ECDM與HSPECM復合銑削工藝及相關技術研究.pdf

1、高頻、窄脈沖電化學加工（HSPECM）以其特殊的物理、化學特性，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加工具有加工精度高、加工穩(wěn)定性好等優(yōu)點，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域受到很大重視，具有十分廣闊的應用前景。
　　雖然電化學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。電火花加工雖能達到很高的成型精度，但其加工速度較低；電化學加工雖能獲得較高

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加工和電火花加工的優(yōu)點有機結合起來的加工方法，這就是電化學電火花復合加工（ECDM）。由于將兩種加工方法結合在一起，揚長避短，互相補充，因而具有獨特的工藝性和更好的加工效果。
　　加工機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。為此，首先利用在電解液中的放電理論及相關模型，以電化學電火花復合加工過程中的各個階段為出發(fā)點對其加工機理進行了分析研究。又通過研究EC

3、DM的表面特征，發(fā)現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。通過實驗研究，了解了ECDM的基本規(guī)律，對實驗現象進行了深入的分析與總結。研究表明，ECDM作為一種將ECM與EDM兩種加工方法結合在一起的新的加工方法，能夠克服EDM與ECM的相對不足，并且易于實現生產實用化。
　　利用正交試驗法設計試驗，通過對影響高頻窄脈沖電化學加

4、工精度的各種加工因素進行分析，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據采用回歸分析方法進行分析，最終得到加工工藝參數對加工精度的回歸方程。對得到的回歸方程進行了顯著性檢驗，檢驗結果證明，無論是回歸方程本身還是回歸系數都是高度顯著的，證明了回歸方程的可信性。進行了加工工藝試驗，總結了工藝規(guī)律；并以此規(guī)律，嘗試著進行微小孔與電化學銑削的加工實驗。
　　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)定進行的可靠保證，并且還能提高加工效率，降低能耗。本文設計了一種針對ECDM特點的節(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。控制系統(tǒng)可以在非正常放電發(fā)生時及時地調整加工參數以使放電恢復正常并保護工件免受損傷。針對HSPECM加工間隙簡化模型分析的基礎上，提出了通過對加工電流平均值進行采樣并計算其方差進而獲得加工間隙和加工狀態(tài)的方案，設計了間隙平均電流的檢

6、測電路，并根據極間電流檢測的結果制定了相應的伺服控制策略，解決了加工間隙的在線實時測控和加工穩(wěn)定性問題。
　　利用ECDM技術來進行三維結構的銑削制造是ECDM技術的一大發(fā)展趨勢。但是電極的損耗補償與CAD/CAM技術一直制約著ECDM技術的進一步發(fā)展與應用，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過程中電極損耗現象的分析，結合快速原型制造中的分層制造概