难切削材料弹性精密微细结构的电火花加工关键技术研究

摘要

低刚度、大长径比及薄壁结构的难切削材料零部件的高精度高效加工是当前航天精密控制系统的一个重要难题。本文以扭杆和反馈杆为典型零件,研究精密电火花加工在解决低刚度薄壁零件和低刚度细长杆加工技术难题的一系列关键技术。
　　针对锥形反馈杆的加工，本文提出了圆盘电极切向旋转进给法电火花加工方法，实现了一次装夹电极完成多个反馈杆的加工，并能够实现电极损耗后自动补偿的功能，提高了加工效率和加工质量。针对扭杆的加工，采取了工件C轴分度的方法，提高的加工过程的自动化程度和定位精度。
　　利用COMSOL Multiphysics对反馈杆和扭杆加工过程的工况进行了静力学、模态和电场分布分析，为加工方案的最终确定提供了理论依据。分析了电蚀坑大小对电火花加工表面质量的影响。通过对电火花加工机理进行分析，分析了放电能量对电火花加工电蚀坑大小的影响，并基于传热学建立了电蚀坑放电蚀除的数学模型，利用仿真软件对两种材料的电火花蚀除进行了仿真，得到电蚀坑深度和直径与电流、脉宽的关系。基于电火花蚀除模型的仿真数据，通过实验研究了3J40材料与石墨、渗铜石墨、紫铜电极以及DUR600和紫铜电极的电火花加工特性，并得到材料去除率（MRR），电极损耗率（TWR）和表面粗糙度（SR）与电流、脉宽的关系式，为加工参数选择提供了参考。
　　针对反馈杆加工过程的锥杆越修越不圆的问题，分析了其成因并提出了“高速旋转静化工件法”，实现在不需要修改间隙控制策略的情况下，实现自动修圆。通过优化加工参数，最终加工出了反馈杆和扭杆零件。

目录

声明

第一章 绪论

1.1研究背景与意义

1.2电火花磨削方法及研究现状

1.3课题的来源与研究内容

1.4本章小结

第二章 加工工艺方案分析

2.1反馈杆与扭杆的技术特点及其加工技术要求

2.2反馈杆与扭杆的加工工况仿真分析

2.3电火花加工蚀除模型仿真分析

2.4圆盘电极切向旋转进给电火花加工方法分析

2.5本章小结

第三章 精密零件的电火花加工工艺参数优化

3.1实验设备与材料

3.2材料工艺参数探索实验

3.3反馈杆工件转速的影响

3.4本章小结

第四章 典型精密零件的加工实验

4.1反馈杆实例的加工实验

4.2扭杆实例的加工实验

4.3本章小结

第五章 总结与展望

5.1全文总结

5.2课题创新点

5.3展望

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间的学术成果