微幅往复走丝微细电解线切割试验研究

 微细电解线切割是一种新型的微细加工技术,适合高精度金属窄缝、窄槽等微细结构的加工,由于加工间隙内电解产物排出困难,容易影响加工精度。为了提高产物排出效率,提出线电极微幅往复走丝促进加工间隙内电解产物排出的方法,改善了加工稳定性,提高了加工精度和加工效率。建立了间隙内电解产物排出效率对加工精度、加工速度影响的数学模型,分析了线电极走丝速度和走丝幅值对间隙内电解产物排出和电解液更新的影响。通过试验研究了线电极的走丝速度和走丝幅值对加工精度和加工效率的影响规律,采用优化参数在厚度为80 μm的钴基弹性合金上进行微槽结构加工,底面粗糙度约为0.45 μm,倒角半径小于8 μm。结果表明线电极轴向微幅往复走丝可以有效地提高加工质量和加工效率。     

微细电解铣削加工模型及实验研究

 对微细电解铣削加工技术进行了深入研究。将分层加工技术应用到微细电解加工过程中,显著改善了加工稳定性;建立了微细电解铣削加工的数学模型;基于电化学刻蚀原理,在线制得直径小至10 μm的圆柱电极;分组实验并验证了加工模型中各参数如：电极直径、加工电压、电解液浓度、铣削层厚度等对微细电解铣削加工精度的影响。通过优化加工参数,成功加工出了深三角结构和四棱台微型腔,形状精度高,加工稳定性好。     

超短脉冲微细电解加工实验研究

介绍了利用超短脉冲电源进行微细电解加工实验的原理与装置,分析了影响微细电解加工的几个主要因素及影响趋势.并研究了微细电极的在线制作,发现采用铜锌合金材料可以很容易地加工出直径10μm左右,长径比大于50的微细电极,且电极的圆柱度很好.     

复杂结构的微细电解加工实验研究(英文)

介绍了用于加工微结构的微细电解加工技术,超短脉冲电源的应用很大程度上提高了微细电解加工的定域性。首先,建立了一整套用于微细电解加工的加工系统;然后,为优化加工结果,分组实验并研究了一些重要加工参数对加工过程的影响,着重分析了脉冲宽度对加工形状精度的影响和电极工作端形状对已加工表面质量的影响;最后,在优化后的参数条件下,成功加工出了一个形状精度高、已加工表面质量好的复杂结构。     

榫槽结构浸没式管电极内喷液电解切割加工

在航空发动机中，用于连接涡轮盘和叶片的榫槽/榫头结构加工精度、表面质量要求极高，现有加工技术还不能实现涡轮盘榫槽结构的低成本、高效、高质量加工。电解线切割具有加工精度高、加工表面质量好、加工灵活性强等特点，对涡轮盘榫槽结构的低成本加工具有原理性优势。针对管电极内喷液电解切割时，切缝侧壁表面粗糙度不均匀问题，提出了浸没式管电极内喷液电解切割加工方法。在较为稳定、均匀的外部流场和快速流动的加工间隙内部流场共同作用下，实现了大厚度难加工材料的高效高质量加工。结果表明，相比于管电极内喷液电解切割，浸没式管电极内喷液电解切割加工出的切缝侧壁表面粗糙度比较均匀，整体加工质量较好。优选出内喷液压力，以4.5μm/s的进给速度在20 mm厚的高温合金GH4169工件上加工出表面粗糙度为Ra 1.247μm的涡轮盘榫槽结构。     

超声复合电解加工在线参数检测、控制与试验研究

超声复合电解加工的参数条件变化较大时,其系统共振条件难以维持,影响加工效率与精度。设计、构建在线参数检测与实时控制系统,选用激光、电流等高速高精传感器,进行超声频率及位移、超声发生器与脉冲电源的输出电压、电极间电参数进行在线检测,利用PCI-1706U数据采集卡、控制计算机等构建参数实时采集、控制系统,由单片机STM32控制数字电位器,实现超声参数在线检测、实时调节;电极间电压可由系统实时优化调节。采用Visual C++6.0,通过多串口类进行系统软件设计,对各信号数据进行采集、处理、显示等。进行系统自动调节与手动调节对比试验,采用参数实时控制系统进行超声复合电解加工,在保持精度条件下,能有效提高加工过程稳定性和加工效率。     

