32、加工工艺与天然纤维材料的声学特性研究

加工工艺与天然纤维材料的声学特性研究

加工工艺研究

材料去除率测量

材料去除率（MRR）的计算公式为：
[MRR = \frac{(W_i - W_f)}{t_m}]
其中，$W_i$ 和 $W_f$ 分别是加工前后工件材料的重量，使用电子天平测量。在测量前，需用超声波清洗器清洗工件材料，再用烘干机去除水分，最后测量干燥工件的重量。$t_m$ 为加工时间，本研究中所有实验均取 4 分钟。

初步实验

为评估 UA - ECDT 工艺的可行性并选择工艺参数范围，进行了初步实验。实验中，功率额定值在 0 至 30% 之间变化，其他参数保持恒定（施加电压 = 60 V，脉冲导通时间 = 3 ms，电解液浓度 = 20%，加工时间 = 4 分钟，工具旋转速率 = 35 rpm，脉冲关断时间 = 1 ms，施加压力 = 3 N/mm²）。

实验结果表明：
- 随着功率额定值的增加，MRR 增加。
- UA - ECDT 工艺的 MRR 高于 ECDT 工艺。

在 ECDT 工艺中，工具电极绕主轴旋转时，会在电极表面产生的气泡上产生离心力。离心力（$F_C$）有助于将气泡向外排出，表面张力（$F_S$）使气泡附着在电极表面，而拖曳力（$F_D$）和浮力（$F_B$）则向上排出气泡。这些力共同作用，在工具电极上形成薄而稳定的气膜。

气膜厚度对电场强度有影响，气膜厚度减小会增加电场强度，从而使薄而稳定的气膜破裂产生高频、高强度的火花放电，提高 MRR。但功率额定值超过 15% 后，MRR 会下降，这是因为高振幅的超声波振动会在工具电极上产生薄而不稳定的气膜。