电极旋转电化学放电加工间隙内介质输送分析

微小孔是一类重要的结构,在航空工业、航天工业、微电子、汽车及医疗等行业有着广泛的应用。工具电极高速旋转电化学放电加工是根据电化学放电加工基本原理,应用高速旋转的工具电极在工件上进行电化学放电加工的方法。针对制造行业中广泛应用的金属微小孔结构,通过对螺旋工具电极高速旋转微小孔电化学放电加工间隙工作介质流场仿真,解释了螺旋工具电极高速旋转微小孔电化学放电加工间隙内工作介质输送机理。     

深小孔加工工具电极损耗研究

以减少深小孔加工工具电极损耗为目的,利用DK703数控电火花小孔加工机,对65Mn深小孔电火花放电加工展开试验研究,以加工工具电极损耗为研究对象,采用部分正交多项式回归设计方法,进行了回归试验,通过试验数据得出回归方程,并用极值分析的方法确定最优参数组合:当脉冲宽度为50μm,占空比为1,峰值电流为1档时,加工工具电极损耗是最小的,为8mm左右。本文的试验结果验证了该回归方程和参数优化合理。     

微细电火花分层铣削加工实验研究

电极损耗对工件加工质量的影响显著,为保证微细电火花铣削的加工精度,需要对工具电极给予合理补偿。基于倒圆锥形电极端面,采用定长补偿法模型,进行了微型槽电火花分层多道铣削实验,并在此基础上采用层间正交加工轨迹以及通过机器视觉技术采集到稳定加工后的电极端部图像,进而确定合理的轨迹重叠路径。实验结果表明,此电极补偿模型能够有效的对电极损耗进行补偿,并且正交轨迹加工方法使加工时间缩短了50%,残切去除明显,获得了良好的加工精度。采用超景深显微镜观察所加工的微型槽底截面的直线度很好,加工深度偏差在2μm左右。     

电火花加工几何精度的影响因素分析及其实验研究

首先分析了ＥＤＭ电火花加工中放电间隙和电极损伤等影响工件几何形状精度的因素,然后对加工面积、伺服参考电压和极间空载电压等影响电火花加工精度以及电极损耗和加工间隙的因素进行全面的研究,为进行ＥＤＭ加工中工件几何形状及加工精度数值仿真的研究提供了依据。     

精密高速走丝电火花线切割机研究与开发

对影响高速走丝线切割机加工精度的主要因素即电极丝空间形位变化与振动、放电间隙不均匀、电参数选择不当进行了理论分析和实验研究，提出了开发精密高速走丝线切割机的技术方案，研究开发了提高高速走丝线切割机加工质量的4项关键技术：新型恒张力机构、电极丝浮动限位器、模糊控制间隙伺服进给系统、带工艺参数库的CAD／CAM一体化自动编程系统，并将其应用于生产实际，取得了较好的效果。     

电火花钻削高精度盲孔实验研究

针对电火花加工中电极损耗问题, 提出轴向补偿电极损耗的钻孔方法, 利用黄铜和紫铜2种不同电极材料在超精密电火花加工机床(Sarix SX-200hpm)上, 对钛合金进行不同深度盲孔加工实验, 对比了该法与电极损耗无补偿加工的差异。结果表明,利用该方法加工的盲孔深度能接近预期深度,且紫铜电极加工的盲孔形貌更好。     

电极损耗分层预变形补偿方法

为了提高大损耗量条件下电火花成型加工(DEDM)的精度,提出一种基于初始形状预变形的电极损耗补偿方法.分析电极损耗预变形补偿基本原理,建立以相对体积损耗比为基础的电极损耗量模型.在非均匀有理B样条曲线(NURBS)三维表征的基础上进行电极曲面的离散;根据单次放电损耗量与总损耗量的线性关系,提出基于放电间隙的等损耗非均匀的分层补偿方法;构建基于平均曲率的偏移长度和基于伺服进给的偏移方向的计算模型,得出补偿矢量.结合能量法和遗传算法进行曲面光顺,并建立电极损耗的预变形补偿流程模型,计算电极的预变形形状.算例和实验结果表明,采用该方法补偿后的电火花成型加工产生的平均几何误差小于30μm,有助于实现精密加工.     

