發(fā)布時(shí)間：2020-06-01 20:36

【摘要】：隨著制造業(yè)的飛速發(fā)展,現(xiàn)代工業(yè)產(chǎn)品向小型化、高精度方向發(fā)展。對(duì)于硬脆性材料,超聲加工技術(shù)具有效率高、精度好的技術(shù)優(yōu)勢(shì),但對(duì)于硬度高且韌性強(qiáng)(即脆性小)的材料,超聲加工效率顯著降低且工具頭易磨損,超聲加工與電加工有機(jī)復(fù)合的超聲復(fù)合電加工技術(shù),具有復(fù)合優(yōu)勢(shì),能高精、高效進(jìn)行硬度高、韌性強(qiáng)的零件加工。但超聲復(fù)合電加工過程影響參數(shù)多且變化復(fù)雜,加工過程的穩(wěn)定性常難以維持,為解決這一難題,本文進(jìn)行超聲復(fù)合電加工過程多能量作用機(jī)理及優(yōu)化控制的研究與試驗(yàn)。本文概述超聲加工、電火花加工、電解加工的原理與加工特性,分析國內(nèi)外超聲復(fù)合電加工技術(shù)的研究現(xiàn)狀,對(duì)其主要加工參數(shù)的檢測(cè)方法與控制技術(shù)進(jìn)行了探討,并擬定參數(shù)檢測(cè)、控制方案;分析超聲振動(dòng)參數(shù)、電加工參數(shù)、工作液等參數(shù),定量分析其加工效率、精度的影響規(guī)律,建立復(fù)合電加工效率模型;根據(jù)加工過程參數(shù)變化特性,提出有效控制措施與策略,可在線、實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)超聲振動(dòng)能量、電加工能量匹配關(guān)系,保持加工過程的持續(xù)穩(wěn)定與優(yōu)化,有效提高加工效率、保證加工精度。構(gòu)建、完善超聲復(fù)合電加工系統(tǒng),包括:超聲振動(dòng)裝置、電加工裝置、同步斬波電源、磁懸浮工作臺(tái)等;選用多種高精、高速傳感器、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)示波器、數(shù)據(jù)采集卡、I/O接口及控制器件等,設(shè)計(jì)、構(gòu)建并完善復(fù)合電加工參數(shù)檢測(cè)與控制系統(tǒng),對(duì)超聲振幅、電加工脈沖電源輸出電壓、電加工極間電流等參數(shù)進(jìn)行在線檢測(cè),各參數(shù)檢測(cè)的模擬信號(hào)經(jīng)PCI-1706U數(shù)據(jù)采集卡,轉(zhuǎn)化為計(jì)算機(jī)可識(shí)別運(yùn)算的數(shù)字信號(hào);由單片機(jī)STM32控制數(shù)字電位器(替換原手動(dòng)機(jī)械電位器)控制超聲電源;通過控制軟件及輸出接口,實(shí)時(shí)控制超聲振幅(數(shù)字電位器調(diào)節(jié)超聲電源激勵(lì)電壓)、電加工電壓幅值及加電閾值區(qū)間。利用Visual C++6.0開發(fā)設(shè)計(jì)超聲復(fù)合電加工檢測(cè)與控制系統(tǒng)軟件,實(shí)現(xiàn)加工條件設(shè)置及加工參數(shù)采集、處理、顯示與存儲(chǔ)功能。設(shè)計(jì)、制作多種端面截形的微細(xì)工具電極,選用硬質(zhì)合金YT15和YG8、玻璃鋼、不銹鋼等材料,利用研制完善的具有參數(shù)檢測(cè)與控制功能的超聲復(fù)合電加工系統(tǒng),進(jìn)行超聲復(fù)合電加工試驗(yàn)研究,分析主要參數(shù)對(duì)加工效率、加工精度的影響規(guī)律。采用單一超聲加工試驗(yàn),進(jìn)行人工調(diào)節(jié)與系統(tǒng)軟件自適應(yīng)控制調(diào)節(jié)穩(wěn)定性與加工效率對(duì)比試驗(yàn);進(jìn)行超聲復(fù)合電加工參數(shù)試驗(yàn),結(jié)果表明:參數(shù)檢測(cè)與控制的超聲復(fù)合電加工系統(tǒng)工作穩(wěn)定,加工精度穩(wěn)定,加工效率顯著提高。
【圖文】：

８邐揚(yáng)州大學(xué)碩士學(xué)位論文邐逡逑第二章超聲復(fù)合電加工多作用協(xié)調(diào)的機(jī)理分析逡逑２．１超聲復(fù)合電加工的基本原理逡逑２．１．１超聲加工機(jī)理逡逑超聲加工的原理是通過工具頭高頻振動(dòng)帶動(dòng)工作液中的磨粒高速撞擊工件表面來去逡逑除材料［５（）］。如圖２－１所示，超聲加工裝置的主要構(gòu)成包括：超聲波發(fā)生器、換能器、變幅逡逑桿、工具頭和工作臺(tái)等部分組成。高頻交變激勵(lì)電壓經(jīng)超聲波發(fā)生器產(chǎn)生并傳至換能器，逡逑換能器產(chǎn)生超聲頻振動(dòng)，變幅桿將振動(dòng)幅值擴(kuò)大，此時(shí)變幅桿底端的工具頭進(jìn)行縱向超聲逡逑頻振動(dòng)。將含有磨料的工作液滴加在工具頭與工件之間，工具頭的振動(dòng)沖擊磨料顆粒，使逡逑微細(xì)磨粒連續(xù)撞擊工件表面。工具頭端面在超聲的高頻振動(dòng)作用下加速度變得很大，因此逡逑磨粒的沖擊力很強(qiáng)，工件表面在工作液中的微細(xì)磨粒持續(xù)不斷的沖擊下被碎除，伴隨著超逡逑聲“空化”作用可攪拌加工區(qū)的磨料和工作液及時(shí)循環(huán)更新，強(qiáng)化材料的去除碎除作用。逡逑

邐９逡逑圖２－２為超聲復(fù)合電解加工機(jī)理圖，該加工方法將超聲加工與電解加工復(fù)合在一起，逡逑發(fā)揮各自的優(yōu)勢(shì)達(dá)到去除材料的目的。以超聲加工裝置為試驗(yàn)設(shè)施，電解加工電源的正極逡逑接在工件一端，負(fù)極接在工具頭一端，工作液為一定質(zhì)量分?jǐn)?shù)的磨料懸浮液［５２］。逡逑２．１．３超聲復(fù)合電火花加工機(jī)理逡逑電火花加工不受工件硬度的影響，且加工精度較高，，適用于難加工金屬材料。但是由逡逑于火花放電加工過程中，排屑條件、極性效應(yīng)和電弧脈沖等因素的影響，加工精度和效率逡逑會(huì)有所下降［５３］。超聲復(fù)合電火花加工可以利用超聲振動(dòng)所產(chǎn)生的泵吸與空化作用，來改善逡逑排屑條件，同時(shí)改良電極損耗和材料去除效率。逡逑圖２－３為超聲復(fù)合電火花加工機(jī)理示意圖，在一次振動(dòng)中如圖（ａ）邋￣邋（ｄ）工具頭下壓逡逑到工件表面
【學(xué)位授予單位】：揚(yáng)州大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TG66

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2692029