喷雾电火花铣削加工的能量分配与材料蚀除模型

摘要

针对喷雾电火花铣削加工(Electrical discharge milling,ED-milling)建立电蚀坑形成过程的热-流耦合模型,并改进电火花加工中放电能量在阴极及阳极分配系数的判断方法来为所建立的蚀除模型提供边界条件。此外,通过试验得到不同放电参数下的电蚀坑半径,并对蚀坑半径随脉宽和电流变化的规律采用最小二乘法进行拟合作为等离子体扩张方程。基于材料蚀除的热-流耦合二维模型,应用仿真-试验比对的方法得到雾中电火花铣削加工时放电能量在正极的分配系数近似为0.29,负极分配系数约为0.025。根据相关加工参数及所建立的模型,对喷雾电火花加工的电蚀坑尺寸进行计算并与试验测量结果进行对比,两者误差约在8%,证明该模型是可信的。通过对比试验和分析结果,可知喷雾电火花铣削加工中放电通道中的能量分配在阳极的比例远大于阴极,从而揭示了在雾中电火花加工中工件接正极时材料去除率更高的原因。通过所建立的阴、阳极的蚀除模型,用于对喷雾电火花加工的材料去除率、表面粗糙度等进行推导和预测,从而优化工艺参数并减少加工成本。此外,所建立的模型可进一步扩展应用到液中、气中等多种电火花加工(Electrical discharge machining,EDM)中,并为EDM加工机理的研究提供了一种可行的方法。