲振動(dòng)后，中心沖液+浸液式電火花銑削加工表面粗糙度減小，而浸液式增大。
　　 對(duì)三種不同沖液方式的電火花銑削間隙流場(chǎng)進(jìn)行仿真分析和實(shí)驗(yàn)研究，結(jié)果表明:中心沖液式電火花銑削加工工件材料去除率最高，其次是