高温合金的电火花磨削加工研究

论文摘要

电火花加工是不同于传统加工的一种工艺方法,近年来得到广泛应用。为提高加工效率和加工精度,探求新的加工方法,以电火花为基础的复合加工也得到广泛发展。电火花磨削加工就是在电火花加工基础上发展起来的将电火花加工和磨削加工结合的加工方法。高温合金等具有高强度、高硬度、高耐磨性、高功能性的新型材料现己广泛应用于航空、船舶及化学工业。但由其性质可知它们多数难于加工。因此,如何对它们进行高效率高质量加工已成了急需解决的难题。本文针对高温合金塑性大、粘附力强、磨削效率低的特点,提出了对高温合金新的电火花磨削的加工方法。电火花磨削加工的原理是：利用金属结合剂砂轮做电极,砂轮中的磨粒起到机械磨削的作用,金属结合剂导电参与电火花加工。二者共同作用,电火花在微尺度方面热软化工件材料,方便研磨,减少磨削力。熔化的金属一部分被蚀除下来,另一部分重新凝固在工件材料表面,在熔化凝固和热影响下,工件表层包含了无数微小裂纹,选择合适的砂轮粒度可磨除微小裂纹层,改善加工表面质量并提高加工效率。本文从电火花加工的理论基础出发,详细论述了电火花加工的基本原理,电火花加工的物理本质,包括介质击穿和通道形成,介质热分解、电极材料熔化、气化、热膨胀、电蚀产物的抛出；极间介质的消电离过程。这些现象都存在于电火花磨削加工中,对电火花磨削加工机理的研究有很大帮助。磨削是电火花磨削加工的重要组成,本文主要探究高温合金的电火花磨削加工,对高温合金的物理机械性能、磨削加工特点和加工方法进行了分析。对高温合金磨削力的计算,磨削表面完整性以及砂轮的磨损和修整做了介绍。为排除其他因素的影响,研究了单脉冲电火花状态下的放电能量和放电热量及能量分配,建立了磨削力的模型并计算出了不同电源功率和切削深度下的电火花磨削加工和磨削加工下的磨削力比。对影响电火花磨削加工的因素进行了分析。设计了电火花磨削实验方案,提出了对电火花磨削机床的改造措施,磨削力的测量方法以及材料去除率和表面粗糙度的测量方法。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 目录
• 第1章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 电火花加工与电火花磨削加工的异同
• 1.2.1 电火花加工原理
• 1.2.2 电火花磨削加工原理
• 1.3 电火花磨削复合加工的产生与发展
• 1.4 高温合金的加工现状
• 1.4.1 高温合金的物理机械性能
• 1.4.2 高温合金的磨削加工性
• 1.4.3 高温合金的加工方法
• 1.5 课题的研究意义和主要研究内容
• 1.6 本章小结
• 第2章 电火花加工技术概论
• 2.1 电火花加工的基本原理及条件
• 2.2 电火花加工的物理本质
• 2.3 影响电火花加工工艺指标的因素
• 2.3.1 影响加工速度的主要因素
• 2.3.2 影响电极损耗的主要因素
• 2.3.3 影响加工表面质量的主要因素
• 2.4 电火花加工技术的发展
• 2.4.1 电火花加工脉冲电源的发展
• 2.4.2 电火花加工自动进给调节系统的发展
• 2.4.3 电火花加工工作液的发展
• 2.5 电火花加工的局限性
• 2.6 高温合金的电火花磨削加工性能探讨
• 2.7 本章小结
• 第3章 磨削加工
• 3.1 磨削特点
• 3.2 磨削力
• 3.2.1 高温合金磨削力的理论计算
• 3.2.2 高温合金磨削力的经验公式
• 3.3 磨削表面完整性
• 3.4 砂轮磨损与修整
• 3.5 本章小结
• 第4章 电火花磨削复合加工
• 4.1 电火花磨削加工状态及机理
• 4.2 单脉冲电火花加工
• 4.2.1 单脉冲电火花放电的物理过程
• 4.2.2 单脉冲电火花放电能量
• 4.2.3 单脉冲电火花放电热量
• 4.2.4 单脉冲放电与重复放电的异同
• 4.3 电火花磨削加工的热传导模型
• 4.3.1 模拟用高温合金
• 4.3.2 放电能量转换分析
• 4.3.3 电火花温度场数学模型及求解
• 4.3.4 电火花磨削加工热传导模型
• 4.4 电火花磨削加工磨削力模型
• 4.4.1 电火花磨削法向力
• 4.4.2 电火花磨削切向力
• 4.4.3 电火花磨削磨削力比
• 4.5 电火花磨削加工速度
• 4.6 电火花磨削加工的影响因素
• 4.6.1 材料去除率
• 4.6.2 磨削力
• 4.6.3 比磨削能
• 4.7 本章小结
• 第5章 电火花磨削实验系统设计
• 5.1 实验条件
• 5.2 电火花磨削机床的改造
• 5.2.1 配置合适的脉冲电源
• 5.2.2 机械部分设计
• 5.2.3 电气设备的检查
• 5.2.4 磨削力的测量
• 5.2.5 材料去除率和表面粗糙度的测量
• 5.3 实验方案
• 5.4 本章小结
• 第6章 结论与展望
• 参考文献
• 致谢