电火花放电状态检测技术研究及其意义

放电间隙状态好坏是进行伺服进给控制和脉冲电源白适应调整的基本依据,放电间隙状态检测环节是电火花加工设备中一个必不可少的重要组成部分,它的性能好坏直接影响到加工过程的稳定性和加工效率。本文着重探讨了电火花放电状态的检测技术,并就其意义展开讨论。     

正交磁场对电火花单脉冲放电中电蚀凹坑的影响规律

电火花放电通道在正交磁场的作用下向洛伦兹力方向偏转、延伸,进而导致电蚀凹坑形貌发生变化,研究磁场辅助电火花加工(MF-EDM)过程中电蚀凹坑的形貌变化规律及特点,对进一步明晰电火花加工机理具有重要意义.基于MF-EDM气中单脉冲放电试验,使用表面轮廓仪观测电蚀凹坑延伸长度、深度、宽度及放电起始点偏移量,并得出磁场及放电参数对电蚀凹坑的影响规律.结果表明:电蚀凹坑长度随着磁感应强度、开路电压的增大而增大;电极外伸长度的影响结果相反;电蚀凹坑深度随着磁感应强度、开路电压、电极外伸长度的增加没有明显的变化规律;电容与磁感应强度存在最优参数组合以使凹坑长度最大;随着磁感应强度及放电能量的增加放电起始点的偏移量增加.     

电火花线切割加工中放电间隙状态的实时检测

通过对电火花放电状态的分析,提出了基于数字电路的电火花线切割(WEDM)放电间隙的实时检测方法。采用对单位时间内放电状态的统计,得到电火花线切割过程中各种状态的概率,为电火花线切割的智能控制提供控制依据。试验表明,该方法能有效检测WEDM加工中放电间隙的状态,为进一步研究WEDM智能加工控制系统提供了可靠的控制依据。     

电火花放电加工间隙状态实时监示装置

提出用条状图形显示电火花放电加工过程间隙状态的新方法,并介绍这种装置的设计.     

电火花线切割加工中放电间隙状态的检测

在研究放电间隙电压特性的基础上,开发了基于数字电路的电火花线切 割（WEDM）放电间隙检测模块。该模块对放电间隙电压和电流信号进行采样,通过给定的阈值和逻辑电路来识别不同间隙状态的脉冲,用高频计数器集成芯片对采样周期内的间隙状态进行计数,计数值传输给单片机完成有关计算,并送PC保存成文件以供分析,试验表明,该模块能胶儿检测WEDM加工中放电间隙的状态,为进一步研究WEDM智能加工控制系统提供了良好的基础。     

高电阻电极对微细电火花放电加工影响的研究

微细电火花放电加工过程中,由于单位脉冲放电的材料去除率(放电凹坑直径)决定了最小加工尺寸以及微细电火花加工的加工表面粗糙度,所以减少单位脉冲放电的材料去除率具有重要作用。为达到此目的,采用具有高电阻材料如单晶硅作为工具电极。分析结果显示,随着工具电极电阻提高,放电电流峰值逐渐降低,脉冲放电时间增加,放电能量减小。另外,研究并测试了硅电极加工不锈钢工件时电阻值对工件表面放电凹坑直径的影响。实验结果表明当硅工具电极电阻值提高时,放电凹坑直径逐渐降低;并达到最小值0.5μm;同时降低了工件表面粗糙度值0.03μm;提高了表面加工质量。     

放电通道的波动性与电火花加工机理

基于放电通道的波动特性,并考虑放电通道中等离子体的双极扩散效应,对电火花加工机理进行了研究。指出放电通道的波动可以分解成纵波和横波2个分量,并分别进行了短、长脉冲加工时横波和纵波对材料蚀除的不同影响,提出放电通道位形和位形平衡的概念。根据计算机仿真实验,得出了短、长脉冲加工时瞬时放电通道半径、放电通道位形半径以及最终放电痕半径三者之间的关系。对材料的抛出机理作出了和实际加工相符合的解释。     

