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精密超声铣床的设计—进给箱设计,精密,超声,铣床,设计,进给
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河南理工大学万方科技学院本科毕业设计（英文翻译）题目：Ultrasonic vibration pulse electro-discharge machining of holes in engineering ceramics 院系：机械与动力工程系 班级：08机制2班 姓名：宁 超 学号：0828070057 指导教师 ：闫艳燕在工程陶瓷制品中的孔的超声波振动脉冲电子放电加工 贾治新 张建华 艾星机械工程学系，山东科技大学，济南250014；中华人民共和国，1994，4，27日收到摘要在本文中，超声波振动脉冲电子放电加工（UVPEDM）技术已经在工程陶瓷制品中孔的制造中逐步显示出来。描述UVPEDM的原理如下。在UVPEDM技术中的脉冲放电是由工具电极的超声振动产生的，而不是由传统电子放电加工中的特殊脉冲发生器产生的。工具电极的超声振动也能使一个使缺口平整，在获得材料的高的移除率上这个技术也已经北证实。1.绪论 随着机械行业朝着高精度高效率和高自动化的快速发展，需要在高温度和在苛刻的环境条件下的操作机械。明显地，金属材料不能满足那些要求，因此，种类繁多的有更优越性能的新类型的非金属材料像工程陶瓷这种的。例如：在最近20年，越来越多的这类型的材料被使用在电子机械产品中。在陶瓷制品的许多应用中，钻孔需求是平稳增长的。目前，有若干钻孔技术是可供使用的，包括：机械钻孔，超声波加工（USM）,电子放电加工（EDM）,激光束加工（LBM）,电子波加工（EBM）和其他方法。在陶瓷制品中孔的机械钻削呈现有若干问题和表面磨光，工件寿命有关，LBM和EBM通常产生拥有漏斗的形状的孔，梨形状的孔的直接轮廓很难被获得。USM产生有更好表面质量的孔，然而材料的移除率（MRR）是非常低的。自从它在50年前被拉萨恩库和拉匝恩库发现以来，EDM在制造业王国中已经变得越来月重要。近些年来，已经成功证明：当它们的电阻系数低于100欧姆1-3，EDM可以被用到陶瓷制品中。EDM的一个不好的性能是：它在开环电路的周期瞬间低效率放电，产生短路，形成弓形脉冲4，当他们在钻削深孔时这种状况更加严重。这篇文章表明：超声波振动脉冲电子放电加工技术是为了在陶瓷制品中产生孔，学习的目的是为了减少设备损耗，增加放电效率和再次得到更高的MRR. 2.超声振动脉冲电子放电加工的原理 在传统的EDM中，当在两电极间加上施加电压时，冷电子的喷射发生，这相应的在一个特定区域产生了一个离子化的状态。在被给出的电压中，电离结束在一个从阴极开始的一个特定的距离上。由绝缘体显示有一个相当可观的能削弱电离处理过程的能力等等，它们产生了电离，电压的增长扩充了电离的区域。在一个特殊的时刻，电离状态变得充分，是电荷从阴极向阳极的流动。 当电压保持不变时，如果两极靠的更近时，可获得相似的现象，这个现象正在被UVPEDM应用。 在UVPEDM技术中，机械工具的使用是超声波钻孔机器。图表一显示了设备的原理图。超声波发生器产生了一个高频的电信号（17-25KHZ），这个信号被变换器转化为同频率的机械电压信号。一个和恩角扩大了振幅和用工具转化它。工件和工具被连接在DC源上正极和负电极上。图表一图二图二显示了在UVPEDM5中的放电过程。在工件和工具之间，应用一个精确的电压加在缺口上，产生了一个电子区域。最初，被非传导性的流体（流出来的水）连接时，这个电极是绝缘的，因此没有电流产生。随着工具的超声波振动，工具的前表面移动朝着工件表面下降和导电区域相应的增加，导致导电区域产生极小悬浮物质和在缺口中形成电桥（图2b）.当缺口到达一个非常精密非常小的尺寸时，它导致衰弱或在非传导性液体中的离子化（图2C）;电压下降到一个稳定的值时，电压增加到了操作员制定的那个值，产生了等离子体和在信道周围形成了蒸汽泡沫（图2（e）.因为工具的前表面从工件表面的快速移走，电压开始增加，电流开始下降。当缺口到达一个精准的大的形状时，放电信道被迅速的瓦解了（图2（g）.这个过程再次开始，当工具朝着工件再次下移时。 简要地说，在UVPEDM中，当电压被加到工件和工具间时，放电过程形成。这被他们其中之一的机械振动控制，放电的形成会周期性的产生和消失。3.实验的过程 在图一中显示了实验的建立，做这个实验用的是J93025超声波机械，发电机有250w的电能输出和一个在17-25KHZ周期性变化的频率。转化器是磁致伸缩的堆镍和冷却水组成。同时，电子显像管的能量是冷气。和恩角产生一个振幅（波峰到波峰）最大是40微米。在那些实验中，工具的振幅（波峰到波峰）是8-25微米。图表1显示了实验的条件。氧化铝陶瓷制品被用作工具， 图二显示了氧化铝陶瓷制品的一些性能。 4.结果和讨论 4.1在MRR上，所加电压的影响 图表三中显示在MRR上施加电压所产生的影响，当所加电压增加超过15-20V,瞬间发生的放电被观察到和材料移除率的增加。当所加的电压超过80V，振幅为15微米的情况下（100V电压，振幅为25微米），工件和工具之间形成电拱桥，应该避免这样的情况发生。4.2 在MRR上工具电压振幅的影响在图四中显示了在MRR上工具电压振幅的影响，可以看到随着工具电压的增加，材料移除率有明显的增加。当振幅在8微米以下（波峰到波峰），很难保证电子的放电过程。在放电期间，电流转化为热量，在等离子信道区域，工件表面产生特别强烈的热，高温引起了电极材料的熔化和气化6，电极的熔化和气化是腐蚀中最为常见的，并且这也是常规的解释被模拟的样本7-9。随着电流的停止，离子信道的电压迅猛消失，蒸汽泡沫引起更大的热量，在电极表面熔化的液体流进了缺口然后爆炸。 然而，并不是所有的熔铸的材料都可以被移除，因为表面张力，拉力强度，和在液体和固体间的粘结力。在UVPEDM中，随着超声波振动工具的使用，工具使缺口迅速的变化，一个高频变化的应力产生了。在缺口减小的阶段，压力是增加的。等离子信道的直径增长是减小的。同时在缺口增大的阶段，一个大应力的减小开始了。在材料蒸发中增高应该归因到蒸汽温度的下降。因此，当然，产生了一个更好的熔铸材料的喷出物，更小的熔铸材料被再次抛出从电极的表面。除此之外，工具的超声波振动显示出了在作用缺口上碎片粒子的沉淀和产生了可见的悬浮物在非传导性液体中，这改善了非传导性液体的流通。这些特性充分增加了放电的流畅性，并且产生了一个高的MRR。 5结论： UVPEDM是工程学陶瓷制品中的钻孔方法，它在步骤上非常简单和易于达成，当被操作时。并且是低的设备消耗。通过实验已经证实了这个新的加工技术对获得高的材料移除率有用。 参考文献 1N.F班德鲁菲斯和A.M戈大拉，先进机械处理。3（1）（1988）127-1532N.F班德鲁菲斯和A.M戈大拉。陶瓷制品。67（6）（1988）1048-10523M.纳卡木拉，I.机械科学。26（1991）6078-6082 4P.K飞利浦，工具制造26（1991）6078-6082
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