微细电火花加工电极流致振动及试验研究

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目前,随着科学技术的发展,微机电系统和微系统技术得到广泛的应用和提升,对复杂零部件及高精度结构的高性能加工提出了更高的要求。微细电火花加工技术具有高精度、无切削力、成本低等特点,因此在实际微细加工中的应用非常广泛。然而,微细电火花加工深微孔的时候,时常出现扩孔量较大,锥度大,加工碎屑难以排出等问题,严重影响加工孔的精度,并且目前针对电极摆动对微孔精度影响的研究较少,极少有文献涉及细长微电极的涡激振动问题。在理论分析和试验研究的基础上,为了提升单向冲液式微孔电火花的加工精度,本研究提出采用对冲液的方式来消除流致振动对微细电火花加工精度的影响,主要内容如下:为探究电极上端涡激振动,同时便于后期的观测以及提升运算的效率,对直径为0.4mm长度为3mm长圆柱体进行二维简化仿真,结合龙格库塔法,探究在不同流速下,圆柱在平行于流体流向上的摆动位移和垂直于流体流向上的摆动位移,最后对圆柱摆动的仿真结果进行实验的验证,其最大误差控制在16.97%。对实际加工的工具电极进行三维流固耦合仿真,探究不同直径电极、不同长度尺寸电极以及不同流速三种因素下三维电极的双向流固耦合研究,分析流体对固体电极摆动的影响,以及电极自身尺寸对于摆动的影响规律。同时,探究在一定加工深度下,不同直径电极、不同长度电极、以及不同冲液流速对电极摆动的影响,以及在不同加工深度条件下,对电极摆动的影响。为验证仿真的可靠性,运用高速摄影仪器,在冲液状态下,对不同长度尺寸电极、不同直径电极以及不同流速下电极的摆动情况进行拍摄处理,通过matlab图像数据处理,从而得出摆动幅值,最大误差控制在15.2%。为了探究电极的摆动对于微孔加工的影响,分别在单向冲液条件和对冲液式条件下,针对不同冲液流速、不同电极长度尺寸、不同直径电极以及不同的加工深度进行微细电火花深孔加工实验,最终实验结果与仿真趋势一致。
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