工件竖直超声振动对电火花加工间隙流场的影响研究

发布时间：2020-11-01 15:22

　　 超声振动电火花复合加工是一种结合超声加工优势和电火花加工优势的复合加工方法,超声振动的引入会改变电火花加工间隙流场的运动和加工屑的排出。本研究的目的是探究工件竖直超声振动对不同放电间隙、不同电极直径和不同加工深度间隙流场运动的影响规律,并分析超声振动引起的流场运动对电火花加工工艺指标的影响。首先理论分析了工件竖直超声振动对电火花放电、加工液流动和加工屑排出的影响。通过理论分析发现:工件竖直超声振动可以增加电火花放电的几率、扩大电火花加工液的耐压范围,同时使加工间隙流场的压力在、、zyx方向上产生反复循环变化,这些都有利于电火花的稳定、持续加工。接着设计出了一套用于装夹在常规电火花成型机床上的工件竖直超声振动装置,基于ANSYS模态仿真确定了与超声谐振系统匹配较佳的工件试样尺寸,并将设计好的超声振动装置安装在EDM450/60NC型电火花数控机床上,进行相关的调试和校验。其次,利用Fluent软件对放电间隙为40μm、55μm、65μm和75μm的工件竖直超声振动电火花加工间隙流场进行仿真,并进行了相应的常规电火花和工件竖直超声振动电火花加工试验。结果发现:放电间隙的缩小会增大间隙流场的流速和压力变化范围、缩短加工屑的排出时间;工件竖直超声振动对电火花的加工效率和加工质量有一定的提升作用,但过大的加工液流速和压力变化范围反而会降低这种提升作用。最后,仿真分析了超声振动对不同电极直径和不同加工深度电火花加工间隙流场流速、压力及加工屑排出的影响,并进行相应的常规电火花和超声电火花加工试验。结果发现:常规电火花加工过程中存在较为明显的面积效应和深度效应,工件附加竖直超声振动引起的加工液往复循环流动可以有效抑制面积效应和深度效应,提升电火花的加工速度和加工精度,同时也会增加电极的损耗量和加工后小孔的尺寸误差。
【学位单位】：中北大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TG666
【部分图文】：

几种常用的电火花排屑方式

图 1.4 电极丝超声振动电火花复合加工示意图[38[39,40]提出了一种工具电极超声振动辅助验设备。山东大学的董春杰[41]等研制出了用硅电极对 65Mn 钢进行了表面强化试验

间隙流场三维模型
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本文编号：2865724