深窄槽电火花高效低损耗加工工艺实验研究

发布时间：2020-05-01 02:54

【摘要】：在航空航天、模具行业中多存在一些深宽比较大的深窄槽结构,受材料硬度和刀具强度的限制传统加工方法难以实现,而电火花加工不受材料硬度限制可加工任何导电材料的特点使其成为最有效的加工方式。石墨具有耐高温、良好导电性等特点,用作电极材料可实现深窄槽低损耗加工。由于排屑不良,采用石墨电极加工深窄槽会产生粉尘,易造成短路、拉弧、集中积碳等不良现象,不仅造成加工效率的降低还会增大电极损耗、降低成形精度。针对上述问题,本文进行了利深窄槽电火花加工工艺方面的研究。首先通过单因素实验的方法分析石墨电极电火花深窄槽加工时的基本工艺规律及其形成机理,采用阿基米德原理测量石墨电极体积的微小变化从而避免石墨吸油带来的质量误差。实验考察电极材料、加工极性、脉冲宽度、峰值电流、占空比、基准电压、放电面积以及抬刀对加工效率、电极损耗和表面粗糙度的影响,明确各因素合理可行的参数范围,并对拐角部位集中积碳造成加工不稳定的现象进行分析、说明。根据单因素实验结果选取主要因素和有代表性的水平设计正交试验,以正交试验结果作为训练样本,利用支持向量机回归分析的方法,建立关于石墨电极电火花深窄槽加工的加工效率和电极相对损耗的工艺模型,并进行实验验证。设计基于遗传算法的多目标优化求解流程,以支持向量机回归模型作为其适应度函数,进行多目标优化求解,得到石墨电极电火花深窄槽加工的Perato最优解集。针对单因素实验中出现负损耗的现象进行进一步的研究。通过主效应分析明确各因素对电极损耗和加工效率的影响大小,对影响较大的因素基于工艺模型进一步分析其之间的交互作用,为进一步的实验探索提供指导。通过脉冲宽度与峰值电流的全面实验,探索石墨电极损耗过程,划定不同损耗程度的参数区间,分析各损耗区间的加工效果。研究石墨电极端面积碳层的微观结构和组织成分,分析负损耗原因。低损耗是以牺牲效率为代价,为在低损耗基础上进一步提高加工效率,通过加工速度特点的分析建立其指数模型,根据占空比和抬刀对加工速度的影响制定变参数高效加工策略。
【图文】：

多孔电极

出通过抬刀、超声辅助、电极的设计、磁场辅助等各问题。大学储召良[9]研究了高速抬刀电火花深窄槽加工性能，可产生更剧烈的工作液的扰动，蚀除产物排出和更新的电极做了对比实验，实验结果表明相同条件下普通速抬刀加工深度可达 100mm，并且高速具有更高的加加工性能明显提高。用自适应抬刀的方式根据加工状态自动改变抬刀参数态的判断指标，设计登山寻优的算法实时自适应调整深度下都调整为最优的抬刀参数，设计实验，探讨该适应。no[11]用薄片电极成形加工代替线切割加工 SiC，，用在薄方式促进排屑，提高加工稳定性，减少二次放电，加高。O.Flano[12]采用相同的方式，在片状电极上开通孔，大小、形状、位置对加工速度和电极损耗的影响，如图

示意图,辅助装置,碎屑,磁场

哈尔滨工业大学工学硕士学位论文一步分析了EDM3石墨和HK-6石墨的加工效果，实验结果表明EDM3石墨比HK-6石墨电极的效率提升更大，同时电极损耗也较大。对加工过程中电压和电流的测量显示随加工深度增加，加工状态逐渐变差。新加坡南洋理工大学的 S.H.Yeo[14]用磁场辅助方法在工具钢上加工深微孔和普通电火花加工对比，在 360min 的时间内磁场辅助加工孔深为 1177μm，比普通电火花加工增加了 26%。台湾学者 Yan-Cherng[15]设计磁场辅助装置和电火花复合加工，如图 1-2 所示，提高了加工效率和加工质量。
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TG661

【参考文献】