高转速微细电火花铣削加工电极损耗及极间放电现象研究

摘要

高新技术飞速发展，人们对微细零件需求日益增多，给微细电火花加工技术带来了新的发展机遇，但加工尺度的微细化引起放电状态不稳定、加工效率低、电极损耗严重等难以克服的问题，制约了微细电火花加工技术的发展。基于非接触给电的高转速微细电火花铣削加工技术，能够实现上万转以上的电极转速，可以有效改善极间放电状态，提高加工效率，降低电极损耗，这对于促进微细电火花加工的实用化，拓展其应用领域具有非常重要的理论意义和应用价值。
　　本文在分析非接触给电微细电火花铣削加工原理的基础上，搭建了非接触给电高转速微细电火花铣削加工实验装置，包括高速主轴模块、放电状态检测电路、高频脉冲电源等，最终实现了稳定的微细电火花加工，为进行非接触给电高转速微细电火花铣削加工工艺实验奠定了硬件基础。通过建立非接触给电微细电火花加工放电等效电路模型，在电路仿真软件Multisim中对极间放电状态进行了电路仿真。通过仿真，分析了示波器阻抗对极间电压的影响，并观察了非接触检测对极间不同放电状态的反应情况，最后对放电过程进行了分析，以上仿真为极间放电状态的非接触检测提供了理论基础。对非接触给电微细电火花块电极磨削加工进行了研究，通过分析工具电极在主轴上的安装误差，确定了为消除电极偏心需要去除的最小磨削量，并对非接触给电微细电火花加工的微细电极的制作极限进行研究，最终加工出直径Φ12μm，长度1250μm、长径比大于100的微细电极。对非接触给电微细电火花加工特性进行了实验研究，通过微小孔工艺实验，分析了主轴转速对材料去除率、电极损耗、形状精度的影响，研究发现，主轴转速60000rpm时的材料去除率是1000rpm的6.5倍，同时电极相对损耗率降低了7％左右。分别对底面放电分层铣削与侧面放电铣削加工电极损耗进行了实验研究，提高主轴转速有利于放电点的分散，可以起到降低电极损耗，同时可以获得更好的表面质量。底面分层铣削加工主轴转速为60000rpm时，加工表面粗糙度相对1000rpm下降了18.7%。

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第1章 绪 论

1.1课题背景

1.2国内外相关领域的研究现状

1.3课题来源及研究的目的和意义

1.4课题主要研究内容

第2章 非接触给电微细电火花铣削加工原理及实验装置设计

2.1非接触给电微细电火花铣削加工原理

2.2非接触给电微细电火花铣削加工实验装置搭建

2.3非接触给电微细电火花加工的实现

2.4本章小结

第3章 非接触给电微细电火花加工极间放电状态仿真研究

3.1非接触给电微细电火花加工极间开路电压波形仿真研究

3.2非接触检测极间开路及短路电压波形仿真研究

3.3非接触给电微细电火花加工放电电压波形仿真研究

3.4本章小结

第4章 高转速微细电火花块电极磨削加工

4.1微细电极在线制作方法

4.2非接触给电工具电极的安装误差分析

4.3非接触给电块电极磨削加工

4.4本章小结

第5章 高转速微细电火花铣削加工特性实验研究

5.1主轴高速旋转对极间放电的影响分析

5.2高转速微小孔加工特性研究

5.3高转速微细电火花铣削加工实验研究

5.4微型字母铣削加工

5.5本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果

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