混粉準(zhǔn)干式電火花加工技術(shù)研究.pdf

1、近年來隨著一些傳統(tǒng)加工技術(shù)不斷發(fā)展，在一些難加工材料加工領(lǐng)域表現(xiàn)出加工效率高的優(yōu)勢，電火花加工技術(shù)受到嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)，發(fā)展高效、高精度、高柔性的電火花加工技術(shù)成為迫在眉睫的任務(wù)。
　　 本文提出一種混粉準(zhǔn)干式電火花加工技術(shù)，其加工介質(zhì)是氣、液、固三相流混合物。先在液體添加一定數(shù)量的微細(xì)粉末，微細(xì)粉末可為導(dǎo)體或半導(dǎo)體，由攪拌裝置將其攪拌均勻，再由微量潤滑裝置將固、液混合物與氣體混合，形成氣、液、固三相流工作介質(zhì)。加工時氣、液、固三相流

2、混合物經(jīng)管狀電極噴向工件，脈沖電源兩個輸出端分別與工件和管狀工具電極相聯(lián)接，主軸頭帶動工具電極旋轉(zhuǎn)，控制系統(tǒng)使工具電極與工件保持在一個很小的間隙。通過改變工具電極與工件之間的相對運動位置，可加工出各種復(fù)雜的型面。
　　 在混粉準(zhǔn)干式電火花放電加工過程中，一次火花放電過程可分為電離、擊穿放電、排除電蝕物及消電離四個階段。極間電場建立后，絕緣介質(zhì)電離分解成電子和正離子，當(dāng)電場強度超過臨界電場強度時，在電場力的作用下電子高速奔向陽極，

3、正離子奔向陰極，在極短的時間內(nèi)介質(zhì)被擊穿，形成工具電極-微粒-工件之間的串聯(lián)放電，形成放電通道，一部分金屬達(dá)處于熔融狀態(tài)，一部分金屬氣化蒸發(fā)，在爆炸力和高壓氣體作用下，電蝕產(chǎn)物被排出放電間隙，在三相流介質(zhì)的冷卻作用下電蝕產(chǎn)物凝固成細(xì)小的顆粒，而工件表面則形成放電凹坑，脈沖放電結(jié)束后，兩極間介質(zhì)消電離，恢復(fù)絕緣?；旆蹨?zhǔn)干式電火花的材料去除機理方式包括：熔化和氣化、氧化、剝落。由于放電通道是高溫、高壓的電離氣體，其作用區(qū)內(nèi)的工件和工具電極表

4、面金屬會很快熔化，甚至氣化蒸發(fā)；由于空氣中有氧氣，在加工時的發(fā)生氧化反應(yīng)，從而加速材料去除；當(dāng)加工硬脆材料時，材料表面的剝落現(xiàn)象也會起到材料去除作用。液滴或微細(xì)粉末可大幅度降低極間耐壓，其中微細(xì)粉末的作用更加明顯，粉末介質(zhì)球被極化后，球面出現(xiàn)束縛電荷，束縛電荷在球內(nèi)產(chǎn)生的電場與外電場方向相反，束縛電荷在球外產(chǎn)生的電場并非都與外電場平行，實際電場就會偏離原來的均勻電場，從而使極間電場發(fā)生畸變，與準(zhǔn)干式電火花加工和氣中放電加工相比，混粉準(zhǔn)干

5、式電火花加工技術(shù)的放電間隙最大。
　　 混粉準(zhǔn)干式電火花銑削加工時，增大脈沖寬度、峰值電流、分層厚度及工具電極伺服速度，材料去除率及表面粗糙度隨之增大；增大脈沖間隙材料去除率會降低，表面粗糙度有所降低；增大空氣壓力，材料去除率增加、表面粗糙度降低；增加粉末濃度或增加固液混合物流量均能使材料去除率增高，表面粗糙度降低。電極損耗隨脈沖寬度增大而減小，在大脈沖寬度條件下電極損耗可接近于零。隨著峰值電流的增加，電極損耗會增加。氣中放電加

6、工、準(zhǔn)干式電火花加工、混粉準(zhǔn)干式電火花加工的材料去除率依次增加，表面粗糙度依次降低。與氣中放電相比，由于氣、液、固三相流介質(zhì)電火花加工放電間隙得到了明顯的提高，使電蝕產(chǎn)物容易排出，減少了短路發(fā)生率和拉弧現(xiàn)象，加工過程更加穩(wěn)定，從而提高了材料去除率。由于放電間隙變大和粉末的放電分散作用，在工件表面形成淺平的放電蝕坑，放電凹坑邊緣光滑，氣、液、固三相流介質(zhì)冷卻效果好，使加工過程中產(chǎn)生的電蝕產(chǎn)物得到及時有效的冷卻，從而減少了粘結(jié)現(xiàn)象，降低了工

7、件表面粗糙度。
　　 加工硬質(zhì)合金過程中，過大的脈沖寬度和過長時間持續(xù)的電流作用都會使其表面產(chǎn)生嚴(yán)重的網(wǎng)狀裂紋。實驗證明為提高加工速度而采用大脈寬、大電流的加工是不可取的，粗加工應(yīng)采用窄脈寬高峰值電流，短促的瞬時高溫會使加工表面熱影響層較淺，減少裂紋，精加工宜選用窄脈寬小電流以減少裂紋。在混粉準(zhǔn)干式電火花加工過程中導(dǎo)致工件表面裂紋的主要原因是熱沖擊載荷的作用，同時和材料的屬性也密切相關(guān)。
　　 用有限元技術(shù)仿真了混粉準(zhǔn)干

8、式電火花加工單脈沖放電過程。在放電點中心附近溫度最高，隨著徑向距離和軸向距離的增加溫度會逐漸降低。應(yīng)力成分中徑向應(yīng)力和軸向應(yīng)力占主導(dǎo)地位。徑向應(yīng)力始終是負(fù)值，即其為壓應(yīng)力，軸向應(yīng)力隨著徑向距離的增大從壓應(yīng)力轉(zhuǎn)換成拉應(yīng)力，這種拉壓變換的應(yīng)力能導(dǎo)致表面缺陷。
　　 提出了一種用多種群遺傳算法優(yōu)化神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的模型，編碼串由網(wǎng)絡(luò)隱層神經(jīng)元數(shù)信息、網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練次數(shù)信息及收斂誤差信息構(gòu)成，目標(biāo)函數(shù)是訓(xùn)練數(shù)據(jù)相對誤差與檢測數(shù)據(jù)相對誤差加權(quán)和，經(jīng)