水平超声振动电火花复合加工装置及试验研究

【摘要】电火花加工是在工作液介质中（通常是电火花加工液或煤油），利用工具电极和工件之间的间歇性脉冲放电释放出的能量来去除工件材料表面以达到工艺要求的特种加工方法。由于其可加工复杂型面，加工精度较高等优点，被广泛应用于磨具制造、航空航天、精密机械、生物医疗等领域。但是电火花加工速度慢，加工效率低，而超声加工可以弥补这方面的劣势。目前的超声电火花复合加工是把超声装置加载在电火花机床主轴上，虽然效果比较好，但是会影响到机床主轴的加工精度，因此本文考虑把超声振动作用在工件上，把超声加工和电火花加工的优势充分发挥出来。本文自行设计了一套超声装置，重点对变幅杆，尤其是圆锥形三段式复合变幅杆进行了理论研究和参数设计，设计了变幅杆与工件整体的加工装置，并对整个装置进行了ANSYS模拟仿真和谐响应分析，试验结果表明在工件端面处振幅最大，可以达到试验预期的振动效果。接着对普通电火花加工进行正交试验研究，寻找到最优参数组，在此基础上引入超声频率和超声功率两个参数，通过试验研究超声的引入对电火花加工机理的作用。本文主要是从成形工件的表面质量入手，用表面粗糙度这个标准来衡量加工的优越性。结果表明水平超声振动电火花复合加工形成的小凹坑平整而且规则，粗糙度值降低，比普通电火花加工质量更好。最后，通过工件的成形表面质量，探讨了超声的引入对电火花加工机理的作用，超声的引入，使得加工间隙的最大放电间隙hmax变大，最小放电间隙hmin变小，加工间隙的范围变得更大，同时实现了放电点的转移，避免了拉弧放电的产生，带来的涡流效应和泵吸效应加快了工作液的流动，改善了加工环境，最终形成更好的加工表面。
【作者】车江涛；
【导师】祝锡晶；
【作者基本信息】中北大学，机械制造及其自动化，2014，硕士
【关键词】电火花加工；水平超声振动；超声变幅杆；正交试验；

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