为了提高电火花加工TC4合金的加工效率、表面质量,在混粉电火花加工的基础上设计了一套工具电极超声振动装置。以工件去除率MRR和表面粗糙度Ra为工艺指标设计了Box-Behnken试验,应用响应面法建立了加工参数与工艺指标之间的二次回归模型,分析了加工参数对工艺指标的影响;通过对比试验,得出电极超声振动使混粉电火花加工去除率平均值提高了29%;粗糙度Ra值降低22%。对去除率及表面粗糙度进行了多指标优化,参数最优组合为电极直径为4mm,峰值为20A,脉冲间隔为39μs,铝粉浓度为15.3(gL^-1)。试验表明在大脉冲环境下,电极超声混粉电火加工花仍能获得较好的表面质量。

以石墨为工具电极,在精密电火花成型机床上进行混粉电火花加工,对Ti-6Al-4V钛合金表面进行强化处理。利用TR200手持式粗糙度仪对传统电火花加工和混粉电火花加工的表面进行粗糙度的测量,并利用SEM、XRD等研究混粉电火花加工参数对加工表面层的影响。在MMU-10G型摩擦磨损试验机上对基体表面、普通电火花加工工件及磁力搅拌混粉电火花加工工件表面进行摩擦磨损试验。磁力搅拌混粉电火花加工使得工件表面的粗糙度降低且随着峰值电流和脉冲宽度的增大而增大,提高了工件表面质量。随着峰值电流和脉冲宽度的增大强化层越均匀、致密性越好且强化层越厚。工件表面还生成了TiC硬质合金相使工件表面耐磨性得到提高,工件表面性能显著改善。混粉电火花加工后工件表面得到强化。

为了探究在混粉电火花加工中,将超声施加于工件对加工效果的影响,在成型电火花机床的基础上自行设计了一套工件附加超声的混粉电火花加工装置。并对TC4钛合金分别使用普通混粉电火花和超声混粉电火花进行加工,利用正交试验法通过极差分析确定两种加工方式的最优参数,通过对比试验,综合分析两种加工方式的试验结果。研究表明,在混粉电火花加工TC4钛合金过程中,将超声附加在工件上,加工时间减少了10%,表面粗糙度减少了15%,研究结果为实现TC4钛合金高效高质量的加工提供了参考。

根据混粉电火花加工对装置的要求，在对储液箱内的粉末颗粒运动状态进行数学分析的基础上，采用COSMOS／Floworks软件对工作液流场及颗粒运动状态进行模拟仿真。分析结果表明，设计的数学模型能反映储液箱内液流的实际运动状态，并能帮助对射流器喷液结构进行优化设计，该数学模型可为混粉电火花加工装置一体化设计提供技术支持。