基于放电脉冲力分析的电火花微细电极单孔加工实验研究

【作者】 赵之谦； 吴江； 李淋； 裴景玉；

【机构】 上海交通大学机械与动力工程学院；

【摘要】 电火花加工领域对于电介质的研究一般集中在从加工效率、放电状态以及加工效果的宏观层面进行分析。但往往从微观角度而言,利用微细电极进行深径比较大的微细孔电火花加工时,由于放电所产生的作用力影响往往无法忽略,所以会导致实际形成的深孔直径会大于设定的微细电极直径。为了其探究微细加工中孔直径增大的规律,选取了长度为80mm,外径0.482mm,内径0.210mm的微细管状黄铜电极,以及厚度为0.1mm的304不锈钢材料作为实验材料。针对气相介质和液相介质中放电产生作用力的区别,设计并实施了在气中、浅层煤油浸没、深层煤油浸没三种不同状态电介质中的单孔加工实验。其中,气中是指在空气中进行打孔实验;浅层煤油是指煤油刚好浸没不锈钢材料,液面高度大约为2mm;深层煤油浸没是指不锈钢材料完全浸没在煤油中,此时的液面高度大约为60mm。小孔加工的效果主要有两个判断指标,一是工件上表面的放电痕迹范围,用最小外接圆直径Φ表示。二是小孔直径φ。小孔直径可以直接反映电极在加工过程中整体的振动情况。通过加工孔孔径以及工件表面放电痕迹范围反映电极在加工过程中的振动情况。此外,通过13组不同峰值电流和脉宽的参数组合,每组参数进行了3次平行实验,最后结果取平均值。由此,探究不同参数下,在不同介质的条件下电火花作用力在微细加工时对单孔加工效果的影响。系列实验结果表明,首先,气中加工容易粘连,加工效果最差,而深层煤油浸没中的加工效果最好。在加工尺寸上,深层煤油浸没加工尺寸最小,浅层煤油浸没加工尺寸其次,气中加工尺寸最大。其次,在加工的稳定性上,深油加工的数据是最稳定的,所有的对照组均随着峰值电流的增加或脉宽的增加而稳定增加或微小波动;而气中加工数据波动范围很大,规律也不明显,说明油液对维持电极稳定性的作用较明显。此外,在峰值电流的变化过程中,放电范围直径Φ和加工孔直径φ都有气中加工最大,浅油加工其次,深油加工最小。仅当电流为48A时,放电范围直径Φ是气中最大,深油其次,浅油最小。这也说明了表明峰值电流对放电作用力的影响很大。也可反映出,气中加工最不稳定,效果最差;在液中加工时,这种放电作用力也给电极带来了很大的不稳定性,从而深油加工的阻尼效应的影响相对减小。更多还原