可控非均匀流场驱动电弧放电铣削加工

【作者】 王飞； 彭子龙； 刘永红； 兰红波； 杨建军； 朱晓阳；

【机构】 青岛理工大学机械工程学院； 中国石油大学(华东)机电工程学院；

【摘要】 与传统的电火花加工相比,电弧加工使用电弧作为热源,大大提高了加工效率,因此在对难切削材料进行加工时,显现出良好的工业应用前景。然而,在电弧放电加工中,电弧在流场作用下必然会移动,因此电弧不可避免地要向某些加工表面扩展,会对同一表面重复扩展,并对相应表面产生潜在的重复蚀除,进而产生较为严重的过切现象,因此需要预留较大的加工余量,然后再进行半精加工和精加工,这个过程需要耗费大量时间,从而削弱了电弧放电铣削加工的速度优势。通过将加工表面的重要性进行梳理,将加工表面分为重要加工表面和非重要加工表面,这里将加工过程中最终期望的表面定义为重要加工表面,其他在加工过程中会被去除的表面定义为非重要加工表面。通过诱导重要加工表面上电弧的扩展方向,使其往非重要加工表面扩展,可以降低对重要加工表面的过切量,从而提高重要加工表面的加工精度。基于以上假设和分析,为提高电弧加工精度,本文提出一种可控非均匀流场驱动电弧放电铣削加工技术,本技术所用喷头的外壳与电极同心,但其圆形环空与电极轴心存在偏心关系,利用该喷头在电极周围形成非均匀流场,使轴向冲液强度在电极圆周方向上梯度分布。这样的流场分布会使得在重要表面产生的电弧扩展方向大致朝向梯度方向,从而保护重要表面免受电弧的重复蚀除,进而降低重要表面上电弧引起的过切量,改善加工精度。此外,在加工过程中,伺服电机同步跟踪加工轨迹,并根据加工轨迹实时调整喷头角度,进而对轴向冲液强度在圆周方向的梯度方向进行实时控制,以实现三维复杂形貌的加工。为验证本方法可行性,本文构建了一种非均匀流场喷头,并试验研究了不同非均匀流场对于电弧放电铣削加工的影响。由试验结果可知,非均匀流场对于电弧的扩展存在一定的诱导作用;电弧在非均匀流场和内冲液综合作用下会向非重要表面扩展,可减少对重要表面的重复蚀除,该方法显著提高了电弧放电铣削的加工精度。更多还原