一种旋转超声辅助电磁激励调制高效电弧加工方法

摘要

一种旋转超声辅助电磁激励调制高效电弧加工方法，该方法主要由第一阶段的效率驱动和第二阶段的精度驱动。在效率驱动阶段，以合适的放电参数和电机进给速度等参数，对加工工件进行粗加工，去除部分加工余量，从而提高加工效率，降低电极损耗。在精度驱动阶段，采用旋转电极，超声振动和电磁激励三者协调统一辅助电弧对工件的精加工。工具电极旋转、超声振动引起极间间隙的高频变化，超声振动所具有的空化作用，同时以磁场电磁力驱动控制弧斑的运动，提高加工过程中的稳定性以及加工精度。

主权项

一种旋转超声辅助电磁激励调制高效电弧加工方法，电极旋转‑超声振动‑电磁激励辅助电弧加工平台主要部分由主轴旋转电机(1)、旋转主轴(2)、旋转接头(3)、超声发声器(4)、励磁装置(5)、Z轴(6)、连接板(7)、工作台(8)组成；连接板(7)固定在Z轴(6)上且能滑动，旋转电机(1)、旋转主轴(2)、旋转接头(3)、超声发声器(4)、励磁装置(5)依次相连组成超声旋转电磁激励主轴，超声旋转电磁激励主轴固定在连接板(7)上，并随连接板(7)上下移动；该超声旋转电磁激励主轴主要通过旋转主轴(2)上方的主轴旋转电机(1)控制运行，实现在Z轴方向的移动，对工作台(8)上的材料进行加工；其特征在于：第一阶段，以加工效率为主，电弧加工过程中，加工效率公式为其中V为工件材料去除体积，t为加工一次所消耗的时间；电极损耗是由工具电极中热传导所损失的能量和工件上的碎屑所带走的能量；其中绝大部分的损耗是由于工件上的碎屑所带走的；工件上碎屑所带走的相对于总的放电能量百分数其中E_{deb_m_W}为工件上的碎屑熔化时所带走的能量，E_{deb_v_W}为工件上的碎屑气化所带走的能量，μ_e为放电电压，i_e为放电电流，t_e为放电脉宽；在对工件加工过程中，研究可得在加工过程中加工效率η_m随着电流的增加而增加，但对加工效率影响的程度不变；随着电机进给速度f和工件运动速度v的增大，加工效率η_m是先增大再减小；电极损耗C_e随着电流I的增加呈增长趋势，但增长幅度固定；随着电机进给速度f和工件运动速度v的的增加，电极损耗C_e是先增加，后减少；为了尽可能的降低电极损耗C_e，提高加工效率η_m，选取合适的电流I，电机进给速度f，工件运动速度v；第二阶段，通过电极旋转‑超声振动‑电磁激励的三者协同作用，工具电极旋转、超声振动引起极间间隙的高频变化，超声振动所具有的空化作用，同时以磁场电磁力驱动控制弧斑的运动，提高电弧对工件加工过程中的稳定性和加工精度。