SiC/Al复合材料电火花加工间隙流场分析

为解决SiC/Al复合材料电火花加工蚀除产物排除不畅引起加工效率低、积炭等问题,以10%SiC/Al材料为研究对象,提出采用外冲液、内冲液两种供液方式,建立了电火花加工间隙流场模型,分别对加工间隙流场分布、蚀除产物浓度进行模拟仿真,研究了冲液压力、加工深度对材料去除率和电极相对损耗率的影响.进行试验验证,结果表明:采用内冲液方式蚀除产物排除效果较外冲液方式好,可显著提高加工效率和表面质量.增大冲液压力能有效的减少蚀除产物的堆积,提高了加工效率;加工深度越小,产物排除效果越好.     

电极丝前置式射流电解加工仿真及初步实验研究

射流电解加工技术在航天、仪器、电子和医疗设备等领域有着非常重要的意义,为改善传统射流电解加工,提高加工质量,文中提出了一种电极丝前置式射流电解加工技术. 该技术在传统射流电解基础上,将柔性电极丝前置伸出喷嘴,且利用高速射流液束将电极丝约束在其中,使电场相对于蚀除区域更集中,以期提高射流电解的定域性. 针对该技术的加工原理,利用COMSOL软件对加工过程的多物理场分布进行了仿真分析,搭建了实验平台并通过工艺实验验证其可行性. 研究结果表明:在相同条件下,相比于传统射流电解加工,电极丝前置式射流电解加工提高了加工效率,增大了凹坑的深径比,凹坑的内表面质量也有显著提高.     

基于ELID精密镜面磨削技术的外圆精加工工艺

为了探究外圆精加工的新途径,采用在线电解修整(electrolytic in-process dressing,ELID)精密镜面磨削技术,对外圆进行ELID精密超精密磨削实验.鉴于许多典型难加工材料的平面精密加工和高效加工是通过ELID精密镜面磨削技术解决的,通过改装机床工艺设备、优化工艺参数,得到当砂轮线速度为20 m/s、磨削深度为10μm、电极间隙为0.3 mm、电压为10 V、电流为1 A、占空比为2/3时,已加工表面的表面粗糙度为0.025μm,外圆磨削状态最佳,加工工件的表面质量最优.     

精密深孔加工技术的探索与研究

精密深孔加工是精密车削的重要组成部分。精密深孔加工时,特别当孔的直径较小而孔深较深时,加工就更困难,必须对切削刀具和加工工艺采取一系列措施,以改善可加工性。通过对深孔加工刀具深孔麻花钻、枪钻、喷射钻的结构特点、加工原理及加工优势等方面进行分析,在几个加工方法中进行试验与研究,结合零件实际,探索深孔加工方法。通过试验研究,总结出一套在带有深孔钻功能的数控车床上,用枪钻加工孔径范围Φ5-10mm,深径比15-30的深孔加工方法。     

管电极微细电火花铣削加工

提出了采用对轴向损耗不敏感的微细管电极进行微细电火花分层铣削的加工方法,并对管电极在加工过程中的损耗特性进行了理论分析。在此基础上,分别采用铜管电极和实心电极进行了微细电火花铣削加工实验。结果表明:采用中空结构的管电极不仅减小了铣削过程中电极端部的损耗半径,提高了加工精度,而且简化了微细电火花铣削的分层策略和电极损耗补偿策略。     

水下脉冲放电等离子体系统及其放电特性研究

采用Ar/O2混合气体作为放电气体,脉冲电源作为驱动电源以提高放电效率,采用微孔陶瓷电极以提高放电生成的活性物质的传质效果.通过最低激发电压分析和光谱诊断·OH、H2 O2、O3等活性物质生成情况,分析不同放电条件下的靛蓝染料降解特性,系统研究了该水下放电系统的放电特性.实验结果表明:该装置最低可实现2.1 kV的低电...     

在300—600MHz频率下测量固体材料的复介电系数

描述一个频率在300～600MHz、以被测样品为集中电容负载的同轴谐振腔。除负载间隙电容精密可调外,还具有一个以频率刻度的精密微调圆柱电容器。 介电系数由推动间隙电容的精密测微器在有、无样品时的读数变化来计算:损耗角正切是用变电容失谐法来获得。由于采用不接触电极的测量方法,能在一系列不同频率下对同一块样品进行测量。此外,也可用于薄膜材枓和大损耗材料的测量。 介电系数的测量误差为±1％,损耗角正切的测量误差为±(5％+0.15×10~(-4))。     

电火花加工单发临界放电间隙简化测量方法及相关实验研究

对单发临界放电间隙的测试方法进行了简化,分析了单发临界放电间隙对实际电火花加工产生的影响.同时,利用不同电参数进行单发放电实验,分析各参数对临界放电间隙的影响,并对其原因提出了理论解释,结果表明,随着各参数增加,单发临界放电间隙都会有不同程度地增大,这与实际加工间隙结果相符.     

