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电火花加工微孔的深径比理论模型研究

殷国强  
【摘要】: 微细电火花加工技术作为非接触式精微制造方法之一,在制造业中得到了广泛应用。然而,采用该方法加工较大深径比的微孔时仍面临着许多挑战。目前,造成微孔深径比有限的机理尚不完全明确,也缺乏对微细电火花加工微孔的深径比理论模型,其装备的研制也是大深径比微孔研究的关键技术之一 针对上述问题,本文在已有一套卧式微细电火花加工装置的基础上,又研制了一套立式微细电火花加工装置,开发了主要由手动模块、探测模块、主轴旋转模块、显示模块、数据保存模块、伺服控制模块等功能模块组成的控制系统,并在此基础上重点研究了微细电火花加工微孔时的深径比理论模型。 本文通过实验观察和分析认为,电火花加工微孔时孔内混有加工屑的工作液是随着加工时所产生的气泡从加工间隙内排出的,且随着加工深度的增加,即当微孔深径比达到某个值后,由于加工间隙内流体介质的粘性阻力增加,孔内气泡排出难度增大,非正常放电状态增多,电极损耗加快,致使加工速度明显减小直至趋近于零,从而难以获得较大深径比的微孔。为了从理论上揭示这一加工过程,并且定量描述各种因素对微孔深径比的影响,从而优化大深径比微孔加工,提高微孔加工的深径比。本文基于狭小放电间隙内微观流体的运动特性和表面张力的理论,建立了电火花加工微孔的深径比理论模型。 通过去离子水和油两种情况下进行了微孔加工实验研究,证明了理论模型的合理性,微孔加工的理论计算值与实际测量结果基本一致,为微孔电火花加工的研究奠定了理论基础,也为进一步优化加工参数,提高微孔加工深径比和加工效率提供了依据。理论模型的计算误差可能是由于忽略了微孔内加工屑,温度变化以及电极旋转等因素对工作液运动的影响所致,有待后续工作进一步深入研究。


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