微细电火花加工机床关键技术

研制开发两台高精度、高性能,具有自主知识产权的微细电火花加工机床,并对微细电火花加工机床的几个特有关键技术进行了深入研究.基于压电陶瓷的宏微伺服进给系统能实现分辨率为3.42 nm的微进给,并且能实现振动式进给,以改善微细电火花加工的间隙状态,提高微细电火花的加工效率和加工质量.结合块电极反拷与线电极反拷的微细工具电极反拷系统,可高效高精度地现场制作微细电极,电极直径最小可达4 μm.基于多传感器信息融合技术的放电间隙状态监测技术,能很好地解决微细电火花加工间隙状态的监测与识别问题.RC脉冲电源不存在维持电压现象,这一最新发现为降低单脉冲放电能量难题提供一个新的解决途径,使得基于RC方法开发的超微能脉冲电源的单脉冲放电能量最小降至皮焦级,为微细电火花加工奠定了良好的基础.最后的微细电火花加工试验表明,所开发的微细电火花加工机床性能稳定,且加工质量良好,尤其适合加工孔径为50～200 μm的微细孔.     

微细电火花加工及其关键技术

综述了微细电火花加工的基本原理及最新研究进展。比较了LIGA技术与微细电火花加工的特点与应用。简要分析了微细电火花加工的关键技术：微细电极的在线制作、微进给装置、微小能量的脉冲电源、微小电极的运动轨迹规划、电极的损耗及补偿策略。展望了微细电火花加工在微三维结构加工中的应用前景。     

喷油嘴微孔电火花加工机床机电控制系统设计

喷油嘴喷孔加工质量直接影响发动机的燃料喷射和燃烧性能。喷油嘴喷孔机械钻削加工已难以适应高压力、微细喷孔喷油嘴发展的需要。微细电火花加工喷油嘴喷孔具有无宏观加工力、无毛刺、可加工微细喷孔以及可在热处理后加工等优点。文章结合自主设计研发的喷油嘴微细孔电火花加工机床,设计了机床的机电伺服控制系统,并进行了控制系统性能优化,进行了喷油嘴微细喷孔的电火花加工实验和工业应用,较好地满足了喷油嘴微细喷孔加工的工业需求。     

微通道结构带状电极电火花加工方法研究

针对大厚度、高深宽比金属微通道结构加工的难题,提出一种带状电极电火花加工方法,利用厚度30～100 μm的带状电极,在金属基体上高效制造微通道结构。研究了带状电极电火花加工机理,建立了带状电极在加工间隙中的运动模型,分析了影响带状电极运动的主要因素,搭建了带状电极电火花加工装置,开展了微通道结构带状电极加工实验研究,获得了带状电极电火花加工基础工艺规律。利用带状电极电火花加工方法成功加工出的具有200条微通道的反应器结构和44×45微换热器阵列结构,表明带状电极电火花加工可以实现窄宽度(100 μm以下)、大厚度(35 mm以上)、高深宽比(10以上)和高精度(缝宽标准差3 μm以内)的大批量微通道结构的高效加工,相关方法和技术有望在微模具、微散热器、微反应器等领域获得推广和应用。     

微细电火花加工技术的研究进展

研究和综述了微细电火花加工技术的研究现状和发展趋势。比较分析了常用微细加工与微细电火花加工方法的特点及应用，论述了线电极电火花磨削技术的原理及在微细加工中的作用。结合电火花加工过程中无宏观作用力的特点，论述了微细电火花加工装置微小型化的可行性和几种主要形式。     

功能梯度材料微细电火花电极损耗机理研究

论述了功能梯度材料Ni-TiN/Cu微细电火花电极的制备方法,并用实验的方法研究功能梯度材料层在电火花微细加工对电极损耗的影响。Ni-TiN/Cu微细电火花电极通过在圆柱铜电极外侧电沉积功能梯度材料层来制备,纳米颗粒TiN做为增强相。通过使用SEM分析功能梯度材料层的显微组织,使用光学显微镜测量电极加工孔质量与电极损耗情况,对比功能梯度材料电极与均质电极的电火花加工性能。在微细电火花加工中,功能梯度材料层可以有效的抑制高频脉冲条件下电极的损耗效应,改善电流密度分布,从根本上解决因尖端放电引起的电极形状变化问题,实现端面等损耗,保证了微细电火花加工电极的形状精度。实验结果验证了功能梯度材料作为工具电极在微细电火花加工应用的前景。     

几种最新加工微阵列方法的比较

分别介绍了使用LIGA技术、微细电火花线切割技术(μ-WEDM)、微磨技术、组合式加工技术加工微阵列的最新方法.使用移动LIGA技术加工微针阵列、微细电火花技术加工复杂的三维微阵列电极、微磨技术加工微锥塔阵列、和UV-LIGA技术与微细电火花技术组合加工微阵列电极的工艺方法.主要论述各种方法加工高深宽比阵列结构的原理及其优缺点以及加工中的效率、成本等问题.     

民火花微细加工系统研制

根据电火花微细加工的技术特点，设计研制适应电火花微细加工要求的伺服控制系统，微能脉冲电源和微细电极制造机构，整个系统工作稳定，能够较好地达到微细加工的要求。     

复杂微小零件的微细电火花线切割加工技术研究

在分析微细电火花线切割加工特点的基础上,对获得高精度、高表面质量加工指标的关键技术进行了研究.重点对微能脉冲电源、智能工艺规划系统和加工工作液间隙特性等关键技术进行了研究,解决了微能脉冲电源能量精确可控以及微小复杂零件加工工艺规准的智能决策问题,满足了微细电火花线切割加工的需要.     

