【摘要】：以航空發(fā)動機(jī)氣膜冷卻孔為典型結(jié)構(gòu)的難加工材料微細(xì)深小孔加工技術(shù)嚴(yán)重制約我國空天裝備性能的提升,而微細(xì)電火花加工技術(shù)具有加工精度高、無顯著作用力、不受材料力學(xué)性能限制等優(yōu)點,在難加工材料微細(xì)深小孔加工中具有獨特優(yōu)勢。微細(xì)電極損耗是影響微細(xì)電火花深小孔加工精度的重要因素,而間隙放電有效能量是決定微細(xì)電極損耗量的關(guān)鍵因素。因此開展基于能量檢測的微細(xì)電火花深小孔加工電極損耗的研究,對提高微細(xì)深小加工精度和指導(dǎo)實際加工具有重要意義。為更好的實現(xiàn)鈦合金微細(xì)深小孔高效、高質(zhì)量、低損耗的加工需求,對微細(xì)深小孔加工參數(shù)組合方案進(jìn)行了研究�；趩我蛩刈兞糠▽C、TC和TR電源3種微能脈沖電源加工參數(shù)對加工性能指標(biāo)的影響規(guī)律進(jìn)行了分析,得到在加工效率相近的情況下,TR電源具有更小的放電間隙、更低的電極損耗量和更佳的孔口質(zhì)量,選擇TR電源作為加工電源并確定了加工影響參數(shù)及其可加工參數(shù)范圍;基于正交實驗法開展加工參數(shù)優(yōu)化實驗,綜合平衡各加工參數(shù)對多個加工性能指標(biāo)的影響,確定了鈦合金微細(xì)深小孔加工參數(shù)組合優(yōu)方案。為實現(xiàn)微細(xì)電火花加工間隙放電有效能量的準(zhǔn)確采集與計算,搭建間隙放電有效能量檢測系統(tǒng)。建立了以LabVIEW為數(shù)據(jù)采集程序開發(fā)環(huán)境的間隙電信號高速采集系統(tǒng),實現(xiàn)了間隙電信號高速同步采集;通過能量檢測模塊程序設(shè)計實現(xiàn)了火花放電狀態(tài)識別、間隙放電功率和間隙放電有效能量的準(zhǔn)確計算;通過實驗方法將能量檢測系統(tǒng)計算結(jié)果與真實間隙放電有效能量進(jìn)行了對比,驗證了搭建的間隙放電有效能量檢測系統(tǒng)的準(zhǔn)確性。在加工參數(shù)選擇和能量檢測系統(tǒng)搭建完成后,開展基于能量檢測的微細(xì)深小孔加工實驗研究,分析了電極在形成穩(wěn)定損耗前的大進(jìn)給量分段盲孔加工階段、形成穩(wěn)定損耗后的通孔連續(xù)加工階段和小進(jìn)給量分段盲孔加工等不同加工階段下的微細(xì)電極損耗與間隙放電有效能量的對應(yīng)關(guān)系。電極端部形成穩(wěn)定橢圓弧形前,隨間隙放電有效能量的增長,微細(xì)電極軸向損耗加劇;形成穩(wěn)定橢圓弧形后,通孔連續(xù)加工和單孔分段盲孔加工階段中微細(xì)電極軸向損耗量隨間隙放電有效能量均勻增長;并開展了微細(xì)電極損耗溫度場仿真研究,得到了電極端部不同位置單次火花放電凹坑尺寸的變化規(guī)律,分析了電極前端形貌形成穩(wěn)定狀態(tài)的原因。
【圖文】：

關(guān)鍵技術(shù)基礎(chǔ)”，項目編號為 ZD2019E005。本文主要針對基于能電火花深小孔加工電極損耗規(guī)律進(jìn)行研究，獲得間隙放電有效能電極損耗形貌演變規(guī)律及兩者的對應(yīng)關(guān)系等。題研究的背景和意義著我國經(jīng)濟(jì)社會的高速發(fā)展及制造行業(yè)的快速進(jìn)步，微細(xì)深小孔普遍使用，對難加工材料的微細(xì)精密部件加工技術(shù)的提升也日益構(gòu)微小的孔徑尺寸，使得一般情況下微孔的深徑比較大成為微細(xì)用高強(qiáng)度、高硬度等的難加工材料[1]，加工困難。微細(xì)深小孔結(jié)構(gòu)各業(yè)，，如渦輪葉片冷卻孔、柴油機(jī)噴油嘴偶件噴油孔、醫(yī)療器械3]，氣膜冷卻孔是其中典型結(jié)構(gòu)之一，如圖 1-1 所示。隨著軍用飛來越高，渦輪葉片對其上冷卻孔的加工技術(shù)要求也日漸提升，其劣會對工作效果[4]和葉片的壽命周期產(chǎn)生很大影響[5]。此類結(jié)構(gòu)在極廣泛，數(shù)量眾多的微細(xì)深小孔孔徑在 100μm 以下且深徑比大于深小孔加工技術(shù)是提升空天裝備性能的重要發(fā)展方向之一。

哈爾濱工業(yè)大學(xué)工程碩士學(xué)位論文大學(xué)的 Schordereta 等人[12]使用超聲鉆削在玻璃和紅寶石上加 和 200μm、深 300μm~1000μm 的微孔，但在加工部分直徑 1了刀具斷裂。清華大學(xué)的李兆光等人[13]用直徑 0.05mm 硬質(zhì)合材料上加工出直徑 0.05mm，深徑比 10 的微細(xì)深小孔，但存在，且入口端圓度優(yōu)于出口端。長春理工大學(xué)的王晶東等人[14]使鉆削技術(shù)在 30CrNiMo8 不銹鋼材料上實現(xiàn)了直徑 0.1mm，長徑深小孔加工，超聲振動輔助高速鉆削加工效果如圖 1-2 所示。鉆頭不易制造、工具與工件間的機(jī)械力極易造成工具折斷和磨證精度和順利鉆削對主軸轉(zhuǎn)速有較高要求等問題使鉆削技術(shù)實工存在諸多束縛。
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：V261.6;TG661

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本文編號：2648961