皮焦级超微能电火花加工电源技术研究

为了解决长期困扰微细电火花加工的降低单脉冲放电能量难题,对RC脉冲电源放电特性进行了试验研究.通过一系列实验证实了RC脉冲电源放电时没有电火花维持电压现象,电火花加工可以在低于常规电火花维持电压的低电压下进行,此时的单脉冲放电能量最小可达2.5×10-12J,使微细电火花单脉冲放电能量由过去的微焦耳级剧降到皮焦耳级,为实现超微能的纳米尺度电火花加工奠定了基础.在此基础上设计了一种新型可控的RC脉冲电源,并使用该电源加工出了直径仅为Φ4.5μm的微轴和直径仅为Φ8μm的微孔.     

微细电火花线切割加工装置及应用

开发了一套微细电火花线切割加工装置.主要由精确可控微小放电能量的脉冲电源、加工状态在线检测与控制系统、基于压电陶瓷驱动的精密伺服控制系统和恒张力走丝系统等关键技术构成.利用直径为30μm的微细电极丝,加工出微小槽的最小宽度<38μm,表明放电间隙≤4μm,并且白层厚度<2μm,表面粗糙度Ra≤0.1μm.给出了微小齿轮以及各种各样的异型孔加工实例,证实该设备具有较广泛的实用性.     

多孔电极的制备及其在煤岩显微组分电浮选分离中的应用

为了提升煤岩显微组分的电浮选分离效果,采用氢气泡模板法在镍和铜电极表面进行了微孔构筑.采用扫描电子显微镜、接触角测量和气泡在线分析系统研究了电极表面孔结构和润湿性对电解氢气泡尺寸、浓度及上浮速度等的影响;在H型电浮选柱反应器中,以神府高惰质组烟煤为对象,考察了电解气泡特征对煤显微组分电浮选分离效果的影响规律.结果表明：经电沉积处理后,电极材料表面可形成孔径在3～70μm之间的间隙结构,且亲水性显著增强,电解时的氢气泡尺寸更小、浓度更高、上升速率更快.调控电沉积反应时间,可实现电解氢气泡尺寸在8～88μm、气泡浓度在13.75～44.85 cm³/cm³之间的调变,进而可控制神府煤岩显微组分的电浮选分离效果;当沉积时间为60 s时,煤岩显微组分电浮选分离的上浮物回收率为64.8%,浮物中镜质组富集率可达95.5%,下沉物回收率为35.2%,沉物中惰质组富集率达到92.9%.电浮选煤浆体系制氢效率更高,与纯水电解制氢相比,煤浆电浮选体系的制氢能耗可降低20.59%,氢气收率增加12.88%.     

电极覆盖短空气隙放电动力学特性

基于一维流体模型,数值模拟了电极覆盖短气隙脉冲放电形成的原因和性质,并定性分析了外施电压幅值、频率以及气体间隙等外部参数对电极覆盖短气隙放电的影响.仿真结果显示,当放电间隙较小时,由于介质表面积累电荷增加,使反向电场增强,从而带电粒子数增多,即外施电压的每半个周期内,形成的放电脉冲数量越多.外施电压的幅值、频率的变化不...     

高速微钻削构建孔阵列疏水表面

利用高速精密微铣削机床在铝合金表面加工微孔阵列结构,研究了直径为200μm的微钻头钻削铝合金时,钻削参数对孔的加工质量的影响,并对优化参数加工后铝合金表面的微观结构和疏水性能进行了观测。结果表明:在高速精密微钻削过程中,进给量对孔的加工质量存在一定的影响,当主轴转速为30000r/min,进给量为0.001mm/r时,孔的表面质量最好。在本征接触角约为50°的光滑铝合金表面上加工微米级孔阵列结构可有效提高材料表面的疏水性能,接触角大小随孔间距增大而减小,随孔深度增加有所提升,未经化学修饰表面接触角最高达到113°,实现了基于高速精密微钻削技术在金属材料表面上构建微观结构阵列,使材料表面润湿性由亲水向疏水的转变。