微细电火花加工圆柱电极的损耗研究.pdf

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1、试验研究现代制造工程(ModemManufacturingEngineering)2013年第2期微细电火花加工圆柱电极的损耗研究‘王元刚1，王虎1，吴蒙华1，李晓鹏1，刘宇2(1大连大学机械工程学院，大连116622；2大连交通大学，大连116028)摘要：应用电磁场理论对微细电火花加工(MicroElectricalDischargeMachining，Micro-EDM)损耗机理进行分析，建立了加工中工具电极电场分布的数学模型。应用ComsolMultiphysics软件对此模型进行了计算与模拟，分析了电场强度的变化对电极形状变

2、化的影响，并指出在靠近放电点位置和底部电极形状改变后，集肤效应的作用被削弱。实验验证了仿真结果和所提出损耗机理的正确性，为电极损耗补偿策略和加工精度的提高提供了理论依据。关键词：微细电火花加工；电极损耗；电场强度；电磁场理论中图分类号：TG661文献标志码：A文章编号：1671_3133(2013)02—0009--06Aninvestigationofrodelectrodewearinmicro-EDMWangYuangan91，WangHul，WuMenghual，LiXiaopen91，buYu2(1SchoolofMecha

3、nicalEngineering，DalianUniversity，Dalian116622，Liaoning，China；2DalianJiaotongUniversity，Dalian116028，Liaoning，China)Abstract：ThemechanismofmicroElectricalDischargeMachining(micro—EDM)electrodewearwasdiscussedbasedonelectro-magnetictheory，andamathematicalmodelofelectrode

4、wearisestablished．ThismodelissolvedbyComsolMultiphysics．Theshapeofelectrodeischangingwithelectrodefieldinmicro·EDM．Skineffecteffectscurrentdensity，butitisnotseriousintheproximityofdischargepoint．Theseresultswereverifiedbyexperiment．Theyprovidetheoreticalbasisforimprovin

5、gtheprecision．Keywords：micro·EDM；electrodewear；electrodefield；electromagnetictheory0引言微型化是当今制造业的主要发展趋势。微型产品具有质量轻、便于携带、紧凑、多功能，以及成本低等多种优点，在工业生产中有着广泛的应用前景。微细电火花加工作为微细加工技术的一种，可以在任何导电材料上加工高精度、大深径比的微细三维型腔⋯。同时，由于微细电火花加工具有非接触式的特点，所以可以不用考虑材料的硬度等机械性能，使其在加工高硬度等难加工材料上具有独特的优势。目前，微细电

6、火花加工技术广泛地应用于微机械、微型模具制造等领域。微细电火花加工不可避免地存在工具电极(简称电极)损耗的问题。相对于常规电火花加工，微细条件下的电火花加工存在放电间隙小、加工屑排除困难和高频脉冲等问题，使电极在加工中损耗更为严重。在加工过程中，电极的形状和长度在不断地发生变化，-国家自然科学基金项目(51005027)严重影响了加工的深度和形状L2J。许多学者通过电极损耗补偿策略【3J、复杂结构电极H1及改变电极材料b刮等方法，来提高微细电火花加工的精度，但依然无法避免电极损耗对加工精度的影响。微细电火花加工与常规电火花加工损耗机理

7、有较大的区别，要提高微细电火花加工的精度和效率，必须对微细条件下的电极损耗机理进行深入的研究。本文通过对微细电火花加工圆柱电极的损耗进行仿真分析和实验研究，可以为减小加工过程中电极长度损耗和形状变化，提高加工精度提供理论基础。1微细电火花加工工具电极的损耗圆柱电极是微细电火花加工中最早使用和最常用的工具电极。圆柱电极在微细电火花加工过程中，其形状不断发生变化。电极底部端面和边角都有不同程度的损耗，端面损耗减小了电极的长度，边角损耗改变了电极的形状，并且随着加工深度的增加，电92013年第2期现代制造工程(ModernManufactu

8、ringEngineering)极底部逐渐变成半球形。在加工到一定深度后，电极继续损耗，但电极的形状趋于稳定，不会发生较大的变化‘4

9、。图1所示为损耗后电极的形状。图1损耗后电极的形状‘812理论模型微细电火花加工应用短