微细电加工应用技术研究

微细电加工要达到工业应用的目的,需兼顾加工效率和加工精度两方面的要求.以微细孔、微细三维结构的加工为目标,进行了微细孔电火花加工、三维微细结构电火花伺服扫描加工及微细电化学加工技术的研究开发.设计出微细电极的损耗补偿进给和导向机构,开发出三维微细结构的电火花伺服扫描加工工艺,研究了采用阵列微细电极的微细电化学加工方法.微细孔电火花加工可连续加工直径小至100 μm的孔.伺服扫描电火花加工可便捷地在小于1 mm2区域内加工出三维微细结构.提出的微细电化学加工技术路线拟将微细电解加工应用于阵列微细孔和三维微细结构的加工.     

极性效应在微细电火花反拷加工中的应用

研究了极性效应对微细电火花加工的影响,讨论了微细电火花加工中碳黑膜的生成条件及其对微细电极的保护作用.针对微细电火花反拷加工中电极损耗较大的问题,采取了粗精结合的加工策略,提高了工件的加工精度和表面质量.     

微细电火花加工实验及工艺规律研究

微细电火花加工在当前微细加工中显示出巨大的发展潜力。通过用自行研制的微细电火花加工系统进行的一系列微细电欠花加工实验，对影响微细电火花加工加工效率和加工精度的各种因素(如充放电电容、开路电压和工作介质等)进行了研究，     

微细电火花加工电源的研究

电火花加工以非接触加工、宏观作用力小等特点奠定了其在微细加工领域的优势地位.本文研究了电火花加工的脉冲电源,并设计了一种非常适合微细电火花精加工的场效应管脉冲电源,进行了相关参数的计算.     

微细阵列方形轴孔的电火花和电化学组合加工工艺研究

对微细阵列轴孔的电火花、电化学组合加工工艺进行了分析和研究.用微细电火花线切割机加工出3×3至10×10系列方形阵列电极,宽度在25～90 μm, 加工中采用降低加工电压、加工电流、进给速度和减小工作液冲击等方法,获得了质量较好的阵列电极,并分别利用微细电化学加工和微细电火花加工两种工艺方法进行阵列孔加工.在加工过程中通过适度间歇抬刀、超声振动、循环流动工作液等方法,较好地解决了微弧放电、排屑、加工区温度过高等加工难题,获得了质量较好的大小在30～100 μm相应的阵列孔,从而实现了微细阵列轴孔的电火花、电化学组合加工,为大规模微细阵列轴孔的加工开辟了高效、可行的新工艺方法.     

玻璃微结构电解电火花铣削加工试验研究

为满足石英玻璃等非导电硬脆材料微结构的加工需求,对微细电解电火花铣削加工工艺进行了深入的试验研究,在玻璃工件上进行了一系列微细电解电火花铣削加工工艺试验。首先,基于电解电火花加工的原理搭建了微细电解电火花铣削试验平台;其次,通过对比试验,研究了加工电压、脉冲频率、占空比和进给速度等工艺参数对铣削槽宽的影响,并通过优化工艺参数加工出微槽阵列;最后,成功加工出多个玻璃微结构包括二维微流道和三维微结构,试验结果表明微细电解电火花铣削工艺在加工非导电硬脆材料微结构方面具有很大潜力。     

油泵油嘴复杂微结构微细电火花铣削加工试验

为解决油泵油嘴复杂微结构加工难题,开展了微细电火花铣削加工试验研究。在改进微细电火花加工机床系统的基础上,介绍了微细电火花铣削加工试验过程,并着重分析电极损耗补偿问题、加工效率问题的解决方法,进而完成油泵油嘴复杂微结构的精密微细电火花加工,总结出保证微细电火花铣削加工质量和加工效率的工艺规律。     

微细喷油孔电火花加工机床控制系统研究

在对微细喷油孔电火花加工机床的结构特点和加工原理进行分析的基础上,研究开发了该机床的控制系统,详细介绍了该控制系统的设计原理及其硬件与软件组成,并对其控制方法、抗干扰等关键问题进行了分析研究.实验结果表明,该控制系统能实现微细喷油孔的高效、高精度的电火花加工.     

