混粉准干式电火花加工试验研究

提出一种混粉准干式电火花加工技术,其加工介质是气液固三相流混合物。试验结果表明,材料去除率与表面粗糙度随脉冲宽度、峰值电流及分层厚度的增大而增大,脉冲间隙作用则相反,提高空气压力既有助于提高材料去除率又可降低表面粗糙度,电极损耗随脉冲宽度增大而减小,当脉冲宽度较大时电极损耗接近于零,随峰值电流增大而增加。由于液滴、粉末的介入,气体介质的绝缘强度降低,放电间隙会增加,有利于电蚀产物的排除,可减少短路、电弧放电的发生率,加工稳定性得到提高,从而材料去除率得到提高;由于粉末会产生放电分散效果,电蚀凹坑深度减小,工件表面粗糙度降低。     

超声振动改善气体介质电火花加工的机理研究

提出了超声振动-气体介质电火花复合加工技术,在简述其加工原理的基础上分析了超声振动在改善气体介质电火花加工中的作用,以及相关的理论机理。实验结果表明,附加超声振动能改善放电间隙状态,减少短路、拉弧现象,提高了材料的去除率。进行了超声振动-气体介质电火花加工单脉冲实验设计。     

国外电火花成型加工技术

当前,世界电加工技术正向高精密、低粗糙度(镜面加工)、高速度、电极低损耗、高自动化及性能更完善等方向发展。1995年9月在北京召开了第四届国际机床展览会,参展的国外电火花成型机床,在其功能、可靠性、加工工艺指标等许多方面都有新的进步。本文根据有关资料及参观所得介绍如下:1.高速镜面加工一般镜面电火花加工的表面粗糙度R_a小于0.3μm。参展的国外主要公司都展示了镜面加工技术,目前镜面加工已达较大的面积,如Sodick公司展示了面积为200mm×200mm、R_(max)为3μm的加工样件。镜面加工主要是在放电液中加入导电粉末,三菱电机公司加硅粉,Sodick公司加含铬的钨粉,加入量约为几克至几十克每升。在镜面加工时,先在无粉的油中进行粗加工,粗加工完成后再转换到混粉油中进行镜面加工,混粉加工不用过滤,但须振动搅拌。在油中加入导电粉能实现镜面加工的原因为:(1)使放电点分散,避免了放电集中现象,防止了电弧和烧伤加工表面;(2)放电间隙增大,排屑容易,加工稳定;(3)间隙分布电容减小,放电能量小,有利于镜面加工。加入粉末后加工速度一般可提高2～5倍。在大面积加工R_a小于0.63μm时,加工速度提高6     

峰值电流对高速走丝气中线切割加工的影响

研究了在大气和乳化液两种介质中,峰值电流对高速走丝电火花线切割加工的影响。实验结果表明,气中加工的直线度好、放电间隙窄、加工速度(材料去除率)高。同时发现,在相同加工条件下,气中加工的粗糙度普遍优于液中加工。随着峰值电流的增大,粗糙度都明显增大。     

混粉电火花技术在粗加工中的应用研究

在对混粉电火花加工机理进行系统研究的基础上 ,对混粉电火花在粗加工中的加工效率和加工表面粗糙度进行实验研究。结果表明 ,通过合理选择放电参数 ,混粉电火花在相近加工表面粗糙度下 ,能够显著提高加工效率 ,从而为混粉电火花加工技术在粗加工中应用提供依据     

混粉电火花加工放电点变化规律分析

借助威布尔分布理论分析了混粉电火花加工过程中微观形貌、添加粉末浓度分布对放电点变化的影响,在实验基础上观测了连续放电击穿点的相互联系;总结了混粉电火花连续放电加工中放电点位置变化的规律。结果表明:影响放电点位置变化的因素主要是粉末浓度、微观形貌和抬刀频率,而且连续放电点位置具有相关性。     

