電火花成形加工中的電極損耗預(yù)測(cè)及補(bǔ)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(duì)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(wú)法避免，對(duì)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(bǔ)償措施，以提高電火花成形加工的加工精度。本文針對(duì)電火花成形加工的電極損耗問(wèn)題，展開(kāi)了深入的研究，著重討論了電極損耗的預(yù)測(cè)和補(bǔ)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(cè)方法。該方法通過(guò)對(duì)電火花成形加工中電蝕過(guò)程的模擬，再現(xiàn)電極損耗、工件材料蝕除過(guò)程和主軸的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，由此建立了基于火花放電過(guò)程的電極損耗模型，可對(duì)電極損耗的大小、分布范圍做出有效的預(yù)測(cè)，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(duì)電蝕坑的形狀進(jìn)行相應(yīng)的變形，以更好地逼近實(shí)際情況。經(jīng)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，該方法可以很好的模擬小孔加工過(guò)

3、程，精確地預(yù)測(cè)其電極損耗狀況。
　　而對(duì)于常規(guī)尺寸的成形電極，若仍采用仿真模擬的方法則會(huì)產(chǎn)生龐大的計(jì)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(cè)的可能性，建立了基于曲率的曲面電極損耗預(yù)測(cè)模型。研究表明，曲率越大，該處的電場(chǎng)強(qiáng)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(duì)曲面電極表面各點(diǎn)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(shí)現(xiàn)曲面電極的快

4、速損耗預(yù)測(cè)。本文采用NURBS曲面來(lái)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(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，該方法可以很好的預(yù)測(cè)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(cè)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(bǔ)償方法。提出了面向微細(xì)電極的反成形補(bǔ)償模型和面向曲面電極的曲面矢量偏置補(bǔ)償模型，這兩個(gè)模型分別利用反成形原理和曲面偏