喷油器流量控制阀板精密复杂微结构微细电火花加工技术

阐述了共轨喷油器流量控制阀板复杂微结构微细电火花加工解决方案,介绍了研制的三头数控微细电火花加工装备,分析了微细电火花铣电极损耗补偿及锥度沟槽、十字槽等加工工艺,总结出保证微细电火花铣削加工质量和效率的工艺规律。     

去离子水中N型硅的微细电火花加工工艺实验

对去离子水中N型硅的微细电火花加工工艺进行了实验研究,分别在加工效率、电极损耗、表面粗糙度等方面与煤油工作液中N型硅的加工进行了对比.通过大量的实验研究得出：在相同的电参数下,与煤油工作液中加工实验相比,以去离子水为工作液介质时微细电火花加工N型硅的加工效率更高,其工件表面粗糙度值基本相当,且其放电加工过程非常稳定,可知微细电火花加工N型硅时,去离子水是一种较好的工作液介质.     

电火花摇动加工微细阵列轴和孔的试验研究

针对微细阵列轴和孔的电火花加工,提出了利用数控电火花加工机床摇动功能的摇动加工微细阵列轴和孔的方法.此法是基于电火花反拷贝加工的原理,先用丝电极在薄平板(中间电极)上按要加工的阵列轴和孔间距或数倍间距加工阵列小孔(直径0.1 mm以上),然后用加工的薄平板(中间电极)作电极,电火花摇动加工微细阵列轴(电极),最后用此微细阵列电极加工阵列孔.进行了电火花摇动加工微细阵列电极试验,得到了单电极直径为50 μm、长径比为16的3×3阵列电极,并用此电极在70 μm厚的不锈钢板上加工出单孔直径为70 μm的3×3微细阵列孔.试验结果表明,电火花摇动加工方法可实现微细阵列轴和孔的加工.     

A study on the effect of different vibration-assisted methods in micro-WEDM

In micro electrical discharge machining (μEDM), since the discharge energy is very low and is usually performed by a resistor-capacitor (RC) generator the discharge process is highly complex and unpredictable. In addition, due to low discharge energy the discharge is unstable and the machining efficiency is reduced as a result of poor flushing condition in a very small gap. This greatly affects the productivity and limits micro EDM applications. This paper presents development methods to improve the machining efficiency of a widely accepted non-traditional machining process, micro wire electrical discharge machining (WEDM), using non-ultrasonic vibration. It is found that when vibration is applied to the micro-WEDM process, discharge is much more effective with fewer short circuits. From experiment results, it is observed that greater improvement can be achieved when the vibration is applied to the workpiece rather than to the wire. With vibration applied to the workpiece, machining efficiency can be increased by 2.5 times greater than without vibration and 1.5 times compared to the case vibration is applied to the wire. In addition, there exists an optimum relation between vibration parameters, energy and feedrate such that EDM at a constant feedrate can further improve the machining efficiency.     

Machining of micro rotational parts by wire electrical discharge grinding

Micro rotational parts are used in several industrial sectors. Well-known applications are micro shafts of gears, ejector pins in forming tools, pin electrodes for micro electrical discharge drilling or micro stamping dies. Depending on the geometrical complexity of micro rotational parts different process variants of micro electrical discharge machining characterized by a rotating work piece can be used: wire electrical discharge grinding (WEDG) with fine wire electrodes, electrical discharge turning (EDT) with micro structured tool electrode, cylindrical electrical discharge grinding (CEDG) with micro profiled disk electrode. Characteristic to these process variants is the superimposed relative motion between the rotating electrodes and the feed. This relative motion can be varied in a wide circumferential velocity range to improve the material removal process. The paper gives an overview of kinematic and technological restrictions and requirements of the WEDG process influencing the process behavior with respect to the technological requirements of micromachining.     

