【摘要】：當(dāng)使用電火花線切割技術(shù)切割工件時(shí),材料是通過(guò)熔化和汽化被去除的,由于這樣的材料去除機(jī)理,電火花切割后的工件表面布滿著無(wú)數(shù)火花凹坑和再凝固物質(zhì)組成的重鑄層,導(dǎo)致工件表面質(zhì)量不高。重鑄層對(duì)材料的其他性能,例如疲勞強(qiáng)度,抗腐蝕性能和使用壽命也會(huì)造成不良的影響。針對(duì)此問(wèn)題,本文研究去除電火花切割工件表面凹坑和再凝固物質(zhì)的方法,提高工件表面質(zhì)量。針對(duì)電火花切割金屬導(dǎo)電材料,提出電火花-電解復(fù)合線切割(Wire Electrical Discharge-Electrochemical Machining,WEDCM)的方法,將電解加工和電火花切割結(jié)合起來(lái),利用電解陽(yáng)極溶解的方法去除電火花切割工件表面產(chǎn)生凹坑和再凝固物質(zhì),提高工件表面質(zhì)量。分析WEDCM改善表面形貌和粗糙度的機(jī)理并進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。分析了電解階段電極絲的進(jìn)給速度和工件在電極絲兩次進(jìn)給之間的移動(dòng)距離,對(duì)工件最終表面質(zhì)量的影響;探索了電極絲在電解階段采用高速、多次進(jìn)給的情況下提高工件表面質(zhì)量的方法。針對(duì)WEDCM方法工藝復(fù)雜的問(wèn)題,提出慢速進(jìn)給-WEDCM以簡(jiǎn)化其工藝過(guò)程,并進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究;對(duì)比了WEDCM和慢速進(jìn)給-WEDCM對(duì)于提高工件表面質(zhì)量的差異。隨后,基于雙電層模型和法拉第定律,針對(duì)WEDCM和慢速進(jìn)給-WEDCM兩種方法建立起分析模型,在WEDCM方法中,模型建立目標(biāo)是為了確定在電解階段電極絲合適的進(jìn)給速度。研究得到了在相同厚度再凝固物質(zhì)需要被溶解的條件下電極絲在電解階段的進(jìn)給速度和工件移動(dòng)距離之間的關(guān)系,以及它們對(duì)工件表面質(zhì)量的影響規(guī)律,并且得到了工件為了獲得良好的表面質(zhì)量,電極絲在電解階段的進(jìn)給速度和工件移動(dòng)距離的合理的取值范圍。在慢速進(jìn)給-WEDCM方法中,通過(guò)建立模型找到電極絲合適的進(jìn)給速度從而利用電解溶解來(lái)去除再凝固物質(zhì)提高工件表面質(zhì)量。研究了電極絲進(jìn)給速度對(duì)工件表面質(zhì)量的影響及合理的取值范圍。分析了工件表面條紋的成分和產(chǎn)生的原因,以及條紋去除的方法和原理。對(duì)兩種方法的模型進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證,并且對(duì)誤差進(jìn)行了分析。結(jié)果表明,計(jì)算模型能夠反應(yīng)兩種加工方法中電極絲合適的進(jìn)給速度。兩種模型的誤差均來(lái)自于加工過(guò)程中電極絲的振動(dòng)而導(dǎo)致加工的不穩(wěn)定性。由于電解加工無(wú)法加工半導(dǎo)體材料,因此針對(duì)半導(dǎo)體材料的電火花切割,提出了線鋸-電火花復(fù)合切割(Wire Saw WEDM,W-WEDM)半導(dǎo)體去除表面凹坑和再凝固物質(zhì),在切割過(guò)程中,采用帶有金剛石磨粒的線鋸絲作為工具,并使線鋸絲和工件相互接觸,使用火花放電和金剛石磨粒共同去除材料,進(jìn)而去除電火花切割后產(chǎn)生的凹坑和再凝固物質(zhì)。首先從理論上分析了W-WEDM的原理,隨后用實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了其可行性,對(duì)W-WEDM的材料去除機(jī)理進(jìn)行了分析,是電火花和金剛石磨粒共同去除材料的,由于有金剛石磨粒的磨削作用,W-WEDM能夠去除電火花切割產(chǎn)生的火花凹坑和再凝固物質(zhì),降低電火花切割工件表面粗糙度。同時(shí)結(jié)合相關(guān)實(shí)驗(yàn),對(duì)三種切割方法,即W-WEDM、線鋸切割和WEDM在切割效率、表面元素殘留、切縫寬度、線鋸絲的磨損等方面進(jìn)行了對(duì)比。
【圖文】：

