磁场与电火花复合加工的机理研究与实验分析

论文摘要

随着科学技术的发展，在航空、航天、机械、电子、汽车、医疗、光学、模具、化纤、材料、轻工等行业和部门要求进行各种复杂表面的加工，各种超精、光整或具有特殊要求的零件的加工越来越多。针对以上复杂零件加工的特殊要求，仅仅依靠传统的电火花加工方法很难实现。传统的电火花加工尽管可以加工各种难切削材料和各种复杂表面的工件，但其加工速度慢、小孔加工中排屑困难、加工不稳定、电极易损耗等缺点也直接影响其实际应用。目前，国内外学者和工程技术人员对磁力、电火花、超声波等各种能量单独作用于零件的成型、光整的机理和工艺规律都有研究，成型的加工机床已在应用，机械电火花复合加工，电火花超声波复合加工，磁场电化学复合加工等两种能量的复合也有研究，这些加工方法都有不同的特点和优势，也各有其局限性。但是，磁、电两种能量的复合，磁场和电火花复合加工还未见报道。而磁场电火花复合加工可实现优势互补，显著地提高加工效率，改善零件表面质量，并且对电火花单独加工的不足有明显的改善。本论文对磁场电火花复合加工这种新的复合加工的机理、工艺和复合加工的磁路设计进行了研究和探索，在此基础上，建立了磁场电火花复合加工的参数模型，同时通过大量的随着电流变化磁场电火花复合前后加工速度对比实验、磁感应强度变化时的加工速度变化实验、随脉冲宽度变化的加工速度实验、表面粗糙度实验、电极损耗量实验、磁场电火花复合加工正交实验分析、电流波形变化等实验，实验分析了影响磁场电火花小孔加工效率的因素，并且跟单一的电火花加工中的影响因数进行了比较，大量的实验数据和理论推导证明磁场电火花复合加工比传统的单一电火花加工的效率提高了20％～400％左右。由此我们知道磁场电火花复合加工有效的改善了单一电火花加工速度慢、小孔加工中排屑困难、加工不稳定、加工工件表面质量不高、电极易损耗等缺点，为进行下一步研究提出了设想，为磁场电火花小孔加工设备的研制打下了良好的基础。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 国内外研究动态
• 1.3 电火花加工技术的发展及其研究现状
• 1.3.1 电火花加工技术及其存在的基本矛盾
• 1.3.2 电火花加工技术发展的几个阶段
• 1.4 磁场电火花复合加工概念的提出
• 1.5 本课题来源及其主要研究内容
• 第二章 磁场电火花复合加工的机理分析
• 2.1 复合加工机理
• 2.2 粒子电流
• 2.3 均匀电场中液体介质的击穿机理
• 第三章 磁场电火花复合加工的设备简介
• 3.1 脉冲电源
• 3.2 工作液循环系统
• 3.3 自动控制系统
• 3.4 脉冲电压的选择
• 3.5 实验所用D703F电火花机床及其附加磁场设备
• 3.6 小孔的磁场电火花复合加工工艺
• 3.7 合理选择加工电流
• 3.8 导向器的采用
• 第四章 磁场发生器中的磁路设计
• 4.1 磁路设计
• 4.1.1 磁场发生器装置
• 4.1.2 磁路形式和磁路材料的确定
• 4.1.3 磁路结构及其相关参数的确定
• 4.2 励磁电路设计及磁感应强度的测量
• 4.2.1 电路设计
• 4.2.2 加工区域磁感应强度的测定
• 第五章 磁场电火花复合加工的参数模型
• 5.1 磁场电火花复合加工模型建立
• 5.2 建立磁场电火花复合加工材料蚀除率模型
• 5.3 建立磁场电火花复合加工表面粗糙度模型
• 第六章 磁场电火花复合加工的综合实验分析
• 6.1 磁场电火花复合前后加工对比试验
• 6.2 试验原理及试验系统组成框图
• 6.3 磁场电火复合花实验
• 6.3.1 影响加工速度因素的对比实验
• 6.3.1.1 随电流变化的加工速度变化对比实验
• 6.3.1.2 随磁感应强度变化的加工速度变化对比实验
• 6.3.1.3 随脉冲宽度变化的加工速度变化对比实验
• 6.3.2 影响表面粗糙度因素的对比实验
• 6.3.2.1 随电流变化的表面粗糙度变化对比实验
• 6.3.2.2 随脉冲宽度变化的表面粗糙度变化对比实验
• 6.3.2.3 工件材料不同的表面粗糙度变化对比实验
• 6.3.3 影响电极损耗量因素的对比实验
• 6.3.3.1 随电流变化的电极损耗量变化对比实验
• 6.3.3.2 随脉冲宽度变化的电极损耗量变化对比实验
• 6.3.3.3 随磁感应强度变化的电极损耗量变化对比实验
• 6.3.3.4 工件材料不同的电极损耗量变化对比实验
• 6.4 极间介质的消电离和二次放电的改善
• 6.5 磁场电火花复合加工正交实验分析
• 6.6 磁场电火花复合前后电流波形比较
• 6.6.1 电流波形原理图
• 6.6.2 波形记录
• 第七章 结论及展望
• 参考文献
• 附录：D703F高速电火花小孔加工机床主要技术参数
• 致谢
• 攻读硕士期间发表论文
• 攻读硕士期间参与科研项目