论文部分内容阅读
由于金属基复合材料特有的质量轻、强度高、热膨胀系数低等特点,随着工业的发展,金属基复合材料的使用越来越广泛。目前对于金属基复合材料的二次加工的需求日趋增长,常用的加工方法有传统机械加工方法和特种加工方法(主要包括磨料水射流加工、激光加工、激光辅助微切削加工、电火花加工、电化学放电加工、电解加工、超声振动加工等)。然而众多研究结果表明,无论采用机械加工还是特种加工方法加工金属基复合材料都存在着一定的困难,以打孔为例:采用机械加工的方法在该类材料上打孔,难以避免严重的刀具磨损甚至刀具断裂以及加工后表面有裂纹等现象;特种加工方法中以电火花加工打孔研究较多,其主要的瓶颈体现在陶瓷颗粒的不导电性和加工碎屑难以排出等问题上。本论文针对电火花加工金属基复合材料中碎屑难以排出的问题,提出了一种V形槽电极电火花加工金属基复合材料的方法。本研究方法的提出巧妙地将深孔钻中广泛应用到的V形槽结构应用于电加工领域来促进排屑,并结合高主轴转速来对加工区域的流场进行扰动,提高放电的稳定性。首先,本文对电火花加工金属基复合材料的蚀除机理和加工影响因素进行了阐述,并提出了V形槽电极电火花加工的基本原理;其次,设计制作了V形槽电极,并针对高主轴转速的实验条件对机床进行平台改装和搭建,主要对旋转主轴这块进行了设计、受力分析和更换,实现了高主轴转速的加工条件;接下来,本文对V形槽电极电火花加工金属基复合材料时的流场进行了建模与仿真,分析了V形槽电极的间隙流场分布和间隙蚀除微粒分布情况,初步确定了V形槽电极的排屑优势;最后,本文通过单因素实验考察主轴转速、冲液压力、峰值电流、脉宽、占空比等因素对V形槽电极电火花加工金属基复合材料的加工效率的影响,主要是研究了材料去除率和相对损耗率,并通过与圆形电极进行对比,发现在相同加工参数下,V形槽电极能极大地促进加工屑的排出从而提高电火花加工金属基复合材料的效率并降低工具的相对损耗,V形槽电极相比圆形电极的材料去除率平均提高了约30%,工具电极相对损耗率相比平均约降低了15%。