工件超声振动对不同放电间隙电火花加工的影响研究

为了分析超声振动对不同放电间隙电火花加工的影响,利用Fluent软件对放电间隙为75μm、65μm、55μm和40μm的工件超声振动电火花间隙流场进行数值模拟。研究发现:在工件超声振动作用下,放电间隙的减少可以促进加工液的流动,增加放电间隙流场压力变化范围,同时缩短加工屑从加工间隙排出的时间。搭建试验平台,通过调整放电参数来改变放电间隙的大小,对放电间隙为75μm、65μm、55μm和40μm的工件超声振动电火花进行加工试验。结果表明:放电间隙在75μm到55μm之间时,工件的表面粗糙度随着放电间隙的减小而降低;当放电间隙减少到40μm时,工件表面粗糙度反而升高。结合仿真与试验可知:在一定放电间隙范围内,工件超声振动有助于提高加工精度,当放电间隙过小时,工件超声振动会使加工屑过快排出放电间隙,不利于电火花持续放电,从而造成加工质量的下降。     

电火花线切割加工参数对加工效率的影响

为了科学、合理地设定电火花线切割加工参数,采用正交设计实验分析法,研究了电火花线切割电加工参数与加工效率的关系,确定了合理的加工参数范围.结果表明:功率管数Ip对加工效率的影响程度最大,占空比q的影响次之,脉冲宽度ti的影响最小;功率管数Ip在3～5,占空比q在1/3～1/4,脉冲宽度ti在18～30μs时,能够获得较好的加工质量.该研究为实际生产中加工参数的快速选取提供了参考.     

混粉电火花加工介质击穿及放电通道位形研究

回顾了流光理论的基本过程,并运用流光理论对混粉电火花加工极间介质击穿的微观过程进行了详细论述.将粉末颗粒视为插入两电极之间的一串联电极,则极间距离以粉末颗粒为界分成两段,两段介质均以流光的形式击穿后,放电通道便由一电极表面经由粉末颗粒到达另一电极表面而形成串联放电.在此基础上,结合实验现象,研究了放电通道的位形,认为放电过程以单通道放电为主,而正极放电点面积的增大改变了正极表面的热量分布,最终确保了加工表面粗糙度的改善.     

混粉电火花加工过切量研究

电火花加工工件的尺寸精度受过切量影响,而过切量的大小主要取决于放电间隙和电机损耗.为了获得更好的尺寸精度,实验研究了在相同工作环境下混粉电火花加工和常规电火花加工过切量的差别,利用三元线性回归方法分别建立了两种工作液中加工余量的经验公式,通过实验验证了其可信度.结果表明粉末的加入降低了加工余量对蜂值电流和脉冲宽度的敏感程度.     

电火花沉积加工微细结构的研究

论述了一种新的微细电火花加工方法.先确定微细电火花沉积加工工艺参数的选取原则,然后使用铜、钢和钨为电极,在空气介质中沉积出直径0.19 mm、高7.35 mm的微小圆柱体,又通过仅仅改变极性进行有选择性的去除加工.在此基础上提出单圆柱连续沉积策略,得到HIT字符型阵列.实验表明,重力对微细沉积加工的影响微弱,氩气介质有助于提高微圆柱体表面质量.最后的组织结构、能谱和硬度检测等显示,沉积材料致密、坚硬,并呈明显的分层结构.     

粉末颗粒在混粉电火花加工中作用机理研究

混粉电火花加工在小脉冲能量下可稳定进行,良好的加工效果主要归因于工作液煤油中粉末颗粒.从粉末颗粒在放电间隙中引起的电场畸变入手,运用W agner模型,分析计算了粉末颗粒对放电间隙和工作液复合介电系数的影响,结果表明放电间隙和工作液的复合介电系数均有所增大,但放电间隙的增大程度更高,于是得出了混粉电火花加工放电过程稳定性提高的根本原因,即混粉电火花加工时的极间等效电容较常规电火花加工时大大减小,对加工过程的影响程度减弱.相关的实验结果与分析计算值相一致,证明了理论分析的正确性.     

