微细电火花加工表面的摩擦学特性研究

【摘要】： 随着微机械制造技术的迅速发展和微机械在工程领域中的广泛应用,微细电火花线切割加工技术以其较高的加工效率、加工精度和表面质量,以及对复杂三维零件的加工能力和许多其他精微加工方法无可替代的优势,成为零件精微加工的重要手段之一,受到国际上许多国家的重点关注和大量研究资金的投入。 目前为止,国内外对微细电火花加工技术的研究很多,对微细电火花加工表面的摩擦学特性研究很少,而表面的摩擦学特性直接关系到零件的使用性能和工作寿命,因此对这方面的研究就显得尤为重要。随着摩擦试验研究的深入,微细电火花加工表面的微凸峰和微凹坑形貌显示出了机械加工表面无可比拟的良好的摩擦学特性。研究微细电火花加工表面的摩擦学特性,并以此为依据,选择微细电火花加工过程中的电参数,、无疑会对微细电火花加工技术以及机床的使用起到促进作用,因而具有重要的理论研究价值和广阔的应用前景。 本文首先分析对比了微细电火花线切割加工表面微观形貌与机械加工表面的差别,以及不同加工电参数的微细电火花线切割表面微观形貌的变化,并对不同加工表面的三维形貌数据在Matlab平台进行建模分析,得到表面轮廓凸峰的二维自相关函数和支撑面积曲线。其次为解决微小零件装夹、微小摩擦力测量以及国外摩擦试验机价格昂贵且某些试验无法完成的问题,研制了一台小型多功能摩擦试验机,并为该摩擦试验机开发了可以进行数据采集和存储以及动态显示摩擦系数变化曲线的测试软件系统。然后在常温下进行了干摩擦试验和润滑试验。通过在不同载荷和不同转速下大量的摩擦磨损试验,对比微细电火花加工过程中采用不同加工电参数的试件表面以及不同的加工方法所形成的表面的摩擦、磨损及润滑性能的差异,从试验数据中分析表面微观形貌对摩擦、磨损及润滑性能的影响。最后根据摩擦学原理,结合表面微观形貌特征及参数,深入分析微细电火花加工表面的摩擦性能、耐磨损性以及润滑性能,比对机械加工表面,从摩擦、磨损及润滑的形成机理分析中得出微细电火花加工表面具有优于机械加工表面的摩擦学特性。