微细电火花线切割加工关键技术

在分析微细电火花线切割加工特点的基础上,对获得高精度、高表面质量工艺指标的关键技术进行了研究。其中重点对微能量脉冲电源、恒张力走丝系统、偏开路伺服控制策略、基于压电陶瓷电动机的微驱动进给系统、智能工艺规划系统和加工工作液间隙特性等关键技术进行了研究,解决了微小复杂零件难以切割的问题,并且获得高质量微小复杂零件,最终满足了微细电火花线切割加工的需要。     

微细电火花铣削CAD/CAM方法研究

利用简单电极的微细电火花铣削加工具有适应性强、可操作性好等特点,在微三维结构的制作方面显示出了良好的应用前景。但是在电火花分层铣削加工中,加工表面始终存在着台阶问题,并且对方程难以给定的复杂曲面而言尤为如此。系统研究了微细电火花铣削的分层策略、电极轨迹生成方法、插补算法以及加工轨迹的平滑算法,结合等参数插补方法对分层加工后的型腔表面进行修正,较好地解决了加工台阶问题。利用所研究的CAD/CAM技术进行了加工试验,给出了亚毫米级复杂三维曲面的加工实例,验证了方法的正确性。     

电火花微细加工系统研制

根据电火花微细加工的技术特点,设计研制适应电火花微细加工要求的伺服控制系统,微能脉冲电源和微细电极制造机构,整个系统工作稳定,能够较好地达到微细加工的要求.     

一种新型卧式微电火花机床的设计与实验研究

针对微电极制作的效率问题,提出了一种快速在线微电极加工成形的方法,设计了一种新型卧式微电火花机床。该机床由金刚石砂轮超精密在线电极磨削、线电极电火花在线电极磨削共同完成微米级电极的高效精密制作,该机床组成部分还包括基于CCD的在线光学尺寸检测与测量系统、精密运动与进给系统、纳秒级独立式脉冲放电电源与放电状态检测反馈系统组成。在该机床上进行了微电极制作、微小孔加工以及微电火花铣削等实验,加工出直径为15μm微细轴和直径为50μm微小孔。     

微细电火花穿孔加工系统开发与应用技术研究

研究了微细电火花穿孔加工系统的构建与控制技术,以开放式运动控制器为控制核心,开发了一种适用于微细电火花加工机理研究的穿孔加工试验平台,利用该平台可实现微细电极的制作和微小孔加工.具有软硬件开放程度高,柔性好,与各类伺服系统兼容性好等优点,利于二次开发、机床功能拓展与改造.     

电火花加工用工具电极材料的研究进展

工具电极是电火花加工中非常重要的因素,电极材料的性能对电火花加工性能具有很大影响。介绍了电火花加工用工具电极材料在普通电火花加工、电火花表面改性和微细电火花加工三个方面的最新研究进展。     

微细电火花加工系统及其工艺技术

开发了一套微细电火花加工系统,该系统不仅能加工微细轴、微细孔,还能实现微三维结构的微细电火花加工。研究了针对该系统的微细电火花加工工艺技术,研究了放电电压、放电电容等工艺参数,主轴转速,以及工作液介质对微细电火花加工效率、相对电极损耗率的影响规律。采用旋转削边电极技术大大提高了进行大深径比微细孔加工时的加工效率。进行了大量的加工实验,加工出了最小直径为6μm的微细轴以及最小直径为10μm的微细孔;通过对电极损耗的在线补偿策略研究,实现了微三维结构的加工,加工出了外径为4mm、具有24个叶片的微型涡轮盘及具有微三维结构的微细梁,充分证实了该系统的广泛适用性。     

微喷孔电火花加工电极气动进给系统的设计

针对电火花微喷孔加工微细电极,人工送丝费时、费力、装夹不便等特性,利用气动原理设计开发了气吹电极垂直进给机构,基于FX1N系列PLC,设计开发了微喷孔电火花加工电极气动进给自动控制系统,解决了微喷孔在电火花机床加工电极无法自动进给的难点。加工试验表明,该系统进给速度快,电极夹持效果好,无弯曲可能,加工精度和一致性高。所加工的微喷孔直径小于ϕ0.2 mm,单孔加工精度误差达到2 μm,孔壁内表面粗糙度Ra小于0.6 μm,可满足各种微喷孔加工。     

基于DXF文件的压电自适应微细电火花二维CAM软件研究

微细电火花技术由于其微精密加工的特点,在航空航天和精密仪器制造领域发挥着重要的作用。然而,微细电火花加工的效率很低,因此提高微细电火花技术加工效率对其广泛应用有重要意义。文中介绍了实验室自主搭建的压电自适应微细电火花加工平台的结构及其工作原理。研究了基于DXF(Drawing Exchange Format)文件的二维CAM技术,解决了路径优化等关键问题,完成了二维CAM(Computer Aided Manufacturing)软件的开发,实现了二维代码的自动生成,并通过实验验证了其正确性。     

大面积微细结构的电火花高效加工

采用深度光刻与电铸技术相结合较好地解决了大深宽比的电火花工具电极的制造问题。在此基础上,利用优化的微细电火花加工工艺,可以实现大面积微细结构的高效、精细制造。     

电火花微细孔加工电极损耗实验研究

用实验的方法研究电火花微细加工中放电能量在极间的分配和对电极损耗的影响，并研究式具电极材料和工件材料对电极损耗的影响，实验表明，从减小电极损耗，增加有用功率出发，电火花微细加工应使用微能窄脉冲电源。