研究背景加工加工(Electrical discharge machining,EDM)是一種常見(jiàn)的特種加工方造、機(jī)械加工等行業(yè)，一般可以分為電火花成型加工(EDM)和電trical discharge machining,WEDM)。電火花加工最早可以追溯到 17oseph Priestly 發(fā)現(xiàn)了放電產(chǎn)生火花的侵蝕現(xiàn)象[1]。然而直到 1943 年enko 夫婦才發(fā)明了電火花加工。到 1980 年代，隨著數(shù)控機(jī)床加工時(shí)在加工效率上得到了很大的提高[1]�；鸹庸ぶ胁牧系娜コ夹g(shù)仍有爭(zhēng)議，但目前廣泛接受的電火花加基礎(chǔ)的材料去除機(jī)理，即電火花加工是一個(gè)熱的過(guò)程，材料去除是量的熱來(lái)去除的。圖 1-1 所示的是電火花加工的原理。

000℃，甚至高達(dá) 20，000℃，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于常見(jiàn)材料的熔于熔化和汽化從而被去除[3; 4]，如圖 1-1(d)所示。兩極間的每一次材料，每次放電去除材料的體積的大約為 10-6-10-4mm3，材料去除mm3/min 之間[1]，材料去除后，工件表面上會(huì)形成放電凹坑。在加極間每次只會(huì)產(chǎn)生一個(gè)電火花[5]，即單通道放電（加工半導(dǎo)體材料）。但是火花產(chǎn)生的頻率可以達(dá)到每秒 2000~500,000 次，因此在電火起來(lái)在一瞬間有很多的火花同時(shí)產(chǎn)生[5]。在放電的最終階段，等離介質(zhì)氣體爆炸，從兩極的材料中噴射出材料形成碎屑，由于工作液的帶走，本次放電結(jié)束，，如圖 1-1(e)所示。電火花在加工過(guò)程中，材當(dāng)中去除的，而且從電極當(dāng)中也進(jìn)行了去除，因此電極會(huì)產(chǎn)生磨極和工件當(dāng)中同時(shí)去除材料的，這樣會(huì)增大電極和工件之間的距離在兩極之間更近的點(diǎn)發(fā)生的，如圖 1-1(f)所示。這個(gè)加工過(guò)程反復(fù)線切割（WEDM）是傳統(tǒng)電火花加工的一種特殊形式，它是一種加工的變體，圖 1-2 是它的切割原理。
【學(xué)位授予單位】：西安理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類(lèi)號(hào)】：TN305

【相似文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 張志金;孫超;張明岐;崔海軍;張海龍;;航空制造領(lǐng)域精密電火花加工技術(shù)[J];航空制造技術(shù);2015年Z2期

2 李旭;;電火花加工技術(shù)研究的發(fā)展方向分析[J];工業(yè)設(shè)計(jì);2015年08期

3 鄭思齊;朱梅玉;;電火花加工技術(shù)討論的發(fā)展方向分析[J];飲食科學(xué);2017年16期

4 梁天宇;;關(guān)于電火花加工技術(shù)課程的教學(xué)改革[J];中國(guó)職工教育;2014年12期

5 蘇波;王永強(qiáng);;電火花加工技術(shù)的應(yīng)用與發(fā)展[J];科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào);2013年29期

6 ;書(shū)訊[J];電加工與模具;2011年04期

7 楊大勇;;電火花加工技術(shù)的發(fā)展[J];現(xiàn)代制造;2008年08期

8 李立青;郭艷玲;白基成;郭永豐;;電火花加工技術(shù)研究的發(fā)展趨勢(shì)預(yù)測(cè)[J];機(jī)床與液壓;2008年02期

9 周云鵬;葉樹(shù)林;;工程陶瓷的電火花加工技術(shù)[J];佛山陶瓷;2007年01期

10 戴喜紅;李文卓;;電火花加工技術(shù)的高效化研究進(jìn)展[J];機(jī)械工程師;2007年02期

相關(guān)會(huì)議論文 前10條

1 何維林;;大面積和深窄槽電火花加工技術(shù)[A];2012年全國(guó)電火花成形加工技術(shù)研討會(huì)交流文集[C];2012年

2 遲恩田;;電火花加工技術(shù)現(xiàn)狀[A];陜西省機(jī)械工程學(xué)會(huì)第九次代表大會(huì)會(huì)議論文集[C];2009年

3 遲恩田;任中根;張安洲;;對(duì)我國(guó)電火花加工發(fā)展的建議[A];中國(guó)電子學(xué)會(huì)生產(chǎn)技術(shù)分會(huì)電加工專(zhuān)業(yè)委員會(huì)第六屆學(xué)術(shù)年會(huì)論文集[C];2000年

