磁场电火花复合加工中磁场发生装置设计及加工机理研究

摘要

经过几十年的发展，电火花加工已经成为应用广泛、发展成熟的一种特种加工方法，在航空、航天、机械、电子、汽车、医疗、光学、模具、化纤、材料、轻工等行业和部门及各种超精、光整或具有特殊要求的零件加工领域得到了广泛的应用。孔加工是机械加工中所占比例较大的一种重要加工方法。据统计，孔加工约占机械加工总量的三分之一。在孔加工中，尤以小孔、深孔的加工最为困难，特别是近年来随着材料向高强度、高硬度的方向发展，经常需要在这些难加工材料上进行小孔、深孔加工。如果利用传统电火花加工，一般加工效率比较低，工件表面质量差，而且加工深度受到一定的限制，一般深径比不大于20，这些不利因素严重阻碍电火花加工在深小孔加工方面的应用。为了提高加工效率，改善排屑困难状态和表面加工质量，在普通电火花小孔加工的基础上，发展起来了高速电火花小孔加工和微细电火花加工等新型电火花小孔加工工艺以及超声波-电火花复合小孔加工等一些新型复合加工方法。 本文在直流磁场-电火花复合加工的基础上，提出了永磁场-电火花复合加工、交流磁场-电火花加工方法，将电火花加工与电磁技术结合起来，充分利用了电磁力、磁化力及磁场对等离子体振荡影响特性，对磁场-电火花复合加工方法进行了比较系统的研究，主要研究内容如下:(1)永磁场装夹工具的设计与制作。设计制作永磁场装夹工具，并且根据复合加工实验要求，制作一系列抗磁性材料导向器与磁场装夹工具相匹配。 (2)对永磁场-电火花复合加工机理分析。分析梯度缓变磁场对放电通道中带电粒子运动轨迹的影响以及间隙中蚀除粒子的受力情况，分析粒子大小、圆度和椭圆度变化原因，并通过实验验证。 (3)交流磁场磁发生装置的设计与制作。根据变压器空载原理，设计交流磁场磁发生装置，要求能够产生稳定的交流磁场，并且变化频率可调。 (4)对交流磁场-电火花复合加工机理分析。分析在交流磁场作用下，交流磁场强度对等离子体的影响，并通过实验验证。 本文较深入、系统地研究了永磁场-电火花复合加工、交流磁场-电火花复合加工机理并通过实验验证其可行性，对于推动磁场-电火花复合加工技术的研究、发展及实际生产具有十分重要的意义。

目录

文摘

英文文摘

论文说明：符号说明

声明

第一章绪论

1.1引言

1.2电火花加工技术概述

1.2.1电火花加工存在的问题

1.2.2电火花加工国内外研究动态

1.2.3电火花加工发展趋势

1.3新型电火花加工方法

1.3.1混粉电火花加工

1.3.2超声－电火花复合加工

1.3.3电火花气中放电加工

1.3.4直流磁场电火花复合加工

1.4本课题的来源及意义

1.4.1本课题的来源

1.4.2本课题的研究意义

1.5本课题的研究内容及创新点

1.5.1本课题的研究内容

1.5.2本课题的创新点

第二章永磁磁场与电火花复合加工机理分析

2.1复合加工中放电通道分析

2.1.1电火花加工液体介质击穿机理

2.1.2复合加工中带电粒子运动分析

2.2复合加工中蚀除粒子受力分析

2.2.1电磁力作用下流体中蚀除粒子运动理论基础

2.2.2磁化力

2.2.3水压冲击力分析

2.2.4其它力

2.3悬浮体对电火花加工的影响

第三章实验材料、实验设备

3.1实验材料的选择

3.1.1永磁体的选择

3.1.2工件材料的选择

3.2电火花小孔加工机床

3.2.1脉冲电源

3.2.2自动控制系统

3.2.3工作液循环、过滤系统

3.2.4导向器的选择

3.2.5工作液的选择

3.2.6脉冲宽度及工作电流的选择

第四章永磁场-电火花复合加工实验分析

4.1永磁场-电火花复合加工模型的建立

4.1.1永磁场-电火花复合加工模型

4.1.2永磁场-电火花复合加工实验原理及实验系统组成框图

4.2磁场电火花复合加工对比实验条件

4.3复合加工对比试验

4.3.1影响蚀除速率、电极相对损耗的对比试验

4.3.2影响表面粗糙度的对比实验

4.3.3蚀除粒子形状、大小变化对比试验

第五章交流磁场发生装置的设计

5.1交流磁场-电火花复合加工实验原理及系统组成框图

5.2交流磁场与电火花复合加工机理分析

5.2.1交流磁场对等离子体振荡的影响

5.2.2等离子体受力分析

5.3交流磁场发生装置的设计要求

5.4交流磁场发生装置的组成及作用

5.4.1交流磁场发生装置的组成

5.4.2各实验仪器的作用

5.4.3实验原理分析及实验系统组成图

5.5磁发生装置的设计计

5.5.1交流磁场的特征

5.5.2功率损耗

5.5.3磁性材料的性质

5.5.4磁路计算

5.5.3交流磁场-电火花复合加工实验条件

5.5.4交流磁场-电火花复合加工实验分析

第六章结论与展望

6.1本论文的结论

6.2未来的研究工作展望

参考文献

附录

致谢

攻读硕士期间发表论文

攻读硕士期间参与科研项目