1、本文所研究的基于氣體介質(zhì)的電火花銑削加工技術(shù)主要指氣中電火花銑削加工以及相應(yīng)的超聲輔助氣中電火花銑削加工和浸液輔助氣中電火花銑削加工。氣中電火花加工技術(shù)由于具有環(huán)保安全、電極損耗率低等優(yōu)點(diǎn)，使其適合應(yīng)用于電火花銑削加工中，為電火花銑削加工工藝開(kāi)辟了嶄新的途徑。超聲輔助氣中電火花銑削加工通過(guò)給工具電極施加超聲振動(dòng)來(lái)改善電火花加工狀態(tài)以提高其加工效率的。浸液輔助氣中電火花銑削加工是把工具電極與工件間的加工區(qū)域都浸沒(méi)在液體中，避免了氣中電火花

2、銑削加工過(guò)程中排出的電蝕產(chǎn)物重新粘附在工件的加工表面等問(wèn)題，使其加工效率和表面質(zhì)量得以提高。 從氣中單脈沖放電實(shí)驗(yàn)研究和氣中火花放電機(jī)理研究?jī)蓚€(gè)方面，對(duì)氣中電火花銑削加工機(jī)理進(jìn)行了較為深入的研究。氣中單脈沖放電實(shí)驗(yàn)研究結(jié)果表明，正極性加工時(shí)工件上的單脈沖放電凹坑比負(fù)極性加工時(shí)的要大，且正極性加工時(shí)陽(yáng)極的單脈沖蝕除量高于陰極的蝕除量；壓縮空氣為放電介質(zhì)的單脈沖放電凹坑比常壓空氣下的單脈沖放電凹坑要大，且其放電凹坑的形狀由于氣流吹除

3、作用而沿一定方向進(jìn)行延伸；氣中單脈沖放電凹坑都隨著放電能量的增大而增大；通過(guò)氣中單脈沖放電凹坑分析，建立了氣中單脈沖放電凹坑直徑的回歸模型，得到了氣中單脈沖放電凹坑直徑與其主要因素的定量關(guān)系。分別從介質(zhì)擊穿、放電通道擴(kuò)展、極間能量的轉(zhuǎn)換分配、電蝕產(chǎn)物的拋出機(jī)理、介質(zhì)的消電離以及連續(xù)脈沖的疊加效應(yīng)等方面對(duì)氣中火花放電機(jī)理進(jìn)行了深入的研究。研究結(jié)果表明，氣體火花放電是由Townsend擊穿開(kāi)始，逐步發(fā)展到流光擊穿而形成的；氣中放電通道的擴(kuò)展

4、要比液中放電通道擴(kuò)展快；氣中放電過(guò)程中電蝕產(chǎn)物的拋出主要是由熱爆炸力、高壓氣流的吹除力、磁流體動(dòng)力共同作用的結(jié)果，而對(duì)于硬脆材料，熱應(yīng)力蝕除起主導(dǎo)作用；氣中電火花銑削加工過(guò)程中短路或拉弧現(xiàn)象頻繁的原因主要在于放電間隙小而使得電蝕產(chǎn)物難以排出導(dǎo)致的。 對(duì)氣中電火花銑削加工的浸液輔助機(jī)理和超聲輔助機(jī)理進(jìn)行較為深入的研究。在浸液輔助氣中電火花銑削加過(guò)程中，盡管加工區(qū)域浸沒(méi)在液體中，但由其極間壓力狀態(tài)知，充滿極間放電間隙的放電介質(zhì)仍為氣

5、體介質(zhì)，其放電物理本質(zhì)為氣體介質(zhì)放電；在超聲振動(dòng)輔助氣中電火花銑削加工過(guò)程中，超聲振動(dòng)即使使放電間隙拉離了火花放電所允許的最大放電間隙，也不能拉斷放電通道而提前中止放電脈沖，并得到了最大放電間隙公式，推得超聲振動(dòng)之所以改善氣中放電加工狀態(tài)主要是因?yàn)槌曊駝?dòng)增大了其實(shí)際放電間隙范圍。 對(duì)氣中電火花銑削加工的材料去除率和表面質(zhì)量等基本工藝指標(biāo)進(jìn)行了較為系統(tǒng)的研究。從氣中單脈沖放電蝕除特性研究出發(fā)建立了材料去除率模型，依據(jù)此模型可把各

6、加工因素劃分為影響單脈沖放電蝕除特性的加工因素和影響脈沖利用率的加工因素，并分析各加工因素對(duì)其材料去除率的影響規(guī)律，工藝實(shí)驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證了所建模型的有效性；還對(duì)比分析了氣中電火花銑削加工和其浸液輔助加工方式不同的材料去除特性，研究結(jié)果表明，浸液輔助加工方式在較大脈沖能量參數(shù)下可獲得較大的材料去除率，而在較小的脈沖能量參數(shù)下其浸液排屑效果不明顯。從單脈沖放電凹坑形貌研究出發(fā)建立了氣中電火花銑削加工的表面粗糙度模型，得到了重疊系數(shù)的取值規(guī)律，進(jìn)

7、行了相關(guān)參數(shù)的工藝實(shí)驗(yàn)分析，驗(yàn)證了所建模型的有效性；通過(guò)對(duì)比研究氣中電火花銑削加工、其浸液輔助加工和油中電火花銑削加工的工件加工表面形貌狀態(tài)，發(fā)現(xiàn)前兩者的表面形貌要比后者平滑，前兩者放電凹坑大而淺，后者的放電凹坑小而深。 提出了一種新的氣中電火花分層銑削加工工藝，并對(duì)其加工機(jī)床和工藝規(guī)劃方法進(jìn)行了較為系統(tǒng)的研究。開(kāi)發(fā)了氣中電火花分層銑削加工機(jī)床，此機(jī)床能夠?qū)崿F(xiàn)工件的X、Y伺服進(jìn)給運(yùn)動(dòng)、工具電極的Z向伺服進(jìn)給運(yùn)動(dòng)和工具電極的旋轉(zhuǎn)超

8、聲振動(dòng)。數(shù)控系統(tǒng)采用“IPC+PMAC”的開(kāi)放式體系結(jié)構(gòu)，可以實(shí)現(xiàn)氣中電火花分層銑削加工以及相應(yīng)的超聲輔助加工和浸液輔助加工。根據(jù)氣中電火花銑削加工特點(diǎn)，提出了相應(yīng)的工藝規(guī)劃策略。此工藝規(guī)劃策略采用底面放電加工方式，初分層與次分層相結(jié)合的二次分層策略，輪廓環(huán)切與往復(fù)行切相結(jié)合的軌跡規(guī)劃方式，間歇補(bǔ)償?shù)碾姌O損耗補(bǔ)償策略。依據(jù)氣中電火花分層銑削加工特點(diǎn)及工藝規(guī)劃策略，開(kāi)發(fā)了相應(yīng)的CAD/CAM系統(tǒng)。此系統(tǒng)采用Pro/E來(lái)完成加工工件的造型設(shè)