【摘要】：方孔結(jié)構(gòu)具有較大轉(zhuǎn)矩承載能力和高穩(wěn)定性,在航空航天、汽車、船舶、石油和風(fēng)電等工作環(huán)境惡劣對機(jī)械結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性要求較高的領(lǐng)域被廣泛采用。銑削、鑄造等機(jī)械加工方法可以實現(xiàn)在普通材料上加工方孔,當(dāng)需要在硬度大的材料上加工大深徑比方孔時,通常采用特種加工方法。電火花方法常采用方電極加工方孔,加工時存在電蝕產(chǎn)物難以排出加工區(qū)域?qū)е录庸ば实汀㈦姌O損耗大等問題。為提高電火花加工方孔的加工速度并減小電極損耗,本文提出一種利用旋轉(zhuǎn)電極加工方孔的方法。將勒洛三角形作為電火花加工電極截面形狀,分析勒洛三角形電極在與其等寬的方形約束孔中的運動形式,得到電極中心運動軌跡以及底面加工區(qū)域的形狀和面積。根據(jù)分析結(jié)果研制方孔加工裝置,完成加工裝置零部件設(shè)計以及裝配工作。使用加工裝置加工出方孔證明利用旋轉(zhuǎn)電極加工方孔具有可行性。將加工裝置進(jìn)行簡化,在Adams/Views軟件中建立簡化后的加工裝置數(shù)模,確定零部件空間位置并施加運動約束。利用運動軌跡仿真研究電極的長度、轉(zhuǎn)速、形狀精度、裝夾誤差以及導(dǎo)向機(jī)構(gòu)約束位置對方孔形狀精度的影響。根據(jù)電極在方孔中的轉(zhuǎn)動運動,分析了旋轉(zhuǎn)電極加工方孔時加工區(qū)域流場的變化規(guī)律,發(fā)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)電極加工過程中的轉(zhuǎn)動對電蝕產(chǎn)物的排出具有促進(jìn)作用。根據(jù)可行性實驗以及運動軌跡仿真結(jié)果,對旋轉(zhuǎn)電極方孔加工裝置進(jìn)行優(yōu)化,提高了方孔的形狀精度。在此基礎(chǔ)上,通過單因素實驗研究不同轉(zhuǎn)速對方孔加工速度以及電極損耗的影響。設(shè)置旋轉(zhuǎn)電極方孔加工方法和方電極方孔加工方法的對比實驗,獲得開路電壓、伺服進(jìn)給速度、檢測閾值范圍等加工條件對兩種方法加工特性的影響規(guī)律。分別在兩種加工方法最優(yōu)加工條件下加工不同深度的方孔,發(fā)現(xiàn)隨著加工深度的增加旋轉(zhuǎn)電極方孔加工方法相比方電極加工方法在提高加工速度降低電極損耗方面的優(yōu)勢明顯。
[Abstract]:Square hole structure has large torque bearing capacity and high stability, which is widely used in aerospace, automobile, ship, oil and wind power and other fields where the stability of mechanical structure is required. Milling, casting and other machining methods can be used to process square holes on ordinary materials. When it is necessary to process square holes with large depth-diameter ratio on materials with high hardness, special machining methods are usually adopted. Square electrode is often used to process square hole in EDM method, and there are some problems in machining, such as low machining efficiency and large electrode loss, which are difficult to discharge from the machining area. In order to improve the machining speed of EDM square hole and reduce the electrode loss, a method of machining square hole with rotating electrode is proposed in this paper. Taking the Lello triangle as the cross section shape of the electrode in EDM, the motion form of the Lello triangle electrode in the square constrained hole equal to its width is analyzed, and the movement track of the center of the electrode and the shape and area of the machining area of the bottom surface are obtained. According to the analysis results, the square hole machining device is developed, and the parts design and assembly of the machining device are completed. Using the machining device to process the square hole proves that it is feasible to use the rotating electrode to process the square hole. The machining device is simplified, the simplified digital model of the machining device is established in Adams/Views software, the spatial position of the parts is determined and the motion constraint is imposed. The effects of electrode length, rotating speed, shape accuracy, clamping error and constraint position of guide mechanism on the shape accuracy of hole are studied by motion trajectory simulation. According to the rotating motion of the electrode in the square hole, the variation of the flow field in the machining area is analyzed when the rotating electrode is machined. It is found that the rotation of the rotating electrode in the process of machining the rotating electrode can promote the discharge of the etched products. According to the feasibility experiment and the simulation results of motion trajectory, the machining device of square hole with rotating electrode is optimized, and the shape accuracy of square hole is improved. On this basis, the effects of different rotating speed on hole machining speed and electrode loss were studied by single factor experiment. The effects of open circuit voltage, servo feed speed and detection threshold range on the machining characteristics of the two methods are obtained by setting up the comparative experiment of the square hole machining method of rotating electrode and the square electrode square hole machining method. The square holes with different depths are machined under the optimal machining conditions of the two machining methods, and it is found that the rotating electrode square hole processing method has obvious advantages over the square electrode machining method in increasing the machining speed and reducing the electrode loss.
【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】：2017
【分類號】：TG661

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本文編號：2508101