电火花微细孔加工工艺实验研究

根据电火花微细加工的特点，通过各种工艺实验研究了微能放电参数、电极对材料以及加工液对电火花微细孔加工速度和侧边间隙的影响规律，寻求兼顾加工速度和精度的工艺参数组合。     

高回转精度微柱状电极电化学加工模型及试验

为实现高回转精度微柱状电极的精确高效在线制备,对微电极电化学刻蚀过程进行了深入的研究与改进。首先,根据电化学刻蚀原理,分析了电极旋转对柱状电极加工的影响,试验证明电极旋转可以提高电极的回转精度;其次,根据试验归纳,确立了加工电压、浸液深度和电极转速之间的函数关系,建立了高回转精度微柱状电极加工控制数学模型;最后,在上述模型的指导下,选择优化的加工参数组合,成功加工得到一系列直径为100 μm左右、同轴度误差小于1 μm的柱状电极。     

制作微结构的超声复合加工机理

提出了制作微结构的超声复合加工方法,分析了超声、超声复合电火花、超声复合电解微细加工机理。用微细放电组合工艺制作了多种截形微细工具电极;完善试验系统,进行了多种材料、形状微结构超声复合加工试验。结果表明:超声加工是制作硬脆材料微结构的有效方法;超声复合电火花制作金属材料微结构有较好的精度及加工稳定性;超声复合电解加工兼有效率高、精度好的技术优势。     

微细电火花加工用微能脉冲电源的研制

分析了微能脉冲电源的实现途径,设计开发出了满足微细电火花加工用的微能脉冲电源。该电源能实现超低能量(10-7J以下)下的微细电火花加工,为实现纳米级电火花加工提供了可能的技术保证。     

Wire electrochemical machining with axial electrolyte flushing for titanium alloy

Titanium and its alloys have found very wide application in aerospace due to their excellent characteristics although their processing is still a challenge. Electrochemical machining is an important issue in the fabrication of titanium and titanium alloys. Wire electrochemical machining (WECM) is mainly used for workpiece cutting under the condition of different thickness plates. It has a great advantage over wire electro-discharge machining, which is the absence of heat-affected zone around the cutting area. Moreover, the wire electrode in WECM could be used repetitively because it is not worn out. Thus, much attention has been paid to WECM. The effective way of removing electrolysis products is of importance to WECM. In this paper, the axial electrolyte flushing is presented to WECM for removing electrolysis products and renewing electrolyte. The Taguchi experiment is conducted to optimize the machining parameters, such as wire feedrate, machining voltage, electrolyte concentration, etc. Experimental results show that WECM with axial electrolyte flushing is a promising issue in the fabrication of titanium alloy (TC1). The feasibility of multi-wire electrochemical machining is also demonstrated to improve the machining productivity of WECM.     

冰层辅助对电火花-电解复合穿孔的影响

电火花-电解复合穿孔(ECDD)加工方法有望实现难加工材料涡轮叶片气膜冷却孔无重铸层高效加工,为了进一步提升小孔孔壁的加工质量,提出了在工件底部填充冰层的电火花-电解复合穿孔加工新方法。分析了冰层辅助对复合加工过程中两极之间电流电压的波形、复合穿孔的加工效率、小孔的出入口孔径、孔壁重铸层去除等的影响,进行了冰层辅助与无冰层辅助电火花-电解复合穿孔对比试验。试验表明:冰层辅助加工可以在小孔穿透之后形成充分的反向冲液,有效地解决小孔穿透之后的漏液问题。在增加底部停顿时间的基础上,即小孔穿透后管电极到达预设深度继续停留一段时间,延长管电极对孔壁的电解作用时间,可以显著提高重铸层的去除效果,有望实现小孔整个孔壁重铸层的完全去除。     

