基于低频振动的多细孔同步旋转电火花放电加工技术研究

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随着现代工业的发展,微细电火花加工技术广泛应用在微机电系统、航空航天和医疗器械等众多领域的设备零件之中。目前微细电火花加工设备普遍使用单电极进行电火花放电逐孔依次加工多微细孔工件,加工用时较长,加工效率较低。为了提升多微细孔工件的加工效率,各国相继探究利用阵列电极加工多微细孔工件的技术。虽然阵列电极加工技术提升了微细电火花加工效率,但仍存在阵列电极易快速烧蚀且损耗较快、阵列电极无法旋转和阵列电极制备困难等不足之处。针对微细电火花加工技术的发展现状,为了提升微细电火花加工质量和加工效率,本文提出一种基于低频振动的多细孔同步旋转电火花放电加工技术。为了说明在微细电火花加工中加工电极附加低频振动和旋转运动的作用,解释了电极附加低频振动和旋转运动对微细电火花加工的影响机理。并阐述了对微细电火花加工中的间隙流场进行仿真求解的重要性,同时介绍了间隙流场仿真求解的理论依据和仿真求解步骤。基于微细电火花加工过程,使用所选的仿真求解软件建立间隙流场三维模型并对其进行网格划分。分别进行电极只附加低频振动、电极只附加旋转运动和电极同时附加低频振动和旋转运动的间隙流场仿真求解并保存仿真求解结果。并对得到的仿真求解结果进行处理得到对应的压力分布图、速度分布图和电蚀产物分布图,并进行对比和分析。为了验证间隙流场仿真求解的结果和基于低频振动的多细孔同步旋转电火花放电加工技术的优缺点,搭建电火花同步复合加工实验装置。实验装置包括电极旋转结构、电极低频振动结构和电极进给回退结构等机械结构,结合装置的硬件电路可以实现多电极同步复合微细电火花加工。实验装置的硬件电路由独立脉冲电源和运动控制系统两部分构成。独立脉冲电源通过对输入和输出的脉冲能量的精确控制实现设定充电电容充电电压阈值和控制充电电容进行充放电过程,从而实现多电极间互相独立的脉冲放电。运动控制系统通过信号处理实现电极的旋转运动、低频振动和进给回退运动等运动,同时可以调节电极转速、电极振幅和电极位置等加工参数。对电火花同步复合加工实验装置进行空载测试和加工测试,实验装置的功能达到预期效果,无异常情况且稳定性良好。通过单因素变量实验验证电火花加工中各个加工参数的影响,并设计三因素三水平加工正交实验探究最佳加工参数。同时进行单电极阵列孔加工和多电极阵列孔加工实验并记录加工时间验证电火花加工效率的提升。
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