超聲振動輔助電火花銑削加工間隙流場研究.pdf

1、電火花銑削加工過程會發(fā)生短路、電弧放電等現(xiàn)象，使加工效率和加工質(zhì)量降低。超聲振動能夠強化工作液介質(zhì)的循環(huán)、避免蝕除產(chǎn)物沉積、提高脈沖利用率，是解決上述問題的一個有效方法。研究超聲振動輔助電火花銑削加工間隙流場，有助于了解電火花銑削加工的基本規(guī)律以及超聲振動的作用機理，為研究工作液介質(zhì)的擊穿、表面粗糙度和材料去除率的工藝規(guī)律提供依據(jù)。
　　 本文提供理論分析、仿真分析和實驗驗證相結(jié)合的方法，對超聲振動作用下的電火花銑削加工間隙流場

2、進行系統(tǒng)的研究。
　　 建立中心沖液式電火花銑削加工間隙流場二維旋轉(zhuǎn)軸對稱數(shù)學模型和蝕除顆粒運動的數(shù)學模型，利用Fluent有限元軟件建立其仿真模型進行仿真分析，并進行實驗驗證。研究結(jié)果表明:底面加工間隙、工具電極轉(zhuǎn)速以及入口壓力增加時，間隙流場速度、壓力梯度變大，蝕除產(chǎn)物更容易排出，加工效率更高;蝕除顆粒在加工間隙中的分布不均勻，在底面間隙兩側(cè)拐角處各存在一個蝕除顆粒富集區(qū)，富集區(qū)更容易發(fā)生二次放電，使工具電極邊緣變成鈍圓;工

3、具電極旋轉(zhuǎn)能夠增強蝕除顆粒的排出效果，減少短路現(xiàn)象發(fā)生的概率，增加工件材料去除率，降低加工表面粗糙度;隨著工具電極轉(zhuǎn)速的增加，工具電極損耗增大，而工件材料去除率變化不明顯。
　　 建立超聲振動作用下中心沖液式電火花銑削加工間隙流場動力學基本方程，推導出間隙流場X和Y方向的壓力變化方程，建立其仿真模型進行仿真分析，并進行實驗驗證。研究結(jié)果表明:在超聲振動作用下，加工間隙中的工作液介質(zhì)沿X和Y方向超聲頻周期性變化的壓力能夠增強空穴作

4、用，促進工作液介質(zhì)循環(huán)，減少短路和電弧放電，提高加工過程穩(wěn)定性和加工效率，進而提高工件材料去除率，同時能夠降低火花放電凹坑深度，使工件加工表面的熔融金屬鋪展得更均勻，降低工件加工表面粗糙度。超聲振動使間隙流場蝕除顆粒分布濃度降低并且分布更加均勻，使蝕除顆粒一直處于運動狀態(tài)，提高加工過程穩(wěn)定性，減少工具電極損耗。
　　 建立浸液式、中心沖液+浸液式電火花銑削加工間隙流場數(shù)學模型及仿真模型，并進行實驗驗證。研究結(jié)果表明:兩種電火花銑

5、削加工間隙流場都存在蝕除顆粒富集區(qū);工具電極旋轉(zhuǎn)能夠提高加工效率;隨著工具電極轉(zhuǎn)速的增加，工具電極損耗增加，而工件材料去除率略微增加;工具電極施加超聲振動能夠提高工件材料去除率，降低工具電極損耗，進而降低相對電極損耗;工具電極施加超聲振動后，中心沖液+浸液式電火花銑削加工表面粗糙度減小，而浸液式增大。
　　 對三種不同沖液方式的電火花銑削間隙流場進行仿真分析和實驗研究，結(jié)果表明:中心沖液式電火花銑削加工工件材料去除率最高，其次是