硕士学位论文-非导电超硬材料电火花铣削机床的研究

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1、中国石油大学（华东）硕士学位论文非导电超硬材料电火花铣削机床的研究姓名：王大伟申请学位级别：硕士专业：机械电子工程指导教师：刘永红20090401摘要辅助电极法电火花加工技术是本课题组在对非导电超硬材料电火花加工技术及其机理研究的基础上，开发的一种新的加工方法。该方法是利用指状辅助电极两极间电火花放电通道中的能量进行蚀除加工的，能够对非导电超硬材料进行复杂曲面的铣削加工，该技术是非导电超硬材料电火花加工方法的一项重大突破，对加速非导电超硬材料的推广应用具有重要意义。分析辅助电极法非导电超硬材料电火花铣削加工的特殊加工机理和工作条件，根据其对工作台的速度性能、力学性能以及定

2、位精度等的特殊要求，分析计算出了工作台的工作参数，设计出了非导电超硬材料电火花铣削机床的传动迸给机构，并利用Pro／E进行了三维仿真。根据机床的特殊工作状况建立了滚珠丝杠传动过程中的温度场和热变形的数学模型，考虑丝杠导程引起表面积变化及螺母移动对温度场的影响，应用有限元软件进行仿真，总结出滚珠丝杠传动过程中的温度场的分布规律以及温度对丝杠变形的影响关系。根据对辅助电极法电火花铣削加工理论的分析，设计了可以夹持辅助电极进行振动和旋转的主轴结构，利用电磁理论对电磁振动结构进行了理论分析；设计出了主轴内冲液结构，在旋转主轴与振动刀具的连接处进行了密封结构设计和分析：设计出了能够

3、适应不同电极半径且可以自密封的电极夹持结构，以及辅助电极送电及绝缘系统。利用Pro／E进行了三维辅助设计，并利用分析软件ANSYS对电主轴进行了温度场建模和仿真分析。完成了铣削刀具的理论分析和设计，确定了刀具的选材及制造方法，研究开发出了能够充当导电介质的物质，设计出了加工实验装置，确定了NaOH溶液作为导电介质的电火花铣削加工，在此基础上设计打孔实验，对影响加工速度的参数以及加工条件进行了探索，进行了沟槽铣削加工实验，验证了辅助电极法进行非导电超硬材料曲面铣削加工的可行性。关键词：非导电超硬材料，辅助电极，电火花铣削，机床ResearchontheMachineTool

4、ofElectricalDischargeMillingNonconductivesuperabrasiVesWangDawei(E1ectromechanicalEngineerin91)DirectedbyProf．LiuYongllLongAbstractAnewtechniquenamedAssistingElectrodesElectricalDischargeMillingfornonconductivesuperabrasivesmachiningisproposed．ItrelnovesmaterialsbysparkchannelenergyofEDMa

5、ndcarlmillallkindsofcomplicatedsurfacesofnonconductivesuperabrasivesbyusingthecylinderelectrodes．Andit’SabigachievementofEDMfornonconductivematerialsandwillbringgreatinfluencetotheapplicationofnonconductivesuperabrasives。AccordingtothetheoryofElectricalDischargeMillingnonconductivesuperab

6、rasivesbyassistingelectrodetechnique，theworkconditionofworkbenchisanalyzedanditsvelocitycharacteristics，mechanicscharacteristicsandpositioningaccuracyareascertained．ExceptthattheworkparametersofworkbencharecomputedandthefeedingsystemisdesignedandalsoissimulatedbyPro／Esoftware．Atemperature

7、fieldsandthermaldistortionmathematicalmodelaboutthefeedingprocessofballscrewsystemisestablishedaccordingtothespecialworkconditionoftools．，andthismodelissimulatedwithfiniteelementmethodconsideringtheinfluenceofgrooveonscrewsurfaceareaandnutmoving，SOwegettheruleoftemp