金刚石砂轮金属结合剂的气中单脉冲电火花放电去除机理

针对金属结合剂金刚石砂轮修锐困难的问题,提出采用气中电火花接触放电修锐的方法。为有效地实现微细金刚石砂轮的修锐,建立单脉冲电火花放电去除加工的试验系统,研究金属结合剂的气中和液中电火花放电去除机理。在试验研究中,主要分析无负荷电压和放电极性对脉冲放电电流、脉冲放电间隙、脉冲放电去除量、电极磨耗比等的影响。结果表明,正极性不易发生短路现象,而且气中的脉冲放电间隙小于液中的 ,适应于微细金刚石砂轮的修锐。此外,在气中放电中存在由绝缘破坏引起的火花放电向附有电弧柱的电弧放电转变的临界无负荷电压,且电火花放电的去除量可以明显小于电弧放电的去除量,但是当无负荷电压小于某一定值时电极消耗比会快速增加。修锐的试验结果显示,利用气中单脉冲电火花放电去除加工条件可以实现金属结合剂微细金刚石砂轮的修锐,产生较好的砂轮出刃形貌,改善磨削表面质量。     

混粉电火花镜面加工试验研究

利用自行研制的混粉电火花镜面加工装置，对混粉电火花镜面加工影响因素、加工表面性能等进行了深入研究，找出了粉末特性、工件材料、粉末浓度及放电参数等对混粉电火花镜面加工后表面质量的影响规律，给出了合理的混粉电火花镜面加工工艺条件。以文中确定的加工工艺条件进行锻造和压铸模具的混粉电火花镜面加工应用，结果表明，混粉电火花镜面加工技术能够提高模具制造质量、降低工人劳动强度和缩短模具制造周期。     

气中电火花线切割加工技术研究

传统的电火花加工,一般都在液体介质中进行,如煤油等。虽然液体介质被认为是平稳和高效加工所必需的,但是它可以造成环境污染。在分析压缩气体条件下进行电火花加工机理的基础上,提出一种气中电火花线切割加工的新工艺。其运动着的电极,甚至在大气中也可以从加工间隙中排除加工屑;而且将其用于精加工(多次切割)时,可获得沿工件厚度方向上比液中加工时更高的直线度。低速走丝试验结果证明了上述的优点。高速走丝气中电火花线切割加工的初步试验结果表明,气中电火花线切割加工具有广阔的应用前景。     

超声混粉电火花加工热力学仿真及表面形貌研究

为了研究超声振动和混粉对电火花加工的影响,基于传热理论,结合超声和混粉特性建立了超声混粉电火花传热模型。基于建立的传热模型对超声混粉电火花加工去除材料过程进行瞬态热力学仿真,并通过实验验证了仿真结果的准确性。通过仿真和实验分析了普通电火花、超声电火花、混粉电火花和超声混粉电火花四种加工方式,结果表明超声混粉电火花加工效率比普通电火花加工效率提高了23%。加入混粉和施加超声可以减少加工表面积碳,提高表面质量;可以使放电凹坑变得更加规则,使表面粗糙度降低。混粉电火花加工相对于普通电火花加工其表面粗糙度平均降低了8.9%,超声混粉电火花表面粗糙度相对于普通电火花平均降低了4.3%。     

Study on the characteristics of plasma channel based on multi-spark pulse discharge machining effect

Plasma channel characteristics and energy distribution in electrical discharge machining (EDM) were mostly studied by analyzing the geometry parameters of craters caused by a single pulse discharge in previous studies. However, single pulse experiments cannot provide us insights into superposition, migration, abruption, interruption, and other phenomena of the plasma channel which have significant effects on EDM. Besides, EDM itself is a consecutive pulse discharge process. Thus, this paper focuses on the characteristics of plasma channel and the mechanism of material removal based on experimental data from multi-spark pulse discharge machining. The contrastive milling experiments of different parameters in multi-spark pulse discharge machining in high-speed dry EDM by using nickel-based superalloy as workpiece were conducted. The effects of peak current, dielectric type, breakdown voltage, air pressure, and electrode rotation speed on the crater number, crater distance, crater depth, and crater removal volume were studied. The plasma channel characteristics and material removal mechanism in continuous machining of high-speed dry EDM were revealed.     

A review on the use of dielectric fluids and their effects in electrical discharge machining characteristics

Electrical discharge machining (EDM) is one of the earliest non-traditional machining processes. EDM process is based on thermoelectric energy between the work piece and an electrode. In electrical discharge machining (EDM), a process utilizing the removal phenomenon of electrical discharge in dielectric, the working fluid plays an important role affecting the material removal rate and the properties of the machined surface. Choosing the right dielectric fluid is critical for successful operations. This paper presents a literature survey on the use of dielectric fluids and also their effects in electrical discharge machining characteristics.     

