旋轉(zhuǎn)內(nèi)沖液微小孔電火花-電解組合加工技術(shù)研究.pdf

1、隨著機(jī)械結(jié)構(gòu)微型化的不斷發(fā)展，具有高深徑比的微小孔在航空航天、電子工業(yè)及小型醫(yī)療設(shè)備等各個(gè)領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用前景。這些微小孔零部件通常采用難加工材料如不銹鋼、硬質(zhì)合金和陶瓷等，往往需要具有較大的深徑比，同時(shí)為了保證其使用性能，微小孔還要兼顧精度與表面質(zhì)量。然而，作為微小孔加工常用的加工方法如微細(xì)電火花（micro-EDM）與微細(xì)電解加工（micro-ECM），很難實(shí)現(xiàn)所有的工藝要求。
　　微細(xì)電火花加工微小孔具有較高的加工效率和深

2、徑比，但所得微小孔表面存在重鑄層缺陷，且具有一定的錐度；微細(xì)電解加工微小孔可以獲得較高的表面質(zhì)量，但加工效率偏低，且無法達(dá)到較大的加工深度。因此，結(jié)合微細(xì)電火花與電解加工的優(yōu)勢(shì)，開展微小孔的電火花電解組合加工技術(shù)研究對(duì)提高微小孔性能具有重要意義。本文采用高速旋轉(zhuǎn)內(nèi)沖液電極進(jìn)行微小孔的電火花電解組合加工技術(shù)研究，以實(shí)現(xiàn)微小孔加工兼顧高效率、大深徑比和高表面質(zhì)量。
　　本文對(duì)內(nèi)沖液微小孔電火花電解組合加工工藝進(jìn)行了簡(jiǎn)要的分析并選擇了合

3、適的工藝方法，同時(shí)按照工藝需求在同一機(jī)床上完成了組合加工平臺(tái)的搭建。為了提高微小孔加工效率，進(jìn)行了電火花電解復(fù)合脈沖電源的研制。最后通過內(nèi)沖液微小孔電火花加工的基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)，分析電流和電容等電參數(shù)對(duì)加工效率和電極損耗的影響規(guī)律，確定最佳的電流和電容加工參數(shù)，并得到在該參數(shù)下所得微小孔的單邊加工間隙等數(shù)據(jù)，為后續(xù)組合加工去除重鑄層提供了實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)。
　　同時(shí)，利用計(jì)算流體力學(xué)軟件對(duì)內(nèi)沖液微小孔電火花加工間隙流場(chǎng)進(jìn)行仿真，分析沖液壓力、電極

4、轉(zhuǎn)速和加工深度等因素對(duì)間隙內(nèi)流場(chǎng)速度分布與蝕除顆粒積累濃度的影響。在此基礎(chǔ)上，分別改變沖液壓力、電極轉(zhuǎn)速和加工深度進(jìn)行內(nèi)沖液微小孔電火花加工實(shí)驗(yàn)，分析其對(duì)加工效率以及電極損耗的影響，進(jìn)而對(duì)仿真結(jié)果加以驗(yàn)證。通過仿真與實(shí)驗(yàn)分析，增大沖液壓力可以明顯提高間隙流場(chǎng)工作液速度并提高加高加工效率及降低電極損耗。而電極轉(zhuǎn)速間隙流場(chǎng)影響并不顯著，但通過實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，提高電極轉(zhuǎn)速可以改善間隙內(nèi)放電狀態(tài)從而提高微小孔加工效率并有利于降低電極損耗。加工深度的增

5、加雖然會(huì)使間隙蝕除產(chǎn)物濃度有略微的上升，但內(nèi)沖液的方式可以使加工過程中間隙流場(chǎng)始終具有較高的速度以利于蝕除產(chǎn)物的持續(xù)排出，從而保證在較大深度下微小孔加工的正常進(jìn)行。
　　根據(jù)以上仿真與實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)，確定了內(nèi)沖液微小孔電火花加工的最佳加工參數(shù)。為了電火花電解組合加工的順利進(jìn)行，選擇并配制了以NaClO3+EDTA-2Na為電解質(zhì)的中性電解液。通過微小孔的內(nèi)沖液電火花加工與組合加工對(duì)比實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)組合加工使微小孔表面重鑄層基本被去除，同時(shí)