1、航空航天發(fā)動機的核心部件通常由鎳基高溫合金等難切削材料制成，這些材料在切削加工時呈現出熱穩(wěn)定性高、加工硬化嚴重、刀具磨損劇烈及大切削用量時易產生顫振等特性，進而導致產生加工效率低、刀具壽命短、部件制造周期長和加工成本高等問題。因此，難切削材料的高效加工是長期制約航空航天發(fā)動機制造發(fā)展的難題。
　　為了解決鎳基高溫合金等難切削材料的高效大余量去除這一難題，本文深入開展了基于流體動力斷弧機制的高速電弧放電加工(Blasting Ero

2、sion Arc Machining，BEAM)的工藝特性研究。通過將高能量密度的電弧、具有三維型面的多孔電極、極間工作液高速流場以及多軸聯(lián)動進給這四項技術要素有效地結合，在利用高速流場對電弧有效控制的基礎上，實現工件材料的高效蝕除。這一高效放電加工新技術從加工原理到加工性能都與傳統(tǒng)的電火花放電加工技術有著本質區(qū)別。
　　本文設計了用于研究高速電弧放電加工工藝特性的實驗系統(tǒng)，開展了針對鎳基高溫合金GH4169(類似于I nco n

3、e l718)的高速電弧放電加工的工藝特性實驗，并通過電弧放電單蝕坑模型的仿真結果說明了去除大體積工件材料的熱腐蝕機理。在石墨電極幾何參數優(yōu)化的基礎上，深入探討了主要工藝參數對加工性能的影響，并觀測分析了加工后的工件表面完整性。實驗結果表明，當放電峰值電流 Ip為500 A時，材料去除率可達14,000mm3/min，工具電極損耗率低于1％，工件表面再鑄層和熱影響層厚度低于100μm。
　　實驗中發(fā)現，高速電弧放電加工存在很強的極

4、性效應。針對高速電弧放電加工極性效應的對比實驗結果表明，工具正極性高速電弧放電加工的表面粗糙度可得到顯著改善，但材料去除率也明顯降低。根據對比實驗的結果，設計了工具正極性加工的三因素(放電峰值電流、沖液入口壓強和脈寬)三水平正交實驗，以進一步了解工藝參數對加工性能的影響規(guī)律，探討獲得更低的工件表面粗糙度的可能性。對工具正極性加工后的工件材料表面完整性(再鑄層、熱影響層、表面微裂紋、表面硬度和殘余應力等)的分析結果表明，在工具負極性高效加

5、工后實施工具正極性加工可以有效地提升工件表面質量和輪廓精度，有利于減少后續(xù)切削、磨削等精加工的工藝余量和加工時間。
　　本文對間隙工作液流場和蝕除顆粒進行了分析。首先通過間隙工作液流場仿真分析了沖液孔幾何參數對間隙工作液流場分布的直接影響，然后通過實驗探討了間隙工作液流場對加工性能的影響，最終得出了極間均衡分布的工作液流場是影響流體動力斷弧機制的首要因素。實驗表明，通過優(yōu)化多孔電極的幾何參數可以有效提升加工性能。在蝕除顆粒的研究中

6、，首先通過掃描電鏡對蝕除顆粒的形態(tài)、結構和化學成分進行觀測和分析以揭示高速電弧放電加工工件材料的去除特點。然后采用統(tǒng)計方法分析了主要工藝參數對顆粒粒徑分布的影響規(guī)律，對于進一步深入研究高速電弧放電加工的機理具有參考價值。
　　最后，在對加工機理和工藝特性認知的基礎上，本文采用優(yōu)選的工藝參數加工出具有代表性的典型樣件并采用負正極性組合的高速電弧放電加工方法加工出用于航天發(fā)動機渦輪泵的誘導輪模擬樣件，驗證了復雜結構零部件多軸聯(lián)動高速電