超临界转速电火花铣削中微细电极末端位置精度的研究

发布时间：2020-04-24 10:57

【摘要】：微细电火花铣削中往往需要预先磨削电极,以减小同轴度误差,在提高了加工精度的同时降低了加工效率。磨削后的电极截面积小,在轴向上损耗得更快,限制了可加工的型腔尺寸。因此,本文将超临界旋转电极应用于电火花铣削加工中,利用其“自定心”特性,在不进行电极磨削的同时提高电极末端的位置精度,并增大可加工型腔的体积。首先,论文建立了空心电极的旋转振动模型,通过求解微分方程得到电极旋转振动的频率方程和振型函数,进而导出其临界转速及最佳转速的理论计算公式。随即讨论了该模型中电极长度、电极转速及电极安装角度对电极旋转振动稳态响应的影响。其次,论文基于Ansys进行了空心电极旋转振动的仿真,并通过电极空转实验对仿真模型的关键参数进行了修正。基于该模型,分析了不同长度、初始安装角度及不同转速下的旋转电极的稳态响应形状及其末端振幅变化规律。系列实验结果表明,临界转速所在区间与理论及仿真结果高度吻合,电极末端振幅与仿真结果的误差均在±15%,从而验证了仿真模型的准确性。仿真及实验结果表明,在超临界转速下,旋转电极的末端精度能够得到明显改善。以80mm长的电极为例,其末端位置偏差在7000rpm的超临界转速下是1000rpm下的37.1%。最后,论文进行了加工实验。论文设计并制作了基于锥面配合的绝缘微细电极夹具及接触式进电装置,为超临界转速下的微细电火花铣削实验提供基础。实验研究了电极在不同长度、不同转速下单槽加工的结果,验证了超临界转速加工时电极末端位置精度的改善。针对加工试验中出现的电极失稳现象,对深槽加工中电极稳定性的主要影响因素进行了分析与探讨。成因分析实验结果表明,机床伺服系统性能不足,会造成电极频繁与工件侧壁发生接触,使得加工电极稳定性不断被破坏,最终造成电极失稳,末端位置精度无法维持。
【图文】：

示意图,电火花铣削,补偿策略,定长

从而每铣削加工一定距离后，电极的损耗为定值，因此只需在每距离之后进行一次补偿即可。它的优点在于分层厚度不必很小，提高了加上海交通大学的金方进[21,22]指出，使用旋转电极进行定长补偿方法的加工的末端会形成稳定的锥形，据此建立了电极损耗补偿模型，提出了补偿长度补偿长度是电极轴向损耗一定长度（补偿精度）时的铣削加工长度，根据机精度及要求的加工精度可确定补偿精度，据此算出补偿长度，通过预先写入工程序即可实现电极的补偿，但是对于电极的补偿长度与电极末端的稳定的关系不甚明确。在此基础上，上海交通大学的郑博文[23-25]针对定长补偿过程中电极末端极的形成及稳定性进行了实验研究，并推导出补偿长度的计算公式，最终加型腔实例。但是由于电极末端是锥形，则加工槽截面将是三角形，从而导致为波浪面，平整度较差。上海交通大学的周兆威[26, 27]针对型腔底面不平提出了等效平面的概念，对加工底面的波浪面进行分析，建立双层加工模低了型腔底面的起伏程度。然而，由于电极形成了稳定的锥形末端，加工底整不可能完全去除。

电势分布,压气机部件,三维结构

研究结果显示，雾中的雾滴改变了极间的电势分布，从而的油中电火花加工相比，雾中电火花加工的极间放电间隙质量更好。除了改变电介质，也有通过改变加工电源来影电极的损耗。的 F. Han[40]和中国石油大学的 Y. Liu 等人[41]分别利用同时对电极施以高速旋转，直流电源可以等效为脉间为零同时在极间产生移动电弧，实验结果移动电弧放电能有火花铣削的精度，上述研究针对补偿策略和放电状态监的补偿和损耗进行了深入探讨，并且取得了较好的加工结需要采用线电极磨削技术预先磨削电极，，提高电极的位置，从而降低了加工效率。并且磨削后的电极截面积减小，快，限制了待加工型腔的大小。受到转轴在超临界转速下发，使用未预先磨削的电极在超临界转速下进行加工，能工效率，同时增大可加工型腔的体积。
【学位授予单位】：上海交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TG661

【参考文献】