半导体硅电极多通道放电机理研究

为了实现电火花加工同一时刻形成多个放电通道蚀除工件,克服现有放电加工理论中同一时刻仅有一个放电通道蚀除工件的限制,提出了采用半导体材料作为电极进行放电加工的新方法。首先,通过试验证明以半导体硅为电极加工金属可以形成多通道放电;其次,建立了半导体电极单通道放电等效电路模型,发现半导体电极在放电加工时不是一个等势体,并进行了电势差分布试验,验证了多通道放电形成的原因是远离放电点处的电势较高,可以同时形成击穿产生放电;最后,进行了半导体硅电极单脉冲放电试验及成型加工试验。试验结果显示,半导体硅电极通过1次脉冲放电同时形成多个放电通道,有效地分散放电能量,相较于金属电极,每个放电坑的直径和深度都显著减小。在相同放电参数下,对比钢电极,用硅电极进行电火花加工的表面粗糙度值下降71.7%。     

Investigation on the effect of EDM process variables and environments on acoustic emission signals

Abstract

The performance of electrical discharge machining (EDM) primarily depends on the spark quality generated in the inter-electrode gap (IEG) between the tool and workpiece. A method for obtaining accurate information about the spark gap is required to effectively monitor the EDM process. The rise and fall of thermal energy in the discharge zone at a rapid rate during the dielectric breakdown produces high-pressure shock waves. This work explores the suitability of using acoustic emission (AE) generated from these shock waves and the elastic AE waves released on the workpiece due to the induced stress to monitor the performance and spark gap in EDM. The information content of the AE signals acquired at various machining conditions was extracted using AE RMS, spectral energy and peak amplitude. These features were able to well discriminate the machining condition, tool material, workpiece material, flushing pressure, current density, the initial surface roughness of the tool. Additionally, the AE signal features had a good and consistent correlation with the performance parameters, including material removal rate, surface roughness (Ra and Rq) and tool wear. The findings lay the groundwork to develop an effective, non-intrusive in-situ AE-monitoring system for performance and IEG condition in EDM.     

电火花加工中电极间放电状态对加工稳定性的影响

分析了对电火花加工中的放电脉冲波形,讨论了各种的脉冲波形及其放电状态对加工稳定性的影响。由实测的放电电压看出,理想的火花放电维持时间很短,由于各种不利因素的存在,大部分时间内,加工是火花放电、过渡放电、电弧放电交替地概率性地出现。一般情况下,过渡放电和电弧放电约占整个脉冲数量20％-50％,当非火花脉冲数大于50％时,加工将不能正常进行,最终导致不能加工。     

Electrical discharge machining with ultralow discharge energy

The possibility of electrical discharge machining (EDM) with ultralow discharge energy has been investigated. EDM using an RC discharge circuit was performed at low open-circuit voltages and a capacitance of approximately 30 pF. Workpieces were ultrasonically vibrated to remove debris and bubbles from the discharge gap, thus preventing short-circuiting. The machining proceeded at voltages lower than 15 V at a vibration amplitude of 0.4 μm. The maximum discharge energy per pulse is as small as approximately 3 nJ under these conditions. The volumetric electrode wear ratio can be 0.2% at voltages lower than 40 V, while it is normally more than 1% for EDM using an RC discharge circuit. Workpiece surfaces processed at voltages of 20 V or lower are smooth and free of observable discharge craters, and show no typical features of surfaces machined by EDM.     

气体放电加工基础工艺试验研究

采用单因素法进行了基本的工艺参数(电参数、伺服参考电压等)对气体介质放电加工性能影响的试验研究。试验结果表明:气体介质的放电加工适于采用正极性加工。在试验加工的范围内,工件的蚀除速度和表面粗糙度值随脉冲宽度和峰值电流的增加而增加,随脉冲间隔的增加而减小。极间并联合适的电容能够使加工速度和加工表面粗糙度有所改善,并对此现象进行了分析。对于某一确定的加工参数,存在一个较佳的伺服参考电压值,使加工性能较为稳定。工具电极具有较高的旋转速度能够使气体放电加工性能得到提高。使用氧气介质能够实现快速电火花加工,并根据不同气体的物理性能对不同气体介质的加工性能进行了分析。工件表面显微硬度测试结果表明:空气中放电加工的工件的表面硬度比基体硬度高,比煤油中加工的工件表面硬度低。