削边电极微小深孔微细电火花加工研究

摘要

现代机械制造业不断发展，传统机械加工越来越难以满足其精密及超精密加工的要求。电火花加工技术日渐成熟，成本较低而且加工简单，采用非接触加工方式在难加工材料微小孔加工方面优势明显，但是电火花放电过程复杂，实际加工效率远低于理论值，工件质量不能满足，而且微小深孔加工要求极高，使得它的加工制造比一般的深孔更加困难，因此对微小深孔和电火花加工进行综合研究具有重要意义。 微小深孔电火花加工过程放电间隙小，电蚀产物不易排出；虽然电火花加工过程中没有机械接触，但是放电产生的反作用力可导致长细的电极发生弯曲，电极的弯曲随着电极长度的增加而增加，影响微小深孔的精度和电火花加工过程的正常进行。本文针对上述问题进行分析研究。首先，从普通圆柱电极和削边电极分别在同心与偏心两种不同状态出发，根据流体动力学方程分析了工作液的流速、流态以及流量等特性；其次，针对微小深孔电火花加工过程中电极采用非接触加工方式这一特点，根据流体楔效应分析削边电极与普通圆柱电极加工过程中的运动状态，通过数值分析方法计算得出工作液压力随各参数的变化规律，利用Fluent软件进行流体仿真，仿真结果与工作液流体压力的计算结果变化规律相吻合，论文根据流体楔效应原理设计具有自定心、自导向以及自纠偏功能的楔形削边电极；再次，对微小深孔微细电火花加工条件进行研究，为选择试验方案与设计提供理论依据；最后，进行微小深孔微细电火花试验，研究削边电极与普通圆柱电极在微小深孔电火花加工过程中加工效率、微小深孔的孔径变化以及电极的形貌特征变化等，试验结果表明，削边电极在微小深孔电火花加工过程中，可以提高加工效率，但其棱边受到损耗会变成锥状。因此，削边电极适用于重在提高加工效率的场合。

目录

声明

1 绪论

1.1 课题来源

1.2 课题背景及研究意义

1.3 电火花加工简介

1.4 电火花加工研究现状

1.5 电火花加工存在的问题

1.6 主要研究内容

2 工作液流体特性研究

2.1 工作液流体动力学

2.1.1 工作液流量与平均流速

2.1.2 工作液流动连续性方程

2.1.3 工作液伯努利方程

2.1.4 工作液动量方程

2.2 电极中孔工作液特性

2.2.1 工作液流态

2.2.2 工作液运动特性

2.2.3 工作液沿程压力损失

2.3 加工间隙工作液特性

2.3.1 电极与小孔同心工作液特性

2.3.2 电极与小孔偏心工作液特性

2.3.3 削边电极工作液特性

2.4 本章小结

3 工作液流体压力研究

3.1 工作液流体压力计算

3.1.1 收敛间隙工作液楔效应

3.1.2 工作液流体压力微分方程

3.1.3 最大压力位置间隙

3.1.4 极坐标下工作液压力计算

3.2电极工作液流体压力研究

3.2.1 电极作用力分析

3.2.2 数学模型的建立

3.2.3 电极工作液流体压力计算

3.2.4 工作液压力随各参数的变化规律

3.3 电极流体压力仿真研究

3.3.1 软件介绍

3.3.2 Gambit建模与网格划分

3.3.3 Fluent仿真

3.4 削边电极工作液流体压力研究

3.4.1 削边电极作用力分析

3.4.2 数学模型的建立

3.4.3 多削边结构

3.5楔形削边电极

3.5.1 楔形削边结构

3.5.2 楔形削边电极自定心自纠偏

3.5.3 三楔形电极数学模型

3.5.4 三楔形电极流体仿真

3.6 本章小结

4 微细电火花加工研究

4.1 实现条件

4.2 放电间隙

4.3 工具电极

4.3.1 工具电极材料

4.3.2 工具电极制作

4.4 工作液

4.5 本章小结

5 微小深孔电火花加工试验

5.1 试验方案

5.2 试验设备

5.2.1 DK703电火花高速穿孔机

5.2.2 普通电极及削边电极

5.2.3 加工工件

5.3 电火花加工试验

5.4 结果分析

5.5 本章小结

6 总结与展望

6.1 总结

6.2 展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文及所取得的研究成果

致谢