图2 D . Kremer 等设计的超声电火花复合加工装置简图
图1
超声电火花复合穿孔装置
形 下的数学模型 , 该外力来源于放电区的气化和空 化作用所形成的放电间隙中压力波的变动 , 通过这 种振动提高 了材料的去 除率及 加工 过程的 稳定 性。 虽然这种作用非超声附加的效果 , 但可直接预示超 声 - 电火花复合加工必将改善 EDM 的加工性能。 1989 年法国的 D. Kr emer, J. L . Lebr un, B. Hosari 和 A. M osisan 系 统地 研 究了 超声 振 动对 电 火花加 工 性能 影响 [ 5~ 6] 。图 2 是 D. K remer 等 人 自行设计的超声 复 合电 火 花 加工 装 置简 图。实 验 中 , 工 件 采 用 35NCD16 钢 ( C: 0 35% ; Ni: 3 5% ; Cr: 1 6% ; M o: 0 24% ; M n: 0 4% ; Si: 0 23% ) , 电极为石墨 , 工作液为 DEL- HEL D IM E82, 电流 密度 为 1~ 10A/ cm2, 脉 冲周 期 为 5 ~ 200 s, 上下冲油 , 振幅 分别 为 4 m 和 8 m 。结 果表明 , 超声 振 动提 高了 加 工速 度 , 粗 加 工提 高 10% , 精加工提高 400% , 使加 工过 程稳定 , 特别 是精加工时尤为突出 , 精加工时可稳定加工的面积 增大 , 电极损 耗增 加 10% ~ 15% , 振幅 为 85% ~ 15% , 振幅 为 4, D. K remer 等人 认为电 极的 超声 振动改善加工过程的主要原因是 : 电极表面的高 频振动加速了工作液的循环 , 使间隙充分消电离 ;
在电火花微小孔加工中 , 由于被加工孔的孔径 细微 ( 0 5mm 以下 ) , 加工 时放 电间 隙狭 小 ( 1 m 左右 ) , 电 蚀产 物 易聚 积在 孔 的底 部 , 排屑 困 难 , 稳定的放电间隙范围小且容易受其它工艺参数的影 响 , 易造成 频繁的短路和非正常的放电 ; 同时 , 为 达到较高的加工尺寸精度和表面精度 , 常采用减小 单个脉冲放电能量的方法 , 减小材料的蚀除量 , 降 低了加 工 速度 ; 另外 , 由于 微孔 加 工工 具 电极 细 微 , 当深径比较 大时 , 异常放 电易 烧毁工 具电 极 , 造成加工不能稳定进行 , 可加工范围变窄 , 使传统 的电火花加工在微细加工中不能成为有效的加工方 法 [ 1~ 2] 。 目前常采用的提高电火花加工能力的方法 , 如 人工排气法 , 强迫冲液或抽液法、加速工作液循环 等方法 , 常 因加工条件或加工要求的限制而无法实 现。因此 , 为改 善 电火 花 加 工 性能 , 在 微 细加 工 中 , 采用超声电火花复合加工是非常有效的手段。 在电极上附加超声振动 , 就可以使电极端面频 繁进入合适的放电间隙 , 提高火花击穿的概率 ; 同 时由于超声的空化作用和泵吸作用 , 可以增大被加 工材料的去除量 , 加速工作液循环 , 改善间隙放电 条件 , 从而提高 被加 工孔 的深径 比、加工 稳定 性、 生产率和脉冲电源的利用率 , 并且在振幅得到良好 控制的情况下 , 可以获得更高的加工精度。 1 超声电火花复合加工的研究现状 1 1 国外的研究现状 1986 年 , 印 度 M adras 工 业 大 学 的 V S. R .
