電火花成形加工中的電極損耗預(yù)測及補償方法研究.pdf

1、作為先進(jìn)制造技術(shù)之一，電火花成形加工以其特有的非接觸式加工方式和對加工材料的廣泛適應(yīng)性，在精密模具、航空航天、醫(yī)療器械、傳感器等領(lǐng)域占據(jù)著極為重要的位置。但由于工具電極的損耗無法避免，對其加工精度，尤其是微細(xì)孔、型腔等的加工精度，造成了嚴(yán)重的影響，必須采取一定的補償措施，以提高電火花成形加工的加工精度。本文針對電火花成形加工的電極損耗問題，展開了深入的研究，著重討論了電極損耗的預(yù)測和補償方法，主要內(nèi)容如下:
　　根據(jù)電火花成形加工

2、原理，提出了基于放電模擬的微細(xì)電極損耗預(yù)測方法。該方法通過對電火花成形加工中電蝕過程的模擬，再現(xiàn)電極損耗、工件材料蝕除過程和主軸的進(jìn)給運動，由此建立了基于火花放電過程的電極損耗模型，可對電極損耗的大小、分布范圍做出有效的預(yù)測，并可準(zhǔn)確地模擬被加工表面的形貌特征。為了使仿真結(jié)果更為精確，該模型將錐形坑作為電蝕坑的基礎(chǔ)形狀，并能根據(jù)放電位置的不同，對電蝕坑的形狀進(jìn)行相應(yīng)的變形，以更好地逼近實際情況。經(jīng)實驗驗證，該方法可以很好的模擬小孔加工過

3、程，精確地預(yù)測其電極損耗狀況。
　　而對于常規(guī)尺寸的成形電極，若仍采用仿真模擬的方法則會產(chǎn)生龐大的計算量，且相較于微細(xì)電極，其精度要求比較低。因此本文積極探討根據(jù)電極幾何特征進(jìn)行電極損耗預(yù)測的可能性，建立了基于曲率的曲面電極損耗預(yù)測模型。研究表明，曲率越大，該處的電場強度越大，越易產(chǎn)生火花放電，進(jìn)而造成了電極損耗。因此，可依據(jù)曲率大小對曲面電極表面各點進(jìn)行矢量偏置，進(jìn)而獲得偏置后的電極曲面，即電極損耗后的形狀，以此實現(xiàn)曲面電極的快

4、速損耗預(yù)測。本文采用NURBS曲面來逼近電極曲面，并詳細(xì)討論了電極曲面的偏置方法，特別是廣義損耗系數(shù)δp和損耗變換矩陣K的求取。經(jīng)實驗驗證，該方法可以很好的預(yù)測橢球形電極的損耗結(jié)果。
　　為了減輕甚至去除電極損耗的不良影響，提高電火花成形加工精度，本文以電極損耗預(yù)測模型為基礎(chǔ)，進(jìn)一步研究了電火花成形加工中的電極損耗補償方法。提出了面向微細(xì)電極的反成形補償模型和面向曲面電極的曲面矢量偏置補償模型，這兩個模型分別利用反成形原理和曲面偏