超声辅助电火花加工电介质击穿电压研究

１ 理 论 推 导
１ １ 极 间 电容 计 算 ． 如图 １ ａ所示 ， 设工 具 电极 与工 件组 成一 对 平行 假 板 电容器 ， 极板 面积 为 Ｓ， 板 间距 为放 电问距 ｄ 其 其 极 ， 间为 真 空 ， 当给 两 极 接 通 电压 为 Ｕ Ｖ 的 电 源 时 ， 容 电 器将 充 电至 Ｕ Ｖ。假 设 充 电之后 极板 上带 有 的 电荷 量 为 Ｑ ， 定 义该 电容 器 的电容 量 为 ： 。则
态 ， 少 短路 与 电弧放 电 ； 响 放 电通 道 的形 成 ； 减 影 超声 空化 作用 、 搅拌 破碎 作 用促 进 电蚀 材 料 的抛 出 ， 高加 提 工 速 度 。此外 ， 超声 振 动 还 可 以降 低 电介 质 的 击穿 电
压 ， 文将 对 此进 行深 入 的研究 。 本
击穿 电压
文献 标识 码 ： Ａ
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究 发展 的新 型 电火 花 加 工技 术 之 一 ， 工 具 电极 上 施 在 加 超声 振 动 ， 数选 择 合理 不仅 可 以提高 加工 效率 ， 参 而 且 可 以降低 电极 损 耗 ， ２ 是 １世纪 有可 能取 得 突破 的绿 色加工 技术 之 一 ¨ 。
１８ ９ ９年 ， 国 的 Ｄ Ｋ ｅ ｅ ，． ． ｅｒｎ Ｂ Ｈ ｓｒ 法 ． ｒｍ ｒＪ Ｌ Ｌ ｂｕ ， ． ｏａｉ
Ｃ ｏ＝Ｑ ／ ｏＵ 位差 ， 即极 问 电压 ， Ｖ。 （） １
和 Ａ． ｓ ａ Ｍｏｉ ｎ系统 地研 究 了超声 振 动 对 电火 花 加工 性 ｓ 能 的影 响 Ｊ 。结 果 表 明 ， 声 振 动提 高 了加 工速 度 ， 超
粗 加 工提 高 １％ ， 加工 提高 ４ ０ ， 使 加工 过 程更 ０ 精 ０％ 并
稳 定 。笔 者 把 超 声 振 动 引入 到 电 火 花 放 电 加 工 过 程
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设计与研究 嘲 ｎｎＲ ｃ ａ ｈ ｄ删ｒ
超 声 辅 助 电火 花 加 工 电介 质 击 穿 电压 研究
常伟杰 张建 华 朱 涛 王 涛
（ 山东大学机械工程 学院高效洁净机械制造教育部重点实验室， 山东 济南 ２０ ６ ） ５０ １
摘 要 ： 析 了超声 辅助 电火 花 复合加 工 过 程 中超 声 振 动 对 电介 质 击 穿 电 压 的 影 响 ， 分 并进 行 了对 比验 证 实
（ ｃ ｏｌ ｆ ｃａ ｉａ Ｅ ｇｎｅｉｇ Ｓ ａ ｄ ｎ ｎｖｒｉ ， ｎ ｎ２ ０ ６ ，Ｃ Ｓ ｈ ｏ ｏ ｈ ｎｃｌ ｎ ｉｅｒ ， ｈ ｎ ｏ ｇＵ ｉｅｓｙ Ｊ ａ ５ ０ ＨＮ） Ｍｅ ｎ ｔ ｉ １
Ａｂｓ ｒ ｃ ：Ｔｈ ｎ ｕｅ ｃ ｆ ｕ ｔａ ｏ ｉ ｉｒ ｔｏ ｎ ＥＤＭ ｅ ｅ ｔｉ ｒ ａ ｄ ｗｎ ｖ ｌａ ｅ ｗａ ｎ ｌ ｓ ｄ ｔ ｅ ｒ ｔｃ ｌｙＩ ｔａ ｔ ｅ ｉ ｆ ｎ ｅ ｏ ｌ ｓ ｎ ｃ ｖｂ ａｉ ｎ ｏ ｌ ｒ ｄｉｌｃ ｒｃ ｂ ｅ ｋ ｏ ｏｔ ｇ ｓ ａ ａｙ ｅ ｈ ｏ ｅｉａ ｌ
验 。研 究结 果 表明 ， 工具 电极 附加 超声 振 动后 ， 火花 放 电 比附加超 声振 动前 有所 增 加 。 并且 出现 了大 量 的低 压放 电现 象 ， 声 振动 可 以降低 电 介质 的击 穿 电压 。 超
关 键词 ： 声 电火 花 超
中图分 类号 ： Ｇ ６ Ｔ ６１
复合 加 工
Ｋｅ ｗｏ ｄ ：Ｕ ｔａ ｏ ｉ ｂ ａｉｎ；ＥＤＭ ；Ｃ ｍｂ ｎ ｄ Ｍａ ｈ ｎ ｎ ；Ｂ ｅ ｋ ｏ ｌ ｇ ｙ ｒ ｓ ｌ ｓ ｎ ｃ Ｖｉ ｒ ｔ ｒ ｏ ｏ ｉｅ ｃ ｉｉｇ ｒ ａ ｄ ｗｎ Ｖｏｔ ｅ ａ
复 合加 工技 术 综 合 多种 加工 方 法 ， 用 多种 能 量 利 形 式 的综合 作用 实 现 对 工件 材 料 的加 工 ， 中包 括 传 其 统加 工 与 特种加 工 的复 合 、 种 加 工 与 特 种加 工 的复 特 合 等 。超 声振 动辅 助 电火 花放 电加 工技术 是 近年来 研