电极加工时间对电火花加工效率影响规律研究

研究电极加工时间对电火花加工效率的影响规律可以为控制电极加工时间来提高电火花加工效率提供重要理论依据.首先通过实验检测不同电极加工时间对应的有效放电频率,发现在带抬刀的电火花加工中,加工效率随电极加工时间的增加而先增加后降低.随后通过观察放电过程中加工间隙内气泡和加工屑的运动,发现底面间隙内加工屑浓度随电极加工时间的增长而增加.在此基础上,证明了加工效率随电极加工时间的变化规律具有确定性.     

基于压缩Voxel模型的整体涡轮叶盘五坐标数控电火花加工仿真验证

提出了基于压缩Voxel模型的整体涡轮叶盘五坐标数控电火花加工仿真、验证新方法.该方法首先构造整体涡轮叶盘仿真工件、成型电极压缩Voxel模型,再根据数控加工轨迹构造成型电极扫描体,最后在三维虚拟空间完成加工过程仿真.利用Marching Cubes方法提取仿真工件表面三角网格,增强了仿真工件显示质量和速度.通过仿真工件压缩Voxel模型与标准CAD模型的三维对比实现了仿真结果分析验证.该方法在某航天火箭发动机整体涡轮叶盘五坐标数控电火花加工编程仿真与验证中得到了应用,效果良好.     

整体涡轮叶盘五坐标数控电火花加工编程

大扭曲叶型带冠整体涡轮叶盘结构复杂,五坐标数控电火花加工中成型电极与加工工件极易发生干涉,成型电极进给轨迹复杂.针对上述问题,采用逆向搜索算法搜索成型电极进给轨迹.利用通道内相邻叶盆曲面、叶背曲面设计成型电极,由逆向搜索算法平移和旋转成型电极,再进行干涉检测;若无法得到合理加工轨迹,可减小成型电极厚度,重复该过程,直至成型电极安全退出,同时得到成型电极最优厚度.控制成型电极平移及旋转步长,生成密度合理的NC加工轨迹.系统验证表明,生成的NC加工轨迹优化、密度合理,成型电极厚度优化.     

硬齿面内齿轮电火花展成加工技术

本文在介绍了硬齿面内齿轮加工技术的现状的基础上，提出了采用电火花展成法加工硬齿面内齿的新方法，并介绍了这种加工方法的技术特征和工艺过程。     

挠性接头电火花精微加工脉冲电源的研制

分析了脉冲电源中影响挠性接头细颈电火花加工精度和表面粗糙度Ｒａ的因素，得出了等电流脉宽脉冲电源更适合挠性接头电火花精微加工的结论．在此基础上，研制了挠性接头电火花加工专用机床脉冲电源，其最小电流脉宽ｔｅ＝１μｓ．最后就ｔｅ和峰值电流ｉｅ对Ｒａ、生产率ＭＲＲ和相对电极损耗的影响进行了实验．结果表明：Ｒａ随ｉｅ的增大而增大、随ｔｅ的减小而减小；ＭＲＲ随ｉｅ和ｔｅ的增大而增大；相对电极损耗随ｉｅ的增大而增大、随ｔｅ的增大而减小．当ｔｅ＝１μｓ，ｉｅ＝０．５Ａ，脉冲间隔ｔ０＝４μｓ时，Ｒａ＜０．３μｍ，ＭＲＲ＝０．０２ｍｍ３／ｍｉｎ．所研制的脉冲电源可以满足挠性接头电火花精微加工的要求．     

Research of EDM Spark Locations in Die-sinking

Detection of 2-dimention spark locations by electromagnetic detection method in electrical discharge machining (EDM) is studied. The method, which is applied and investigated, is based on the fact that the release of energy from a spark is transformed into electromagnetic wave around the workpiece. A new sensor system composed of high precision linear Hall components and cubic ferrite is used to detect the intensity of magnetic field. Relation equation between the output of the sensor system and 2-dimention spark locations experiment under a spiculate electrode is introduced, and its diagram of curve is drawn. As a result, the information that can be achieved by detecting spark‘s location gives new possibilities for an extended analysis of the EDM-process.