非导电工程陶瓷高效电火花磨削技术及机理研究

摘要

本文对非导电工程陶瓷高效电火花磨削技术及机理进行了研究。文章设计出了非导电工程陶瓷双电极同步伺服电火花磨削机床，详细介绍了薄片电极伺服进给机构等关键部件的结构组成和设计原理。薄片电极伺服进给机构具有恒张力自动送带与退带功能，可以保持稳定的放电间隙，使加工过程稳定持续地进行。针对该加工技术的特殊要求和传统电阻限流脉冲电源电能利用率低等问题，采用新型拓扑结构和控制策略研制出了调压式节能脉冲电源。该电源具有自适应调压、等电流脉宽及独立电气特性，取消了耗能严重的限流电阻，可提高电能利用率2倍左右，且减小了电源体积。采用带反馈的脉宽调制技术，研制出了片电极伺服机构直流电机控制系统，可使电火花加工过程稳定持续地进行。利用三相交-直-交变频调速与计算机控制技术，研制出了磨轮主轴的交流变频调速控制系统。对非导电工程陶瓷电火花磨削特性和工艺规律进行了实验研究，给出了电源的脉宽、脉间、峰值电压、峰值电流、进给速度、磨轮转速和工作液等对材料去除率和加工表面质量的影响规律关系。设计了非导电工程陶瓷单脉冲尖电极放电蚀除实验装置，研究了单脉冲放电的材料蚀除机理，总结出了相应的规律关系。

目录

文摘

英文文摘

独创性声明及关于论文使用授权的说明

论文创新点摘要

第1章绪论

1.1课题的来源及意义

1.2非导电工程陶瓷材料及应用

1.2.1非导电工程陶瓷材料

1.2.2工程陶瓷材料的主要应用领域

1.3非导电工程陶瓷材料加工现状

1.3.1磨削加工技术

1.3.2激光加工

1.3.3超声波加工

1.3.4等离子弧切割

1.3.5其它复合加工方法

1.3.6电加工技术

1.4本文的研究目的及研究内容

1.4.1研究目的

1.4.2研究内容

第2章新工艺的提出及片电极送进装置设计

2.1加工原理

2.2片电极送进特性分析

2.3系统组成

2.4工艺特点

2.5片电极送进装置的设计

2.5.1片电极送进装置的设计要求

2.5.2片电极送进装置的结构设计与组成

2.5.3薄片电极送进装置的工作原理

第3章非导电工程陶瓷电火花磨削高效节能脉冲电源的研制

3.1调压式节能脉冲电源的设计原理及控制策略研究

3.1.1调压式节能脉冲电源的工作原理

3.1.2调压式节能脉冲电源的控制策略

3.2调压式节能脉冲电源DC/DC变换器设计

3.2.1半桥DC/DC变换器工作原理

3.2.2调压式节能脉冲电源主电路参数设计

3.2.3 PWM脉宽控制电路及参数设计

3.2.4驱动及保护电路设计

3.3调压式节能脉冲电源的绿色化设计

3.3.1电火花加工脉冲电源绿色化的设计内容

3.3.2有源功率因数校正器的设计

3.3.3调压式节能脉冲电源的电磁兼容设计

第4章非导电工程陶瓷电火花磨削伺服与调速控制系统研究

4.1片电极直流伺服电动机控制系统的研制

4.1.1伺服控制系统的组成及工作原理

4.1.2 PWM脉宽调制控制电路的设计

4.1.3三角波发生电路的设计

4.1.4驱动保护电路的设计

4.1.5电压反馈电路的设计

4.1.6放电检测电路的设计

4.1.7功率转换电路的设计

4.2电火花磨削主轴电机变频调速系统的研制

4.2.1变频调速系统的硬件电路设计

4.2.2变频调速系统的软件系统设计

4.2.3仿真实验结果与分析

第5章非导电工程陶电火花磨削工艺试验研究

5.1实验装置及条件

5.2实验结果及分析

5.2.1电参数的影响规律

5.2.2磨轮转速的影响规律

5.2.3片电极厚度的影响

5.2.4进给速度的影响规律

5.2.5工作液的影响规律

5.3结论

第6章非导电工程陶瓷电火花加工机理研究

6.1实验装置及条件

6.2放电间隙的研究

6.3放电蚀除坑大小的影响因素

6.3.1脉冲宽度

6.3.2峰值电压

6.3.3片电极厚度

6.3.4放电介质

6.4放电后电极形状分析

6.5单脉冲尖端放电蚀除坑形貌分析

6.6结论

第7章结论

参考文献

附录

致谢

个人简历、在学期间的研究成果