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。     

微细电火花线切割加工误差分析

微细电火花线切割加工过程中,加工时施加的张力、火花放电引起的放电力、材料蚀除过程中的爆炸力以及放电通道中的瞬时压力等共同作用使电极丝产生偏移,从而引起加工误差,影响加工精度。为了减小加工误差,从材料力学的角度分析了丝的变形大小以及来源,得出减小误差的方法。此外从几何角度分析拐角切割的形位误差,提出通过精确控制导向器的轨迹来满足加工精度要求的方法,为自适应控制提供了理论依据。     

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。     

基于均匀设计的微细电火花线切割加工工艺规律研究

利用均匀设计方法对实验进行了优化,在不影响研究工艺规律的前提下,极大地减少了实验的工作量。根据实验内容采用4阶多项式回归模型对实验数据进行了多元非线性回归分析,建立了电参数对表面粗糙度和加工时间的多元非线性回归方程,获得了实用的工艺参数,为进一步掌握微细电火花线切割加工工艺规律提供了理论分析依据。     

微细电火花线切割加工装置及应用

开发了一套微细电火花线切割加工装置.主要由精确可控微小放电能量的脉冲电源、加工状态在线检测与控制系统、基于压电陶瓷驱动的精密伺服控制系统和恒张力走丝系统等关键技术构成.利用直径为30μm的微细电极丝,加工出微小槽的最小宽度<38μm,表明放电间隙≤4μm,并且白层厚度<2μm,表面粗糙度Ra≤0.1μm.给出了微小齿轮以及各种各样的异型孔加工实例,证实该设备具有较广泛的实用性.     

微细线切割电极丝形位误差分析

为评估电极丝在微细电火花线切割加工过程中受到各种力作用下产生偏移量大小,利用有限元方法,首先求取电极丝仅受丝张力的总体刚度矩阵和电极丝仅受放电力的总体刚度矩阵,然后结合这两个刚度矩阵推导受丝张力和放电力合力的总体刚度矩阵,利用电极丝总体刚度矩阵求出电极丝最大变形解析式,并在此基础上分析了电极丝变形的影响因素.分析结果表明:提高电极丝的张力和电极丝的刚性以及减小导丝器之间的跨度都可以减小电极丝形位误差;提供微小能量的脉冲电源使偏移量达到最小是最佳的选择.     

Experimental study of MWEDM technology

This work deals with an experimental investigation of the machining characteristics of Micro Wire Electrical Discharge Machining (MWEDM). The MWEDM process consists of only one cutting operation yawing with machining conditions. Experimental results show that the peak current and pulse duration have an obvious influence on surface roughness and machining time, and they also have an optimum value for the highest cutting speed. The servo reference voltage influences the surface roughness and machining time as well. In particular,the surface characteristics of work-pieces and a micro wire electrode were analyzed in detail too. Utilizing a micro wire electrode with diameter 30μm, MWEDM can machine a micro slot 38μm wide, which proves that the discharge gap can be controlled not more than 4μm. It can also machine micro gears respectively with a module 40μm, thickness lmm, and a module 100μm, thickness 3.5mm. All kinds of micro shaped holes and complex micro parts can be easily machined as well.     

Study on the servo control system of MWEDM

MWEDMhas been applied widely in industry be-cause of its capability of machining any material with e-lectrical conductivity more than 0·01S/cm without con-tact, and achieving micro parts with high machiningprecision and low surface roughness[1,2]. HoweverMWEDM is a dynamic process; it demands a highspeed, quick response servo control system to keep theoptimum discharge gap between the work-piece andwire electrode, maintain stable gap discharge states toerode the work-piece, and keep the sp…