Effect of no-load rate on recast layer cutting by ultra fine wire-EDM

Via material erosion in wire electrical discharge machining (WEDM), recast layers form on the surfaces of workpiece. In addition, ultra fine Wire-EDM can be usually cut once. To reduce the thickness of the recast layer as much as possible, the wire electrical discharge-electrochemical machining (WEDCM) method was proposed, which is based on the micro conductivity of the dielectric and microelectrolytic characteristics by adjusting the no-load rate of the pulse in the machining process. Furthermore, a state discrimination and servo control system based on discharge current was designed. The experiment results of different no-load rates show that the electrolytic effects increase as the no-load rate increases, and the main machining process is spark discharge erosion with a no-load rate in the range of 10% to 80%. At 90% no-load rate, the amount of recast layer formation in the forward direction of the wire electrode is almost the same as that of electrolytic dissolution, and it can be practically processed without a recast layer. Compared with 10% no-load rate, the kerf width only increases by 7.5%.     

薄型中空电极振动电解切割TB6钛合金

TB6钛合金由于具有优越的性能,广泛地用于航空航天领域。然而从大余量的TB6钛合金锻铸件毛坯加工成复杂结构的零件,其加工效率低,刀具和机床成本高,造成了极大的浪费。为解决这一问题,提出了一种利用薄型中空电极进行快速大余量去除的电解加工(ECM)方法,即将零件与多余材料切割分离,有望较大程度提高加工效率,降低加工成本。为改善电解加工流场特性,提高加工精度,对电极施加振动,并对薄型中空电极的振动切割进行了建模分析和试验研究。试验结果表明,合适的振动幅值和频率(A=0.05mm,f=50Hz)可以使得各处电解液电导率趋于一致,从而提高加工的精度、稳定性和效率。复杂结构件的成功切割证明了薄型中空电极振动电解切割加工技术具有一定的适用性。     

Effect of tube-electrode inner diameter on electrochemical discharge machining of nickel-based superalloy

Nickel-based superalloys are widely employed in modern aircraft engines because of their excellent material characteristics, particularly in the fabrication of film cooling holes. How-ever, the high machining requirement of a large number of film cooling holes can be extremely chal-lenging. The hybrid machining technique of tube electrode high-speed electrochemical discharge drilling (TEHECDD) has been considered as a promising method for the production of film cooling holes. Compared with any single machining process, this hybrid technique requires the removal of more complex machining by-products, including debris produced in the electrical discharge machin-ing process and hydroxide and bubbles generated in the electrochemical machining process. These by-products significantly affect the machining efficiency and surface quality of the machined prod-ucts. In this study, tube electrodes in different inner diameters are designed and fabricated, and the effects of inner diameter on the machining efficiency and surface quality of TEHECDD are inves-tigated. The results show that larger inner diameters could effectively improve the flushing condi-tion and facilitate the removal of machining by-products. Therefore, higher material removal efficiency, surface quality, and electrode wear rate could be achieved by increasing the inner diam-eter of the tube electrode.     

叶片型面精密振动电解加工工艺研究

采用电解加工工艺对叶片型面进行加工,可以有效提高发动机叶片加工效率,降低生产成本。针对GH4169G合金叶片型面,开展了精密振动电解加工试验研究。结果表明:高频脉冲电流和阴极机械振动具有改善极间流场特性、降低阳极钝化和阴极的产物吸附的作用,可以大幅改善加工效果;采用参数组加工电压15V、阴极振动频率25Hz、开通角度Ra 150°~195°、脉冲频率3000Hz时,获得最优的型面加工质量,型面轮廓度为-0.012~+0.013mm,表面粗糙度值为0.51μm,证明精密振动电解加工工艺满足叶片型面的加工要求。     

三元流闭式叶轮组合电加工技术研究Ⅱ——数控电解预加工

数控电解预加工是组合电加工技术中不可或缺的关键工艺,本文专题论述了三元流闭式叶轮数控电解预加工中阴极及其运动轨迹设计等关键技术。提出了采用多个阴极分区域加工流道的方法,利用先层切再叠加的方法将三维问题简化为二维问题处理而实现阴极加工型面的数值求解。在完成阴极结构优化设计专用工装夹具设计和数控加工程序编制的基础上,以某型三元流闭式叶轮为研究对象进行了加工工艺试验,并加工了符合设计要求的三元流闭式叶轮。试验研究表明,采取数控电解预加工工艺方案能够满足实际生产要求,可提高效率40%,降低电火花加工的电极损耗50%。