论文部分内容阅读
随着科学与技术的发展,微型化、精密化、复杂化成为当今机电产品的重要发展方向,在进行微孔加工方面,微细电火花加工技术在不需要考虑材料硬度和强度等因素限制的条件下得到广泛应用。微细电火花加工通常是采用短脉宽、高频率的电火花脉冲电源进行加工,这样既可以提高加工精度,又可以提高加工效率。但是,微细电火花加工过程也会受到高频脉冲条件下各种作用机制的影响,高频脉冲频率对微细电火花加工放电过程的影响主要体现在高频脉冲频率下电极集肤效应和放电通道磁力箍缩效应两方面。本文主要做了以下研究工作:(1)对高频脉冲微细电火花加工电极集肤效应原理进行分析,基于电极集肤效应电磁场理论以及工件在电极电磁场作用下的感应电流和电动势理论,建立高频脉冲下微细电火花加工电极的电场与磁场耦合模型。采用单因素仿真方法分别进行不同脉冲频率、电流、磁导率作用下电极集肤效应的仿真,得到脉冲频率、电流和电极磁导率影响下电极端面电流密度与电场强度分布规律;进一步仿真得到了集肤效应影响下,工件加工到不同深度时,孔底与孔壁表面电流密度分布规律。通过电极端面与孔底表面电流密度计算得到电场强度,利用电场强度分别计算出电极端面与孔底表面放电概率,最后计算出高频脉冲电火花加工总的放电概率并获得放电概率方程。(2)对高频脉冲作用对放电通道的影响进行分析,基于电子在放电通道电磁场内运动特性,建立高频脉冲下放电通道强磁力箍缩效应影响下电场与磁场和带电粒子追踪的耦合模型。研究高频脉冲电磁场对放电通道粒子运动的影响规律,分析磁力箍缩效应对放电通道能量传输和分布的影响。验证主要加工参数脉冲频率、峰值电流和介质电导率对放电通道电子磁力箍缩效应的影响,得出放电通道内电子束的收缩规律。根据放电通道内电子束运动规律,总结高频脉冲下放电通道热流密度分布规律,分析了此时热流密度分布规律对材料蚀除的影响。本文通过理论与仿真相结合研究方法,验证了高频脉冲频率在微细电火花加工中对电极损耗和材料蚀除的影响,完善高频微细电火花加工技术的基础理论,因此该研究具有重要的学术价值。