《基於非接觸給電的高速微細電火花銑削加工技術研究》是依託哈爾濱工業大學，由楊曉冬擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：基於非接觸給電的高速微細電火花銑削加工技術研究
- 依託單位：哈爾濱工業大學
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：楊曉冬
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
提高微細電火花加工效率的前提是保證放電狀態穩定，因此普遍採用電極旋轉方法。但對於微小電極，只有大幅度提高電極轉速才能有效提高電極的圓周運動線速度，從而明顯促進放電點分散，抑制電極表面溫度上升，促進排屑，提高放電穩定性。但傳統的電刷接觸式給電方式使主軸在旋轉時振動和磨損加劇，限制了主軸轉速的進一步提高。本項目突破普遍採用的電極轉速範圍，通過使用數萬轉/分以上的高速氣浮電主軸，以非接觸給電方式來實現高速微細電火花銑削加工。電極高轉速還可促進放電柱在陰極滑動，減少作用在陰極的能量密度，電極為陰極時可實現電極低損耗，有益於提高放電銑削加工精度。本項目將明確主軸高速旋轉下微細電火花銑削加工的極間現象，揭示放電屑輸運與排出機制和高效蝕除機制，建立主軸高速旋轉下的銑削放電加工方式、電極損耗補償和工藝最佳化策略。本研究為大幅度提高微細電火花銑削加工速度提供理論依據和技術支持，對促進其實用化具有重要研究意義。
結題摘要
提高微細電火花加工效率的前提是保證放電狀態穩定，因此普遍採用電極旋轉方法。但對於微小電極，只有大幅度提高電極轉速才能有效提高電極的圓周運動線速度，從而明顯促進放電點分散，抑制電極表面溫度上升，增加極間工作液流動性，促進排屑，提高放電穩定性。電極高轉速還可促進放電柱在陰極滑動，減少作用在陰極的能量密度，電極為陰極時可實現電極低損耗。傳統的電刷接觸式給電方式使主軸在旋轉時振動和磨損加劇，限制了主軸轉速的進一步提高。本項目研製了基於靜電感應原理的工具電極非接觸給電結構，搭建了主軸高速旋轉的非接觸給電靜電感應微細電火花銑削加工實驗裝置，突破了以往接觸給電方式下最高只能數千轉/分的電極轉速，在國內外首次實現了主軸轉速高達60000rpm的高精度微細電火花加工。本研究實現了非接觸給電條件下微細電火花加工的非接觸極間放電狀態檢測和伺服控制，對微小放電能量下示波器和放電狀態檢測迴路對放電迴路和放電能量的影響進行了深入的仿真研究和理論分析，取得了在微細電火花加工研究領域具有重要參考價值的研究結論。套用於塊電極電火花磨削加工得到最小直徑為Φ5.44μm的微細電極，電極直徑小於10μm的長度大約為310μm，微小電極長徑比大於30，這是採用電火花塊電極磨削方法在國際上所能得到的最小微細軸和最大長徑比。實驗研究表明主軸高轉速（數萬轉/分）有利於提高微細電火花加工的材料去除率、有利於減小電極損耗、有利於提高加工精度。主軸轉速為60000rpm時的材料去除率是1000rpm時的6.5倍，並可獲得更好的表面質量和加工精度。主軸高轉速下圓柱電極和削邊電極的微小孔加工對比研究表明主軸高速旋轉可以起到削邊電極的改善工作液流動，促進排屑和極間冷卻的作用，從而可抑制短路、放電集中和異常拉弧放電，提高電火花加工穩定性，有利於提高材料去除率。通過對非接觸給電微細電火花銑削加工規律的研究，規劃底面分層銑削加工軌跡，在60000rpm的主軸轉速下成功地加工出數百微米尺度的字母形狀的微型型腔。 本研究還通過微細電火花加工放電凹坑形成過程的分子動力學仿真研究，揭示了放電蝕除的極間微觀現象和放電蝕除機理，為進一步改進微細電火花加工工藝提供了理論依據。
