基于流場(chǎng)分析的微細(xì)電火花深小孔加工的研究.pdf

1、小孔加工一直以來是加工中的難點(diǎn)，電火花技術(shù)以其加工無宏觀力、不受工件強(qiáng)度硬度限制等優(yōu)勢(shì)，在微孔、小孔加工領(lǐng)域成為重要手段之一。然而隨著加工深度增加，其加工速度急劇下降，對(duì)于大深徑比的孔加工，效率極為低下。目前常采用中空回轉(zhuǎn)電極，輔以高壓水介質(zhì)等手段來達(dá)到高速加工的目的。國內(nèi)外許多學(xué)者在此領(lǐng)域的研究集中在電火花的放電加工原理上，鮮有從極間工作液介質(zhì)的流動(dòng)狀態(tài)來分析。本文將通過理論分析和實(shí)驗(yàn)研究，探究工作液介質(zhì)的流體特性對(duì)深小孔電火花加工速

2、度的影響，主要包括以下內(nèi)容： 研究了棒狀電極在不同旋轉(zhuǎn)速度下，加工時(shí)間隨加工深度的變化。建立了圓柱電極旋轉(zhuǎn)下的電極間隙流場(chǎng)理論模型，并計(jì)算了電極在不同轉(zhuǎn)速下間隙流場(chǎng)達(dá)到穩(wěn)態(tài)后的數(shù)值解。實(shí)驗(yàn)的結(jié)果表明，在特定轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)加工效率最高，低于或者高于這個(gè)轉(zhuǎn)速，加工效率都會(huì)下降。根據(jù)理論模型的計(jì)算結(jié)果，對(duì)底部間隙和側(cè)面間隙兩個(gè)區(qū)域中的電蝕顆粒進(jìn)行了受力分析。理論分析表明，電極旋轉(zhuǎn)會(huì)使底部的電蝕顆粒懸浮并向側(cè)面移動(dòng)，但轉(zhuǎn)速過大會(huì)使側(cè)面間隙中

3、的電蝕顆粒向電極碰撞而降低加工效率。理論分析定性地解釋了實(shí)驗(yàn)結(jié)果。 研究了螺旋電極旋轉(zhuǎn)速度對(duì)加工效率的影響。建立了螺旋電極旋轉(zhuǎn)下的電極間隙流場(chǎng)理論模型，計(jì)算了電極在不同轉(zhuǎn)速下間隙流場(chǎng)達(dá)到穩(wěn)態(tài)后的數(shù)值解。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，和圓柱電極相比，螺旋電極加工效率確實(shí)提高了。但電極轉(zhuǎn)速對(duì)加工效率的影響規(guī)律和棒狀電極類似，只有在特定轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)加工效率最高，低于或者高于這個(gè)轉(zhuǎn)速，加工效率都會(huì)下降。對(duì)理論模型的計(jì)算結(jié)果從壓強(qiáng)、流線、流量和速度等多個(gè)角

4、度進(jìn)行了分析，并對(duì)間隙中的電蝕顆粒進(jìn)行了受力分析。螺旋電極由于形貌上的不對(duì)稱會(huì)使新鮮的工作液從螺旋槽流入間隙流場(chǎng)，并且使帶有電蝕產(chǎn)物的工作液從側(cè)面間隙螺旋上升逃逸出放電間隙。螺旋電極轉(zhuǎn)速的增加，會(huì)使電蝕顆粒受到的浮力和排出電蝕產(chǎn)物的工作液流量增加，提高了加工效率，但是轉(zhuǎn)速過大會(huì)使側(cè)面間隙中的電蝕顆粒受到的速度梯度力成倍增加，使電蝕顆粒和電極相撞，降低加工效率。理論分析定性解釋了實(shí)驗(yàn)結(jié)果。 最后，從理論的角度分析了螺旋電極的形貌參