微细电火花加工用脉冲电源技术的基础研究

在微细电火花加工中，使用RC放电回路容易得到数十至数百纳秒的窄脉宽电流，但RC放电回路由于向电容器充电所需时间而不能得到很高的放电频度，严重影响其加工效率。为此，本研究开发了微细电火花加工用晶体管式脉冲电源，并对其加工特性进行了评价，找出了适合于微细电火花加工的晶体管式脉冲电源。实验结果表明，自振式晶体管脉冲电源因其加工速度慢并不适于微细放电加工。通过开发等脉宽晶体管脉冲电源，可实现脉宽80ns的放电电流，与传统的RC放电回路相比，加工速度可提高2至3倍。     

微细电火花加工多模式脉冲电源的研究

根据微细电火花加工的特点及其对脉冲电源的要求,设计了以单片机和FPGA为控制核心的多模式微细电火花脉冲电源.介绍了该脉冲电源关键回路的实现方法,实验研究表明该电源可实现多种形式的脉冲放电加工.     

基于SOPC技术的微细电火花加工电源的研究

针对目前微细电火花加工放电状态复杂、难确定和集成性不足等问题,设计了基于可编程片上系统(SOPC)技术的微细电火花脉冲电源。电源可发送加工脉冲信号,采用并行数字采集信号模块采集电压及电流信号,能判断每个脉冲的放电状态,控制伺服电机的工作,并及时切断无效有害脉冲,提高加工效率和加工精度。同时开发了电源人机交互界面,实现了电源和微细电火花加工机床的实时通讯功能。利用该电源在自主开发的多功能微细加工机床上进行微细孔加工实验,证明了所设计的电源能进行稳定高效的加工。     

基于CPLD的纳秒级微细电化学加工脉冲电源的研究

为了提高微细电化学加工的加工精度和表面质量,从加工模型入手,探讨了高频脉冲电源对微细加工的影响,并基于CPLD研制了超短脉冲电源,输出脉冲宽度为20 ns以下,脉冲调节范围较大.使用该电源进行相应的工艺试验,取得了较好的效果.     

微细电解加工技术的概况与展望

概括总结了微细电解加工的典型技术,综合分析了近几年微细电解加工技术的研究成果和最新进展,包括脉冲电源、新型电解液、复合加工、微器件加工以及基础理论等方面,展望了其未来的研究重点和发展趋势.     

基于CPLD的多功能微细电加工电源的研制

为了解决微能脉冲电源发展中遇到的功能单一、集成度不高等问题,设计了多功能微细电加工脉冲电源.以单片机和CPLD作为微控制器,利用模块化的方法对关键模块进行设计,并运用Quartus软件对高频脉冲发生单元进行仿真,得到微细电火花和微细电化学的脉冲波形,通过对脉冲的切换实现了微细电火花和微细电化学的加工.     

基于CPLD的多模式微能脉冲电源设计

根据微细电火花加工对脉冲电源的要求,设计了以CPLD为控制核心的多模式微细电火花脉冲电源,介绍了该电源主放电回路的实现方法,并对电源的脉冲控制部分进行了仿真分析.     

微细电火花加工实现条件的研究

介绍了微细电火花加工的原理和特点,从加工表面质量、脉冲电源、微细工具电极的制造和安装、放电面积效应的影响、伺服控制系统等方面对微细电火花加工的实现条件进行了研究,并给出了微细轴的电火花加工等具体加工实例.研究结果对微细电火花加工技术的具体应用具有重要的参考价值和指导意义.     

电火花微能脉冲电源研究现状

微细电火花加工技术近年来发展非常迅速,使得它在精密加工领域获得了广泛的应用。综述了目前国内外微细电火花加工中使用的微能脉冲电源的研究现状,对制约微能脉冲电源发展的因素进行了分析。     

微秒级可调脉冲电源的研制

设计和制作了新型微细电解加工的微秒级可调脉冲电源装置,介绍了此装置的总体结构、AT89C51单片机控制的脉冲发生电路、脉冲电源主电路和保护电路工作原理及过程.该电源满足了微细电解加工的要求,可加工出满意的产品.     

发电机定子导线断裂失效分析

对断裂失效发电机定子进行分析,结果表明由于紫铜导线形变加工后退火再结晶组织不完全,在受拉应力形变最大处存在微裂纹形核的可能性,致使在长期运行中,空气中的Ｏ２不断由此扩散到导线内部与Ｃｕ形成Ｃｕ２Ｏ,同时环境中所含的Ｈ２和ＣＯ等还原性气体不断将形成的Ｃｕ２Ｏ还原成Ｃｕ,并释放出Ｈ２Ｏ和ＣＯ２,产生沿晶裂纹,最终导致该导线断裂。     

