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超硬材料的超声电火花复合加工的试验研究

作　者: 缪东辉
导　师: 高长水
学　校: 南京航空航天大学
专　业: 机械制造及其自动化
关键词: 超硬材料超声加工电火花超声电火花复合加工
分类号: TG66
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 97次
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内容摘要

超硬材料具有高硬度、高耐磨性等特点,使用传统的机械方法成型加工比较困难,而特种加工是加工这些超硬材料的有效方法。在难加工材料和精密加工中,超声加工技术具有普通加工无法比拟的工艺效果,将超声加工和电火花相结合进行复合加工,常常能大幅度地提高加工速度、改善加工质量和完成一般加工方法难以完成的加工工作。因此,被广泛地应用于国民经济的各部门,并有广阔的应用前景。本文在理论上分析了超声电火花复合加工的加工机理及超硬合金、聚晶金刚石、导电陶瓷三种超硬材料的性能及用途。针对超硬材料的超声电火花复合加工试验,分析了超声振动对间隙放电状态、放电通道的形成的影响以及超声对放电凹坑、表面显微组织的影响。通过试验方案的设计,运用超声电火花法对这三种超硬材料进行加工,研究脉冲宽度、超声振幅、磨粒大小对加工效率的影响以及加工中电极的损耗情况。并进一步分析了电火花加工对超声加工的影响,并对超声电火花复合加工中的放电情况进行一定的分析。超声复合加工中的电火花放电是一个复杂的过程,电火花加工对超声加工的加工效率和加工精度有一定影响。试验结果表明材料的去除率随着脉冲宽度、超声振幅的增大而增大;加工表面粗糙度随着脉冲宽度、超声振幅的增大而增大,磨料颗粒的大小也影响了加工表面粗糙度。

全文目录

摘要  4-5
ABSTRACT  5-9
图表清单  9-11
第一章绪论  11-17
  1.1 引言  11
  1.2 超声加工的产生及特点  11-12
    1.2.1 超声加工的产生  11
    1.2.2 超声加工的特点  11-12
  1.3 电火花加工的产生及特点  12-13
    1.3.1 电火花加工的产生  12
    1.3.2 电火花加工的特点  12-13
  1.4 超声电火花复合加工的发展研究现状  13-15
    1.4.1 国外发展概况  13-14
    1.4.2 国内发展概况  14-15
  1.5 超硬材料加工技术  15-16
  1.6 本文主要研究内容  16-17
第二章超硬材料的加工技术  17-25
  2.1 超硬材料的机械加工工艺  17-18
    2.1.1 磨削加工  17
    2.1.2 切削加工  17-18
  2.2 超硬材料的特种加工工艺  18-21
    2.2.1 碳弧气刨加工  18-19
    2.2.2 电熔爆加工  19
    2.2.3 电火花加工(EDM)  19-20
    2.2.4 激光加工(LBM)  20
    2.2.5 超声加工（USM）  20
    2.2.6 短电弧强电加工  20-21
  2.3 三种超硬材料的性能  21-24
    2.3.1 硬质合金  21-22
    2.3.2 聚晶金刚石复合片（PDC）  22-23
    2.3.3 导电陶瓷  23-24
  2.4 本章小结  24-25
第三章超声电火花复合加工的机理  25-47
  3.1 超声波加工系统基本原理  25-30
    3.1.1 超声波发生器  26
    3.1.2 超声换能器  26-27
    3.1.3 超声变幅杆  27-29
      3.1.3.1 变幅杆的性能参数  28
      3.1.3.2 变幅杆的类型选择  28-29
      3.1.3.3 变幅杆的材料选择  29
    3.1.4 磨料工作液及其循环系统  29-30
  3.2 电火花加工系统的原理  30-31
  3.3 超声电火花复合加工的分类  31-35
    3.3.1 超声电火花的简单叠加复合加工  31-32
    3.3.2 控制电脉冲的超声-放电复合加工  32
    3.3.3 超声频间隙脉冲放电加工  32-33
    3.3.4 超声-间隙脉冲放电复合加工  33-34
    3.3.5 超声电火花线切割  34-35
  3.4 试验的超声电火花复合加工机理  35-36
  3.5 超声加工影响电火花加工机理的研究  36-45
    3.5.1 电火花加工的物理过程  36-39
      3.5.1.1 介质击穿和通道形成  37
      3.5.1.2 能量转换和传递  37-38
      3.5.1.3 工件表面被蚀材料的抛出  38
      3.5.1.4 介质的消电离  38-39
    3.5.2 超声波的空化作用及次级效应  39
    3.5.3 超声振动对放电通道的影响  39-41
      3.5.3.1 超声电火花复合加工放电通道的形成  39-40
      3.5.3.2 超声电火花复合加工放电通道的偏转  40-41
      3.5.3.3 超声电火花复合加工放电通道的位形平衡  41
    3.5.4 超声加工影响电火花加工放电间隙的机理  41-43
      3.5.4.1 超声振动对间隙放电状态的改善  41-43
      3.5.4.2 磨粒对间隙放电状态的影响  43
    3.5.5 超声振动强化电火花加工材料抛出的机理  43-45
    3.5.6 超声振动改善工件加工表面显微组织的机理  45
  3.6 本章小结  45-47
第四章超硬材料超声电火花复合加工系统及其试验研究  47-66
  4.1 超声电火花复合加工试验系统  47-49
    4.1.1 机床结构  47-49
    4.1.2 工具电极及磨料  49
    4.1.3 超声电火花复合加工试验  49
  4.2 超声电火花复合加工中材料去除率的试验研究  49-53
    4.2.1 超声振幅对去除率的影响  50-51
    4.2.2 脉冲宽度对去除率的影响  51-53
    4.2.3 磨粒大小对去除率的影响  53
  4.3 超声电火花复合加工中材料表面粗糙度的试验研究  53-59
    4.3.1 超声功率对表面粗糙度的影响  53-55
    4.3.2 脉冲宽度对表面粗糙度的影响  55-58
    4.3.3 磨粒大小对表面粗糙度的影响  58-59
  4.4 电火花加工对超声加工的影响  59-61
  4.5 超声电火花复合加工中工具电极损耗的研究  61-62
    4.5.1 电火花加工对工具电极损耗的影响  61
    4.5.2 超声振动影响工具电极损耗的机理  61-62
  4.6 试验中放电电压波形的分析  62-65
    4.6.1 超声电火花复合加工过程中不同的放电电压波形  62-63
    4.6.2 不同脉冲宽度下的放电电压波形的分析  63-64
    4.6.3 不同材料的放电电压波形的分析  64-65
  4.7 本章小结  65-66
第五章总结与展望  66-67
  5.1 总结  66
  5.2 展望  66-67
参考文献  67-70
致谢  70-71
在学期间的研究成果及发表的学术论文  71-72
附录  72

超硬材料的超声电火花复合加工的试验研究

内容摘要

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