超声电火花复合加工ppt课件

超声电火花复合加工,现代加工理论及技术研究所机械与动力工程学院,1,“电火花加工”又称为“放电加工”或“电腐烛加工”,是在一定的介质中,利用工具电极与工件电极之间脉冲性火花放电时的电腐烛现象去除多余材料,获得满足一定的形状、尺寸和表面粗糙度要求的制品的非接触式加工方法。,现代加工理论及技术研究所机械与动力工程学院,2,现代加工理论及技术研究所机械与动力工程学院,电火花加工,3,超声加工,现代加工理论及技术研究所机械与动力工程学院,4,现代加工理论及技术研究所机械与动力工程学院,5,电火花加工技术的基本理论研究,放电加工技术的材料去除机理、工具电极损耗机理和加工表面形成机理极其复杂，涉及热传导、能量转换和分配、溶化、气化、电离、气泡的形成和爆炸、等离子通道的形成和扩展、材料的抛出等现象。目前放电加工技术的基本理论研究已经取得了一定进展。然而，放电加工过程中的物理现象具有瞬变、复杂等特性，其观测受到当前技术水平的制约。例如,在放电加工过程中，能量转换于电能、动能、光能、热能、声能等能量形式之间，难以对这一复杂瞬变过程进行有效的观察和记录。这些来自于观测技术领域的困难,制约了电火花加工技术的材料去除机理、工具电极损耗机理以及加工表面形成机理的全面系统揭示。,现代加工理论及技术研究所机械与动力工程学院,6,电火花加工机理,现代加工理论及技术研究所机械与动力工程学院,雪崩电离形成放电通道，时间短，温度高,工件表面瞬时热源，材料熔化、汽化抛出,实现放电点的转移形成介质电绝缘性,7,2.2超声电火花加工机理,现代加工理论及技术研究所机械与动力工程学院,加剧雪崩电离，磁压缩效应和声压效应，放电通道在电场与磁场不断地变化中慢慢趋于稳定,空化泡溃灭释放的能量有利于工件材料的去除,泵吸、涡流：冷却工作液、加快工作液循环、改善加工环境,放电点的转移，加大了放电间隙，减少了拉弧放电的产生。,8,主要研究内容：,研究超声加工与电火花加工的匹配问题，实现二者的有机结合本项目拟研究超声加工与电火花加工的匹配问题，简化间隙检测控制系统，重点解决控制系统延时问题，优化超声加工与电火花加工的配合，实现二者的有机结合。,现代加工理论及技术研究所机械与动力工程学院,9,超声电火花复合加工装置,超声加工与电火花加工的复合加工方法能有效地改善放电加工的稳定性,且加工效率或工件表面质量高于单独的超声加工或电火花加工。复合加工的关键问题在于如何有机地结合超声加工与电火花加工,使加工效率最高,加工效果最好。一般分为：超声电火花的简单叠加复合加工控制电脉冲的超声-放电复合加工超声频间隙脉冲-放电加工超声-间隙脉冲放电复合加工超声电火花线切割等,现代加工理论及技术研究所机械与动力工程学院,10,超声电火花复合加工装置,方案一：超声+普通直流电源方案二：超声+主轴电极方案三：超声+工件,电火花加工原理图,现代加工理论及技术研究所机械与动力工程学院,11,功率超声电火花复合加工间隙流场研究,本项目拟从流场理论出发,采用固液两相流理论对超声电火花线切割复合加工间隙流场进行理论研究。功率超声电火花线切割复合加工间隙流场动力学模型超声振动对间隙流场的作用超声空化效应对间隙流场的作用利用Fluent软件进行功率超声线切割复合加工间隙流场仿真分析,现代加工理论及技术研究所机械与动力工程学院,12,功率超声电火花复合加工间隙电磁场研究,现代加工理论及技术研究所机械与动力工程学院,超声放电间隙示意图,13,功率超声电火花复合加工间隙电磁场研究,本项目拟从工程电磁场理论出发，对功率超声电火花复合加工间隙电场进行深入研究。超声放电通道形成机理超声对放电通道位置和形状的影响超声放电通道的扩散效应建立超声放电通道的位形半径公式等离子的集体振荡频率与放电参数（电压、电流、间隙等）关系,现代加工理论及技术研究所机械与动力工程学院,14,功率超声电火花复合加工声场研究,由于功率超声振动的空化效应通常发生在密闭、狭窄的空间，很难用肉眼直接观察。因此本项目拟进行如下研究：建立工件电极-工作液-电极丝的液固耦合声场数学模型；借助有限元分析软件，对超声声场进行详细分析，重点研究工件与电极丝在液体中的声压分布，进行2D、3D的声场谐响应分析，与功率超声声振系统谐响应分析进行对比研究；对超声空化特性进行分析，研究其对超声电火花的影响情况；研究超声频率和振幅对工作液超声空化的影响情况。,现代加工理论及技术研究所机械与动力工程学院,15,功率超声电火花复合加工温度场研究,工件表面是由无数个放电小凹坑组成的，加工表面的粗糙度以及加工后表面的应力状态，与加工过程中凹坑的大小都有关系。放电点周围温度场的分布是形成放电凹坑的关键。本项目拟建立超声中走丝线切割的温度场模型，进行有限元仿真研究。能量分配模型在功率超声线切割复合加工中，除极间介质击穿释放的热能、动能、磁能、光能、声能以及电磁波辐射等外，还受到辅助超声作用。利用有限元软件进行温度场仿真,现代加工理论及技术研究所机械与动力工程学院,16,超声电火花复合加工试验研究,工件材料：钛合金、硬质合金、镁合金、不锈钢、稀土对工件材料进行小参数电火花加工和超声电火花复合加工的对比实验,具体为：电极损耗对比试验分析电参数对加工表面粗糙度的影响规律分析超声参数对加工表面粗糙度、去除率等的影响规律利用扫描电镜,观察超声电火花复合加工工件的表面形貌与电火花加工工件表面形貌的区别、重熔层的厚度差异程度,观察了零件的表面裂纹最后利用X射线衍射方法观察钛合金加工表面的成分,证实了加工过程中没有对钛合金中的钛元素产生影响,现代加工理论及技术研究所机械与动力工程学院,17