超聲復(fù)合電火花加工系統(tǒng)分析及試驗(yàn)研究.pdf

1、本文概述了微細(xì)超聲加工、微細(xì)電火花加工和超聲復(fù)合電火花加工在國(guó)內(nèi)外的研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)，分析了這三種微細(xì)加工方法的加工機(jī)理和加工特點(diǎn)，分析并優(yōu)化了超聲振動(dòng)系統(tǒng)的特性，設(shè)計(jì)、制作超聲復(fù)合電火花加工工具電極，進(jìn)行了微細(xì)超聲復(fù)合電火花加工試驗(yàn)，為微細(xì)加工技術(shù)開發(fā)出以超聲頻振動(dòng)調(diào)制火花放電加工的新工藝。
　　 構(gòu)造了超聲復(fù)合電火花加工系統(tǒng)，選用具有自動(dòng)反饋功能，可跟蹤超聲振動(dòng)系統(tǒng)實(shí)時(shí)頻率變化的數(shù)字超聲裝置，保證超聲裝置的激振頻率始終在系

2、統(tǒng)的共振頻率點(diǎn)，即電極工具端面始終處于共振，即最大振幅狀態(tài)；采用壓電換能器，較傳統(tǒng)磁致伸縮換能器具有更穩(wěn)定的性能，且體積緊湊，加工過程中無磁滯效應(yīng)帶來的溫升，系統(tǒng)性能更穩(wěn)定，使用方便；采用磁懸浮張力可微細(xì)調(diào)節(jié)的蠕動(dòng)工作臺(tái)進(jìn)給裝置，可保證加工中工具電極與工件之間恒定工作壓力。
　　 設(shè)計(jì)、改進(jìn)超聲頻同步電源斬波器，用此斬波器對(duì)放電加工電源進(jìn)行超聲頻斬波，得到超聲放電同步高頻脈沖電壓；同時(shí)采用精密、高速激光微位移傳感器直接測(cè)量工具電

3、極端面超聲頻振動(dòng)位移，通過調(diào)制轉(zhuǎn)換電路，進(jìn)行火花電源超聲頻同步斬波，通過兩種同步方法的測(cè)試比較，驗(yàn)證采用斬波器斬波與激光微位移傳感器斬波，超聲頻振動(dòng)位移頻率、相位與得到的放電斬波脈沖頻率、相位一致性很好，因此采用超聲頻同步電源斬波器來進(jìn)行超聲復(fù)合同步電火花加工可以達(dá)到用激光微位移傳感來測(cè)量、處理與放電斬波的同樣效果，由于精密、高速激光微位移傳感器價(jià)格很高(8000美元以上)，此方法可大大減少系統(tǒng)的研制成本，此同步快速斬波電源已申請(qǐng)發(fā)明專

4、利。
　　 對(duì)超聲振動(dòng)系統(tǒng)運(yùn)用ANSYS軟件工具進(jìn)行優(yōu)化分析、探討。對(duì)超聲變幅桿進(jìn)行參數(shù)計(jì)算和動(dòng)力學(xué)分析。在模態(tài)分析中，得到各自的固有頻率；在諧響應(yīng)分析中，得到在各自的固有頻率下的動(dòng)態(tài)響應(yīng)，進(jìn)而得到變幅桿的位移節(jié)點(diǎn)、放大系數(shù)和極大應(yīng)變點(diǎn)，并且與解析值相比較，結(jié)果證明兩者之間基本一致，為超聲變幅桿的設(shè)計(jì)建立理論基礎(chǔ)。進(jìn)行變幅桿的設(shè)計(jì)、制作，使用連接工具頭電極的圓錐形、指數(shù)形、階梯形三種變幅桿進(jìn)行設(shè)計(jì)和仿真。先將其進(jìn)行參數(shù)計(jì)算，得到

5、各自的最理想長(zhǎng)度。然后將其進(jìn)行動(dòng)力學(xué)分析，得到變幅桿的放大系數(shù)，位移節(jié)點(diǎn)和極大應(yīng)變點(diǎn)，根據(jù)分析結(jié)果進(jìn)行合理的修正。用三種類型變幅桿進(jìn)行激光微位移傳感器檢測(cè)各自端面共振的振幅，其結(jié)果與動(dòng)力學(xué)分析基本一致；并且指數(shù)形變幅桿加工的穩(wěn)定性好。
　　 本文通過試驗(yàn)、測(cè)量，驗(yàn)證了超聲加工功率與電極端面共振振幅正相關(guān)的規(guī)律；試驗(yàn)了不同材料的超聲加工試驗(yàn)，進(jìn)行加工結(jié)果對(duì)比、分析；進(jìn)行了多參數(shù)超聲復(fù)合電火花同步加工試驗(yàn)，將超聲復(fù)合電火花同步加工分