基于流場分析的微細電火花深小孔加工的研究.pdf

1、小孔加工一直以來是加工中的難點，電火花技術以其加工無宏觀力、不受工件強度硬度限制等優(yōu)勢，在微孔、小孔加工領域成為重要手段之一。然而隨著加工深度增加，其加工速度急劇下降，對于大深徑比的孔加工，效率極為低下。目前常采用中空回轉電極，輔以高壓水介質等手段來達到高速加工的目的。國內外許多學者在此領域的研究集中在電火花的放電加工原理上，鮮有從極間工作液介質的流動狀態(tài)來分析。本文將通過理論分析和實驗研究，探究工作液介質的流體特性對深小孔電火花加工速

2、度的影響，主要包括以下內容： 研究了棒狀電極在不同旋轉速度下，加工時間隨加工深度的變化。建立了圓柱電極旋轉下的電極間隙流場理論模型，并計算了電極在不同轉速下間隙流場達到穩(wěn)態(tài)后的數(shù)值解。實驗的結果表明，在特定轉速范圍內加工效率最高，低于或者高于這個轉速，加工效率都會下降。根據(jù)理論模型的計算結果，對底部間隙和側面間隙兩個區(qū)域中的電蝕顆粒進行了受力分析。理論分析表明，電極旋轉會使底部的電蝕顆粒懸浮并向側面移動，但轉速過大會使側面間隙中

3、的電蝕顆粒向電極碰撞而降低加工效率。理論分析定性地解釋了實驗結果。 研究了螺旋電極旋轉速度對加工效率的影響。建立了螺旋電極旋轉下的電極間隙流場理論模型，計算了電極在不同轉速下間隙流場達到穩(wěn)態(tài)后的數(shù)值解。實驗結果表明，和圓柱電極相比，螺旋電極加工效率確實提高了。但電極轉速對加工效率的影響規(guī)律和棒狀電極類似，只有在特定轉速范圍內加工效率最高，低于或者高于這個轉速，加工效率都會下降。對理論模型的計算結果從壓強、流線、流量和速度等多個角

4、度進行了分析，并對間隙中的電蝕顆粒進行了受力分析。螺旋電極由于形貌上的不對稱會使新鮮的工作液從螺旋槽流入間隙流場，并且使帶有電蝕產物的工作液從側面間隙螺旋上升逃逸出放電間隙。螺旋電極轉速的增加，會使電蝕顆粒受到的浮力和排出電蝕產物的工作液流量增加，提高了加工效率，但是轉速過大會使側面間隙中的電蝕顆粒受到的速度梯度力成倍增加，使電蝕顆粒和電極相撞，降低加工效率。理論分析定性解釋了實驗結果。 最后，從理論的角度分析了螺旋電極的形貌參