电极快速进给放电烧蚀分层铣削高效加工技术研究

发布时间：2020-07-25 15:15

【摘要】：随着科技的进步和社会的发展,机械制造领域发展的步伐越来越快,难加工材料(高温合金、钛合金)广泛应用于装备制造业,而电火花铣削是对这些材料进行加工的一种特种加工方法,它是由机床主轴带动电极作简单运动,使得电极与工件之间产生火花放电作用加工出所需要的零件,它不受工件强度、硬度特性的影响,而且拥有多轴轨迹运动的特点,以其加工复杂型腔时独特的优势受到广泛关住。然而,由于脉冲电源能量的限制,传统的电火花铣削加工效率不高,针对这一问题,提出了电极快速进给放电烧蚀分层铣削加工的技术,使用氧气作为工作介质,且电极悬浮在工件上方进行放电铣削。一是改变了材料蚀除的能量来源,借助于氧气与达到燃点的金属基体燃烧产生的巨大化学能来进一步蚀除材料;二是电极悬浮在工件上方,使得放电基本仅在电极端部进行,电极侧面基本不发生火花放电,解决了一般电火花铣削电极侧部放电后电极损耗不规则、不规律,难于进行电极补偿的问题,且电极快速移动和本身的旋转运动,使加工更加稳定。本文的主要工作如下:1)设计并搭建电极快速进给放电烧蚀分层铣削加工平台,对电极旋转装置、气体供应系统、工件装夹装置、伺服控制装置进行设计与制造,便于后续试验工作的开展。2)对电极快速进给放电烧蚀分层铣削加工的加工机理进行探讨,主要从能量来源、放电通道形成过程、放电加工的状态、放电蚀除颗粒、加工表面形貌等方面进行深入的研究。3)以常规电火花铣削,电火花烧蚀铣削和电极快速进给放电烧蚀分层铣削这几种加工方式进行相同试验参数下的对比试验,分析表明,电极快速进给放电烧蚀分层铣削,其材料蚀除效率是普通电火花铣削的11.2倍,电极相对损耗比电火花铣削降低86%,彰显了所提出的加工方法在材料蚀除率和电极损耗方面的优越性。4)以模具钢Cr12作为加工材料,进行电极快速进给放电烧蚀分层铣削加工工艺试验。试验研究了各种影响因素(脉宽、脉间、放电电流、氧气压力)对材料蚀除效率、电极损耗的影响规律,结果表明:放电能量增大,材料蚀除效率提高,电极体积损耗下降;氧气压力提高,燃烧氧化反应的强度变强,材料蚀除率也随之提高。5)对电极快速进给放电烧蚀分层铣削的加工特性,即良好的形状精度和尺寸精度,以及加工斜面时层与层之间的光滑过渡的特性进行分析,并采用实际工件型腔铣削试验进行验证。
【学位授予单位】：南京航空航天大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TG54
【图文】：

高温合金,航空发动机,叶轮

图 1.1 航空发动机叶轮耐热合金，是用铁、镍、钴等元素作为基体的多种元，其强度依然很高，切削加工难以进行。一般，加工金属工件的好几倍，且在高温高压下，加工时受到的的塑性变形，使得高温合金表面材料强化、硬度提高伸率超过 40%，这些因素都增加了高温合金的切削难杂工况下进行正常稳定工作，如在 600～1000℃的温相当应力的前提下稳定工作，都与其拥有的优良的热涡轮增压器（如图 1.2）、火箭发动机、燃气轮机、汽油、增压器）以及核工业等领域有很大的应用。

超高强度钢,高强度钢,涡轮增压器,飞机

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飞机起落架,复合材料

南京航空航天大学学位硕士论文强度钢。由于这种材料拥有强度较强、硬度较高的其在比强度、比刚度以及韧性方面特性优良，在航架（如图 1.3）、翼梁、承力螺栓等，它能够减轻结在航空上得到广泛的应用。高强度钢在飞机上也得要有飞机起降装置，飞机轴承，飞机结构体，以及

【参考文献】