超声振动辅助气体介质电火花加工放电通道的研究

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1、《电加工与模具》!##"年第M期设计·研究超声振动辅助气体介质电火花加工放电通道的研究徐明刚张建华张勤河（山东大学机械工程学院，济南!"##$%）摘要：综合考虑了超声振动和高压高速流动的气体介质对超声振动辅助气体介质电火花加工放电通道的影响，建立了超声振动辅助气体介质电火花放电通道位形平衡模型，并简要解释了放电通道特性对材料抛出过程的影响机理。关键词：超声振动；气体；电火花加工；放电通道；模型!"#$%&’"()*+,-.,/(,’’)+&01+"2,-&’345362,"3&’73$)$8,-9)

2、$3,:+)4"234,+;3-4(,2<)9,4(3’3’<&’()*++,*+，-.,*+/),*.’,，-.,*+0)*.1（2.,*34*+5*)6178)9:，/)*,*!"##$%，;.)*,）76-"2,4"-：<*9.)8=,=17，9.1=>,8?,@.,**1>@4*A)+’7,9)4*B,>,*@1?431>4A5CD(（’>97,84*)@6)B7,9)4*,)3131>1@97)@,>3)8@.,7+1?,@.)*)*+）)*+,8E,8189,B>)8.13，E.)@.9

3、44F9.11AA1@94A’>97,G84*)@6)B7,9)4*,*3+,8A>4E)*+,9.)+.=7188’71,*3.)+.61>4@)9:)*94,@@4’*9HI>84，9.1?1@.,*)8?4A9.1=>,8?,@.,**1>’81AA1@94*9.1=74@1884A?,917),>71?461E,88)?=>:)*9743’@13)*9.)8=,=17H=)%>&2$-：’>97,84*)@6)B7,9)4*；+,8；CD(；=>,8?,@.,**1>；?431>气体介质电火

4、花加工是日本东京农工大学(H本文综合考虑了超声振动辅助气体介质电火花［%］，加工过程中的多种影响因素（如超声振动、高速气流J’*)13,教授提出的一种新的电火花加工技术超声振动辅助气体介质电火花加工技术是在气体介等），来研究放电通道中等离子体的运动特性，探索质电火花加工技术的基础上发展起来的一种新型复超声振动辅助气体介质电火花加工的本质。从放电合加工技术。其工作原理为：工具电极与工件分别通道形成、偏移、振荡、位形平衡M个部分来研究超与脉冲电源的两个输出端相连接，主轴头带动薄壁声振动辅助气体介质电火花

5、加工放电通道的特性。管状电极旋转，同时在管状电极中通以高压气体（空%放电通道的形成气、氧气、氮气等）介质，工件或者工具电极进行超声在超声振动辅助气体介质电火花加工过程中，频振动，脉冲放电产生的瞬时高温使工件表面材料工具电极与工件表面都是微观不平的，这导致极间局部熔化、汽化。气体介质的作用是去除熔化、蒸发各点的电场分布不均匀，电场强度大的地方将首先的工件材料，并迅速地将其从放电间隙中排出，同时被击穿。当工具电极与工件之间的电场强度大到足在脉冲间隔时间吹除等离子体，冷却放电间隙，恢复以使极间气体的介电能

6、力破坏时，极间气体介质就极间的绝缘状态。超声振动可以改善间隙放电状会迅速被电离击穿，形成一个发出强光的放电通道。态、放电通道状态，减少短路和拉弧等现象的发生。所谓的放电通道，是一种高温、高压的导电气体，是超声振动辅助气体介质电火花加工技术具有对环境［!］由数量大致相等的带正电粒子和带负电粒子及中性无污染、加工范围广、电极制作简单等优点。粒子组成的等离子体。放电通道中正负带电粒子在收稿日期：!##"K#LK!M极间电场的作用下高速运动，运动过程中发生剧烈基金项目：教育部高等学校博士学科点专项科研基金资

7、助项目碰撞，并产生大量的热量，因此放电通道的温度很（!##L#M!!#%M）第一作者简介：徐明刚，男，%NON年生，博士研究生。高。影响放电通道中等离子体动力学行为的有电场—%$—设计·研究《电加工与模具》#’’%年第$期力、自生磁场的电磁力等，还有在放电持续期间，通离子体受其干扰越明显，偏移量也越大；#工具电极道自身较大的扩张压力；同时，超声波在离开工具端的旋转速度、工件端面超声振动频率及振幅大小等。面后以弹性波的形式向气体介质传播，因此等离子因此，偏移量也不是恒定不变的，放电通道粒子密度体的径向

8、运动也受到超声振动弹性波对放电通道产最大点不会始终落在同一点，而是随机地落在某一生的压力作用。此外，放电通道还受到高速流动气范围内。图!为忽略通道中等离子体的振荡、波动体介质的阻力作用。情况下的放电通道偏移模型。放电通道形成初期，在通道扩张压力作用下，等离子体沿径向向外运动，放电通道迅速扩张，通道直径变大，同时带电粒子密度及通道扩张压力不断降低。由于放电通道还受到电磁力等因素的影响，当通道压力等于自生磁场力与气体介质阻力之和时，放电通道就不再随脉冲放电过程的持续而增大