基于特种加工的微细制造技术

通过例证概括介绍了特种加工方法在微细加工方面所取得的成就，这些加工技术包括：电火花加工、电化学加工、超声加工、激光加工、精密电铸等。阐述了特种加工技术在微细制造方面的特点：擅长加工复杂的三维微机械结构，且投资小，适于中小批量生产。     

Diffusion Bonded EDM Electrode with Micro Holes for Jetting Dielectric Liquid

This paper describes improvement of machining characteristics of electrical discharge machining of deep slots using a tool electrode which has micro holes for jetting dielectric liquid over the working surface. The tool electrode was made by the diffusion bonding of two copper plates, over an interface on which micro grooves for jetting the dielectric fluid were formed using electrolyte jet machining. In conventional machining, it is difficult to drill micro holes at the end of a slim electrode and circulate the dielectric fluid from the other end. Hence a solid tool electrode is used and periodically lifted up during machining to flush debris particles out of the discharge gap. Use of the newly developed tool electrode was found to shorten the processing time and improve machining accuracy significantly compared with the conventional solid tool electrode. Since the holes are micro, the outlet shapes are not replicated onto the bottom surface of the slot machined.     

电火花铣削加工工艺与算法研究

介绍了电火花铣削加工工艺及其有关计算方法。在大量实验的基础上,研究了微细电火花分层铣削加工,采用电极底面放电方式、电极轨迹规划、电极的损耗及补偿策略和合理选择分层厚度及电极微进给量等关键技术,提高了加工精度和效率。     

分层去除微细电火花铣削技术的实验研究

系统地研究了微细电火花铣削的工艺规律，提出了超声辅助微细电火花铣削加工技术。该技术能显著改善微细电火花铣削时的放电状态，提高加工效率。     

微小间隙火花放电的伺服控制特性实验研究

为探索微小间隙火花放电的伺服控制特性,利用高速示波器和非接触式电涡流位移传感器,采用门槛电压阈值控制方法,实验研究了微小间隙火花放电规律与主轴伺服运动特性之间的关系,得出了主轴频响和运动速度对放电率的影响规律.并利用频响达200 Hz的直线电机主轴,验证了高频响主轴伺服控制微小放电间隙的优越性.研究发现:开短路交替频率、主轴跳动幅值、开短路率大小及比例可作为放电效果的评价指标;深度效应将造成一个特定深度的加工状态破坏点.这些结果为优化主轴机构和伺服控制策略提供了依据.     

田口-灰关联法应用于Inconel 718微放电铣削参数最佳化(英文)

应用田口-灰关联法对Inconel 718微放电铣削多重质量特性如电极消耗率、材料去除率和扩口量进行最佳化,分析放电电流、脉冲时间、休止时间和极间间隙对加工Inconel 718之电极消耗率、材料去除率和扩口量的影响。实验结果表明,以最佳微放电铣削参数进行加工,其电极消耗率由5.6×10-9mm3/min降低到5.2×10-9mm3/min,材料去除率由0.47×10-8mm3/min增加到1.68×10-8mm3/min,扩口量由1.27μm降低到1.19μm。研究结果显示,应用田口-灰关联法,可以改善微放电铣削多重质量特性。     

微小齿轮模具的微细电火花线切割加工研究

介绍了微细电火花线切割加工微小齿轮模具的方法，其关键技术包括：晶体管可控微能量RC脉冲电源、间隙放电状态检测系统、基于压电陶瓷电机驱动的精密伺服机构和偏开路加工控制策略。使用微细电火花线切割加工机可一次切割出厚度为1mm、模数为0．04和厚度为3、5mm、模数为0．1的微小齿轮模具，表明由微细电火花线切割加工出的微小齿轮模具能满足微成形加工的技术要求。