混粉電火花加工放電機(jī)理及工藝研究.pdf

1、加工精密化是電火花加工技術(shù)的一個(gè)重要發(fā)展方向，混粉電火花加工技術(shù)則是實(shí)現(xiàn)精密電火花加工的一項(xiàng)有效手段。該項(xiàng)技術(shù)是在工作液中添加微細(xì)粉末參與火花放電，從而有效改善加工表面質(zhì)量，降低表面粗糙度，實(shí)現(xiàn)大面積光整加工，在模具制造行業(yè)具有廣闊的應(yīng)用前景。由于混粉電火花加工技術(shù)與普通電火花加工技術(shù)的最大區(qū)別是在工作液中添加微細(xì)粉末，粉末的存在對(duì)加工效果有重要的影響，因此研究粉末參與放電對(duì)加工過程的影響，對(duì)提高混粉電火花加工表面質(zhì)量，推廣混粉電火花加

2、工技術(shù)的應(yīng)用具有重要意義。但是，由于粉末增加了放電過程的復(fù)雜性，增大了混粉電火花加工放電機(jī)理和工藝研究的難度，因此該項(xiàng)技術(shù)尚未獲得大范圍推廣應(yīng)用。本文在查閱國內(nèi)外大量的文獻(xiàn)資料的基礎(chǔ)上，通過一系列普通電火花加工與混粉電火花加工的對(duì)比實(shí)驗(yàn)，采用實(shí)驗(yàn)研究與理論分析相結(jié)合的方式，對(duì)混粉電火花加工機(jī)理、工藝特性和數(shù)學(xué)模型的研究做了進(jìn)一步深入的探索。 本文對(duì)混粉電火花加工放電機(jī)理進(jìn)行了深入研究。在總結(jié)碰撞游離理論、氣泡擊穿理論和雜質(zhì)擊穿理

3、論三種電介質(zhì)擊穿理論的基礎(chǔ)上，從載流子的角度分析了混粉電火花加工的單次脈沖放電過程，并在此基礎(chǔ)上，提出了以單次抬刀為單位的多次脈沖放電的物理模型，認(rèn)為在單次抬刀周期內(nèi)，參與放電的載流子與放電后放電痕的尺寸在每次脈沖放電中各不相同。觀察加工表面微觀形貌，證實(shí)了該物理模型的適用性。并在此模型的基礎(chǔ)上，從分子鍵能的角度對(duì)兩種電火花加工極間電容和放電間隙進(jìn)行對(duì)比分析；引入熵的概念，從熱力學(xué)的角度分析了放電通道位形隨脈沖寬度和峰值電流的變化情況，

4、解釋了混粉電火花加工可以改變工件加工表面性能的機(jī)理，并利用掃描電鏡和電子探針對(duì)混粉電火花加工后工件表面層成分進(jìn)行了檢測，證實(shí)了粉末參與放電以固溶體的形式存在于加工表面，影響加工表面性能。 本文分析了混粉電火花加工中主要電參數(shù)與非電參數(shù)對(duì)工藝指標(biāo)的影響。分析了峰值電流、脈沖寬度、脈沖間隔和加工極性等主要電參數(shù)，以及工作介質(zhì)、加工面積、電極平動(dòng)量、工件材料和工具材料、抬刀高度和抬刀頻率、沖抽油壓力和加工時(shí)間等非電參數(shù)對(duì)表面粗糙度、加

5、工速度、電極損耗率等加工指標(biāo)的單因素影響。以峰值電流、脈沖寬度、空載電壓、伺服電壓、加工面積等參數(shù)作為實(shí)驗(yàn)的5個(gè)因素，對(duì)普通電火花加工和混粉電火花加工進(jìn)行正交實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)。并通過對(duì)常規(guī)電火花加工、混硅粉、混鋁粉電火花加工實(shí)驗(yàn)的三個(gè)加工指標(biāo)——加工時(shí)間、表面粗糙度和電極損耗的極差的對(duì)比分析，分別得出了各因素對(duì)加工指標(biāo)影響程度，對(duì)比分析了不同加工極性和不同工作液中，各參數(shù)對(duì)加工指標(biāo)的交互影響程度，并分析了原因。 本文對(duì)混粉電火花加工建立

6、數(shù)學(xué)模型。在實(shí)際加工中，由于粉末的加入使放電間隙變大，這使得混粉電火花加工的尺寸精度難以控制，因此首先對(duì)影響混粉電火花加工表面尺寸精度的重要因素——過切量進(jìn)行理論和實(shí)驗(yàn)分析，詳細(xì)闡述了過切量的形成原因，并在實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，利用三元線性回歸的方法，建立了兩種電火花加工深度上的加工余量的經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ?，用于指?dǎo)電火花加工。數(shù)學(xué)模型的建立是對(duì)混粉電火花加工放電機(jī)理研究的有效補(bǔ)充，對(duì)混粉電火花加工放電通道中各勢能場進(jìn)行分析，得出各個(gè)場的勢函數(shù)和帶電粒子