基于疊片電極的高速電弧放電加工工藝研究.pdf

1、在航空航天領(lǐng)域，越來(lái)越多的新型材料得到廣泛應(yīng)用，典型材料有鎳基高溫合金、金屬基復(fù)合材料、鈦合金等。這些材料普遍具有難切削的特點(diǎn)，給傳統(tǒng)的切削加工方式帶來(lái)了嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。而我國(guó)新一代大推力重載火箭所采用的閉式整體渦輪葉盤的尺寸顯著增大，這對(duì)加工能力和成本都提出了更高的要求。高速電弧放電加工是一種新型的高效放電加工技術(shù)，在繼承電加工技術(shù)不受工件硬度影響的優(yōu)勢(shì)的同時(shí)，又充分利用了電弧的大能量來(lái)提高材料去除率，實(shí)現(xiàn)了難切削導(dǎo)電材料的高效加工，因此

2、在難切削材料半封閉空間特征的高效粗加工方面有很好的潛力。
　　根據(jù)加工對(duì)象和要求的不同，高速電弧放電加工電極可分為旋轉(zhuǎn)電極和成形電極。旋轉(zhuǎn)電極主要用于實(shí)現(xiàn)開(kāi)放空間特征的類銑削式加工，而典型的成形電極如集束電極和一體成形電極主要用于特定的開(kāi)式輪廓特征的加工，以上兩種類型的電極均無(wú)法實(shí)現(xiàn)閉式渦輪葉盤的加工。為解決此問(wèn)題，本文提出了基于疊片電極的高速電弧放電加工，實(shí)現(xiàn)了閉式整體葉盤流道的多軸聯(lián)動(dòng)沉入式成形加工，在400 A電流條件下可以

3、達(dá)到6,988 mm3/min的材料去除率，驗(yàn)證了BEAM在半封閉空間加工方面的能力。
　　高速電弧放電加工的核心機(jī)制是流體動(dòng)力斷弧，在加工過(guò)程中要保證持續(xù)的高速?zèng)_液，采用疊片電極形式的目的就在于內(nèi)部的沖液流道可以依據(jù)電極的外形設(shè)計(jì)成彎曲的形狀。本文提出了一套完整的疊片電極設(shè)計(jì)理論，主要包括電極外形、裝夾部分和內(nèi)部流道容腔的設(shè)計(jì)。進(jìn)而采用石墨加工中心銑削結(jié)合線切割作為疊片電極的加工方法，完成了CAM電極制備。
　　本文利用C

4、OMSOL Multiphysics多物理場(chǎng)仿真軟件對(duì)疊片電極內(nèi)部沖液流場(chǎng)進(jìn)行了仿真分析。在特定的入口流體速度及出口壓力情況下，得到其內(nèi)部流場(chǎng)區(qū)域的速度及壓力分布圖，結(jié)果顯示工作液在經(jīng)過(guò)疊片電極之后，流速?gòu)娜肟诘?.0 m/s到出口位置提升至了最大為21.2 m/s，足以保障流體動(dòng)力斷弧機(jī)制的有效作用，從而實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定高效的加工。
　　本文通過(guò)工藝實(shí)驗(yàn)來(lái)研究疊片電極應(yīng)用于高速電弧放電加工的可行性與工藝性能。搭建實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，設(shè)計(jì)并實(shí)施了三