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。     

非牛顿流体微流场测量Micro PIV系统研究

介绍了一种专用于非牛顿流体微流动测量Micro-PIV系统,主要包括微流场激发、微流动观察记录与数据处理三大部分。针对非牛顿流体流动激发形式多样性的特点,微流场激发部分包括显微镜冷热台、波形发生器和磁场发生仪,可以产生激发非牛顿流体为流场所需的电、磁及温度场。观察记录部分主要包括荧光显微镜、CCD等,用于观察并记录荧光示踪粒子的运动,获取荧光示踪粒子运动的视频文件。数据处理部分用于将视频文件进行图像处理以得到所需流场数据。应用该系统对非牛顿流体5CB液晶在电场作用下所激发的微流动进行了测量,重点测量了液晶盒侧面的速度剖面图,所得到的试验结果与计算结果非常吻合,且比传统测量方法更加快速、准确。此外,对温度场变化产生的液晶缺陷进行了试验研究,得到了连续加热冷却状态下的液晶缺陷形成温度变化趋势,即形成缺陷的温度逐渐升高,从开始的31.25℃逐渐升高至34.4℃后保持平稳。     

进气口位置及蜗壳结构对微型发电涡轮输出扭矩的影响分析

增加涡轮输出扭矩是提高微型排气回收高效涡轮节能发电系统转换效率的关键。为分析进气口位置以及蜗壳结构对涡轮输出扭矩的影响,建立涡轮受力及输出扭矩的数学模型;揭示不同进气口位置、不同蜗壳结构对涡轮输出扭矩的影响规律,进而设计一种使涡轮产生较大扭矩且对气缸排气特性影响较小的蜗壳,为微型涡轮发电系统的有效集成奠定了基础。     

改性氧化铝陶瓷的微孔超声钻磨特性研究

本文研究了改性氧化铝陶瓷的微孔超声钻磨特性，与普通钻磨进行了比较研究，在不同的加工条件下对轴向平均切削力和扭矩进行了定量分析，并对陶瓷表面微结构进行了分析。得出普通钻磨时的轴向平均切削力和平均扭矩均远大于超声钻磨加工时的轴向平均切削力和平均扭矩；当机床主轴转速与发生器输入功率保持不变时，轴向切削力和平均扭矩随着进给量的增大而增大；当保持机床主轴转速不变且进给量比较接近时，在一定的输入功率范围内，轴向平均切削力和平均扭矩随着输入功率(相当于振幅)的增大而增大。超声加工下，磨针磨损较小；超声加工后的孔壁表面光滑。     

冷等离子体射流中微细电火花加工特性研究

采用晶体管脉冲电源,在氧气辅助氮气等离子体射流、氮氧混合等离子体射流及外部压缩空气辅助氮气等离子体射流等不同冷等离子体介质中进行了微细电火花加工特性的实验研究,以期确定加工过程稳定的工艺条件,达到提高加工效率和加工质量的目的。在氧气辅助氮气等离子体射流实验中发现,随着氧气流量的增加,材料去除速度和表面粗糙度值均有增大趋势;采用压缩空气辅助氮气等离子体射流的电火花加工在表面质量、边缘质量方面均优于氧气辅助氮气等离子体射流加工。     

一种用于微细电火花加工的甚高频微能脉冲电源

作为微细电火花加工的关键技术之一,微能脉冲电源性能的优劣直接影响放电加工的精度、效率、稳定性等。从减小放电脉冲能量、增大放电间隙、可持续加工的需求出发,探索了一种基于电路共振原理的甚高频(频率在30~300 MHz)微能脉冲电源,突破了现有电火花脉冲电源的工作模式,能产生脉宽极窄、频率极高的脉冲波形,具有纳米级放电蚀除特性,提高了微细电火花加工的极限蚀除能力。放电频率为65 MHz时,相对于传统的微能脉冲电源,加工的孔边缘几乎没有重铸层,极大地减轻了在加工过程中的热损伤、重铸层和热影响区等常规缺陷,改善了工件加工的表面质量,实验结果证明所设计的甚高频微能脉冲电源具有良好的放电蚀除特性。     

微细电火花加工用可控式RC电源的设计和实验

设计的多功能可控式RC加工电源综合了传统的张弛式RC电源和晶体管式电源的优点,易配置成各种拓扑结构的加工电源,并可在等脉冲和等能量两种模式下工作.电容的存在使放电电流具有更快的上升沿、更高的峰值密度和更小的震荡,从而有利于提高放电蚀除能力.在等脉冲模式下,当并联电容值小于某特定值时,随着电容的增加,总加工时间下降,而侧向加工间隙没有明显变化.当脉宽为5 μs,脉间为25 μs,限流电阻为45 Ω时,该特定值约为15 000 pF.电容的存在,还会使电源在脉间内也具有放电能力,从而具有更高的放电频率和加工速度;而在等能量模式下可获得更好的放电一致性,从而获得更好的表面加工质量.     

组合式微细电火花电极制作工艺试验研究

针对块电极磨削效率高和线电极磨削(WEDG)精度高的优点,采用块电极磨削和线电极磨削相结合的方法,在多模式脉冲电源下制定了块电极磨削作为粗磨削、线电极磨削作为中、精磨削的微细电火花电极制作工艺流程。采用去离子水作为工作液,分别对块电极磨削和线电极磨削进行了电源模式和电参数试验,分析试验结果,总结出一组适合于粗、中、精磨削的电参数组合,研究出一套加工效率高、精度高且直径一致性高的电极制作工艺方法。并通过试验验证了该工艺方法能稳定加工出长径比大于16的微细电极,利用其加工出了256个直径小于50μm、直径偏差在2μm内的微细阵列孔。