4 遲恩田;任中根;張安洲;;對(duì)我國(guó)電火花加工發(fā)展的建議[A];陜西省機(jī)械工程學(xué)會(huì)電加工分會(huì)第七屆學(xué)術(shù)年會(huì)論文集[C];2000年

5 劉曉;唐春英;胡斌良;王輝;趙光志;高銀平;;鈦合金航天復(fù)雜結(jié)構(gòu)件高效電火花加工技術(shù)研究[A];2014年全國(guó)電火花成形加工技術(shù)研討會(huì)交流文集[C];2014年

6 葉軍;;航空發(fā)動(dòng)機(jī)零件小孔電火花加工技術(shù)的研究[A];特種加工技術(shù)——2001年中國(guó)機(jī)械工程學(xué)會(huì)年會(huì)暨第九屆全國(guó)特種加工學(xué)術(shù)年會(huì)論文集[C];2001年

7 葉軍;;航空發(fā)動(dòng)機(jī)零件小孔電火花加工技術(shù)的研究[A];2001年中國(guó)機(jī)械工程學(xué)會(huì)年會(huì)暨第九屆全國(guó)特種加工學(xué)術(shù)年會(huì)論文集[C];2001年

8 張昆;;電火花加工技術(shù)在航天領(lǐng)域的典型應(yīng)用及發(fā)展需求[A];特種加工技術(shù)智能化與精密化——第17屆全國(guó)特種加工學(xué)術(shù)會(huì)議論文集（摘要）[C];2017年

9 遲恩田;于學(xué)文;;電火花加工的現(xiàn)狀與發(fā)展[A];中國(guó)電子學(xué)會(huì)生產(chǎn)技術(shù)分會(huì)電加工專(zhuān)業(yè)委員會(huì)第六屆學(xué)術(shù)年會(huì)論文集[C];2000年

10 王振龍;夏良俊;趙萬(wàn)生;;半導(dǎo)體硅材料的電火花加工技術(shù)研究[A];第十屆全國(guó)特種加工學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C];2003年

相關(guān)重要報(bào)紙文章 前4條

1 本報(bào)記者 黃明明;十年做成一件事[N];中國(guó)科學(xué)報(bào);2012年

2 本報(bào)記者 趙寧;豪邁科技：研發(fā)創(chuàng)新確保產(chǎn)品高品質(zhì)[N];證券日?qǐng)?bào);2011年

3 記者 劉國(guó)鋒;房山區(qū)打造高端“智造”基地[N];首都建設(shè)報(bào);2011年

4 本報(bào)記者 楊紅英;應(yīng)急之需 新廠房為年產(chǎn)千臺(tái)作保障[N];機(jī)電商報(bào);2005年

相關(guān)博士學(xué)位論文 前4條

1 武小宇;去除電火花切割工件表面凹坑和再凝固物質(zhì)方法研究[D];西安理工大學(xué);2019年

2 徐軼;電解電火花玻璃微加工新方法及其機(jī)理研究[D];華中科技大學(xué);2018年

3 徐小兵;絕緣陶瓷材料電火花加工技術(shù)及仿真研究[D];武漢理工大學(xué);2009年

4 高清;混粉準(zhǔn)干式電火花加工技術(shù)研究[D];山東大學(xué);2009年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前10條

1 李雪峰;鈦合金功能表面激光—電火花復(fù)合制造技術(shù)研究[D];長(zhǎng)春理工大學(xué);2018年

2 李洋;混粉準(zhǔn)干式電火花表面強(qiáng)化45鋼組織性能研究[D];天津職業(yè)技術(shù)師范大學(xué);2018年

3 杭雨森;航空發(fā)動(dòng)機(jī)單晶材料微小孔電火花-電解復(fù)合加工技術(shù)研究[D];南京航空航天大學(xué);2018年

4 丁飛;微小孔冰層反襯電火花—電解復(fù)合加工方法及試驗(yàn)研究[D];南京航空航天大學(xué);2017年

5 王豐;難加工材料微小孔電火花—電解復(fù)合加工試驗(yàn)及工藝研究[D];南京航空航天大學(xué);2017年

6 佟玉斌;便攜式電火花加工機(jī)的研究[D];山東大學(xué);2005年

7 董仕虎;氣液兩相介質(zhì)電火花微小孔加工工藝及其伺服策略研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2017年

8 郁子欣;鈦合金格柵精密高效電火花加工技術(shù)應(yīng)用基礎(chǔ)研究[D];南京航空航天大學(xué);2015年

9 李林洮;機(jī)械振動(dòng)輔助液中噴氣電火花加工技術(shù)研究[D];上海交通大學(xué);2012年

10 王真;新型電火花脈沖電源研究[D];太原科技大學(xué);2011年

本文編號(hào)：2624475