混粉电火花加工工作液处理系统及窄缝结构加工工艺研究

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1、哈尔滨工业大学工学硕士学位论文图1-1直径为0.8mm的人立体面部图像[6,7]Fig.1-1Pictureofa3DHumanFacewiththediameterof0.8mm[6,7]图1-2微细电火花制造的5×5矩阵的群电极及群孔[17]Fig.1-2The5×5matrixelectrodesandmatrixholesmachinedbymicroEDM[17]1.1.2复合化电火花加工技术电火花加工工艺在具有很多优点的同时，也存在着一定的局限性。例如加工深度到达一定程度后，加工蚀除物的排出存在困难；加工异型微孔的效率和精度有待提

2、高等。近年来，许多新类型的特种加工方法就是在电火花加工的基础上复合其它的加工工艺，使其同时具备多种加工手段的技术优势，从而得到更高的加工效率和加工精度。电解电火花加工技术综合了电解加工和电火花加工的特点，加工过程涵盖了电火花加工的电蚀除作用以及电解加工的溶解作用，同时具有电火花加工的高精度和电解加工的高效率的技术优势。台湾的W.Y.Peng和Y.S.Liao研究了将电解电火花加工用于非导电脆性材料的切片加工工艺[18]。在机械运动复合脉冲放电加工技术方面，哈尔滨工业大学王振龙教授把超声振动引入到微细电火花加工技术中，使加工异型微孔的效率和精度

3、显著提高，有效放电率与单纯电火花脉冲放电相比较提高2~3倍。北京电加工研究所曹凤国还利用超声振动—磨削—间隙脉冲放电复-2-哈尔滨工业大学工学硕士学位论文合加工进行聚晶金刚石磨削加工[19]，在经济效益和社会效益方面都取得了良好的成果。1.1.2电火花加工介质多样化传统的电火花加工使用的介质多为煤油等液体，其主要作用是在加工过程中起到冷却、排屑和压缩放电通道等作用，使得电火花加工得以稳定可靠地进行。随着现代工业发展的要求，电火花加工向节能化、环保化、高效化等方向发展。很多种类的气体、液体被引入电火花加工作为介质。日本学者国枝正典（Kunied

4、aM）[20]采用水作工作液，并向工作液中通入氧气，可以观察到更大的放电凹坑和更加频繁的放电，加工速度也相应提高。随后国枝正典等人首先研究了不同气体介质中的放电加工的工艺，证实了气中放电加工的可行性[21]。国内方面，哈工大特种加工研究所李立青等对气体放电加工机理也作了较为深入的研究[22]。此外，丁纯乾等在煤油中加入了界面活性剂，降低了因放电分解产生的焦油粘滞度，使加工液更加容易的流入电极与工件之间，进而改善排渣效果减少放电不稳定现象，以提升材料去除率[23]。1.2混粉电火花加工技术的研究与发展日本学者毛利尚武等[24,25]在研究中发现

5、，在工作液中添加适量的Si、Al等微粉末可以明显改善电火花加工后的表面质量，达到近似镜面的效果，自此混粉电火花镜面加工技术开始发展。该技术的应用使大面积电火花加工表面得到改善，从根本上克服了电火花加工表面粗糙度差、表面质量低的缺点，为电火花加工技术的应用提供了更广阔的前景[26]。随后，各国都开始对该项技术展开深入研究[27-30]。1.2.1混粉电火花加工机床的研究1997年，日本沙迪克公司的PGM35S+NF40Ⅱ混粉电火花加工机床第一 次在中国国际机床展览会上展出，它能在几个小时内加工出4000mm2、 Ra0.2μm的镜面[31]。在

6、第五届中国国际机床展览会上，日本三菱电机公司展出了采用混入硅粉电火花加工工艺制造的样件，尺寸100mm×100mm，表面粗糙度达到Ra0.12μm，日本沙迪克公司展出的样件直径为∅37mm，在工-3-哈尔滨工业大学工学硕士学位论文作液中混入铬粉，表面粗糙度达到Ra0.13μm，沙迪克公司生产的PGM系列 混粉电加工设备和PikagnWhite粉末工作液，可进行100000mm2大面积镜面 加工，加工表面粗糙度Ra≤0.2μm[32]。1.1.2复合混粉电火花加工技术与传统电火花加工技术一样，混粉电火花加工技术也可以同其他加工工艺复合应用。迟恩

7、田等人在混粉电火花镜面加工技术的基础上又附加了超声波振动，其研究涉及超声磨料混粉电火花复合加工基本原理和基本设备，在试验研究的基础上对加工参数进行详细的讨论，分析了主要参数对表面粗糙度的影响[33]，结果表明混粉电火花加工在复合超声磨料后进一步改善了工件表面放电痕的分布，使放电痕变得浅而均匀，提高了镜面加工的质量。1.1.3混粉电火花加工的工艺性研究国外在混粉电火花加工工艺方面开展较早，新加坡国立大学Y.S.Wong等从材料的导热性及导电性两方面指出混粉粉末应具有良好的导热性，而导电性应界于导体和绝缘体之间，由此说明石墨是良好的粉末材料[34

8、]。MingQY等指出在添加粉末的同时添加一定量的亲油性表面活性剂，对加工表面 粗糙度的改善有利[35]。Yoshiyuki等用Ni粉做实验得到了加工表面粗糙度随粉