放电诱导可控烧蚀及电火花修整高效加工研究

提出一种放电诱导可控烧蚀及电火花修整高效加工模式，即利用大部分金属尤其是钛合金、高温合金、高强度钢等难切削材料在放电诱导下与间歇通入的氧气进行可控烧蚀以高效蚀除，并在氧气关闭阶段进行电火花修整，形成一种高效、精密、环保的加工模式。通过实验和理论分析建立一套全新的加工体系，研究放电诱导作用下的烧蚀条件、状态及机理；研究电火花修整阶段加工特征、电极损耗及工艺规律。.主要创新：一是建立一套全新的基于金属可控烧蚀高效蚀除及电火花修整加工体系；二是提出间歇气体控制方式，形成可控烧蚀并对烧蚀释放热量与电火花修整能量进行匹配研究；三是研制气体间歇控制装置、专用脉冲电源和控制伺服系统；四是该模式属无切削力高效加工，缓解了难加工材料切削难度高与电火花加工效率低间的矛盾，且具有绿色制造的优点；五是该模式可以形成包括车、铣、磨、钻及成型加工等方式，是对机械加工方法的重要补充。

随着科技的进步和工业的发展，新材料、新结构不断涌现，并且结构件加工已经呈现出以整体结构、复杂结构、切削加工量大、薄壁件多、加工精度高等特点。对于难加工材料而言，机械加工易发生变形，加工周期长，刀具消耗成本高，工件材料难以加工；而电火花加工的加工效率较低和电极损耗大则一直是其难以克服的瓶颈问题。为此，提出了放电诱导可控烧蚀及电火花修整高效加工方法。.本研究项目建立了一套全新的基于金属可控烧蚀高效蚀除及电火花修整加工体系（包括车削、铣削、钻削、磨削和成型加工等）并对其加工机理、设备及工艺进行了深入系统的研究，其研究成果具体体现在：。.（1）放电诱导可控烧蚀高效加工技术，以水基工作液为加工介质，首先采用工具电极与工件进行放电，在工件表面形成热源，而后向加工区域通入氧气，控制氧气与被电火花放电诱导的活化金属发生剧烈的燃烧反应，利用金属自身燃烧释放的巨大化学能蚀除基体材料，从而大大提高了材料的去除率。.（2）该加工方式的提出缓解了传统金属切削加工与传统电火花加工在材料可加工性和加工效率之间的矛盾，尤其适合于钛合金、高温合金、高强度合金等难切削金属导电材料的加工。.（3）该加工方法宏观上仍属于无切削力加工方式，适合复杂型面、薄壁件及大型零件的加工，对设备刚性要求可以适当降低。.（4）改变了去除材料的能量来源方式，去除材料的主要能量来源从机械能、电能变换为材料自身燃烧所释放的化学能，电火花脉冲放电只起到诱导燃烧及表面修整等辅助作用，因此电能在加工中所占比重少，电极损耗较低，加工精度及表面质量容易得到控制。.（5）由于采用了非可燃性水基工作液，不存在常规电火花加工中产生的环境污染及火灾隐患等问题；利用了金属自身燃烧产生的化学能，加工中总能量的使用较传统及特种加工方式均有大幅度降低，具有高效绿色制造及减少能耗的巨大优势，为难加工材料加工提供了一种新手段。.（6）项目“难加工材料放电诱导可控烧蚀高效加工技术”通过了机械工业电加工机床产品质量监督检测中心（国家级）检测；通过了国防科工局科技与质量司国防科技成果鉴定，其鉴定结论是：“在难加工金属材料电加工去除效率以及大深径比异型孔排屑方面处于国际领先水平”。.本课题在国内外核心刊物和会议上发表了相关学术论文近40篇（包括9篇SCI，EI检索9篇），相关发明专利10项（授权7项），指导博士研究生2名、硕士研究生11名（在读2名）。