集成式微細電火花加工系統(tǒng)及其應用研究.pdf

1、微機電系統(tǒng)產品及其相關零部件正向著精密化、復雜化及材料高性能化和多樣化方向發(fā)展，相應地對微細加工技術也提出了極高要求。微細電火花加工技術作為一種實用的微細加工技術，在微孔、微溝槽及微三維結構等微小尺度零件加工方面具有突出優(yōu)勢。但是，功能單一、加工靈活性差及加工效率低等問題嚴重制約著微細電火花加工技術的發(fā)展與應用。本文針對上述問題基于微細電火花線切割加工機床開發(fā)了集成式微細電火花加工系統(tǒng)，并利用該加工系統(tǒng)進行了相關加工工藝研究。
　

2、　本文以微細電火花線切割加工機床為本體配置旋轉 A軸模塊、旋轉 Z軸模塊、塊電極反拷加工模塊等功能模塊進行了集成式微細電火花加工系統(tǒng)的設計，該集成式加工系統(tǒng)可以完成二維結構和具有回轉結構的三維結構微細電火花線切割加工、微細軸孔微細電火花在線加工、陣列結構微細電火花在線加工、微細電火花成型加工及微細電火花銑削加工等多種微細電火花加工工藝。集成式微細電火花加工系統(tǒng)對微細電火花加工技術加工能力的增強及應用領域的拓展奠定了基礎。
　　分析

3、了集成式微細電火花加工系統(tǒng)脈沖電源的放電特點，進行了微細電火花加工放電狀態(tài)檢測技術的研究，提出了基于放電密度的微細電火花加工放電狀態(tài)檢測方法并對放電狀態(tài)檢測系統(tǒng)軟、硬件結構進行了設計，提高了微細電火花加工過程中放電狀態(tài)檢測的分辨度。
　　結合模糊控制理論，針對不同微細電火花加工加工工藝分別進行了相應的模糊控制器設計，模糊控制系統(tǒng)的輸入變量為放電狀態(tài)的相對統(tǒng)計率，微細電火花線切割加工模糊控制系統(tǒng)的輸出響應為脈間及伺服參考電壓，微細電

4、火花小孔加工模糊控制系統(tǒng)的輸出響應為脈間及抬刀周期。并基于 VC++與MATLAB混合編程搭建了集成式微細電火花加工模糊控制系統(tǒng)，利用模糊控制工具箱可視化地完成隸屬函數及模糊規(guī)則的調節(jié)與修改，并可以實現 C語言代碼的自動生成，能夠完成虛擬運算，保證了算法正確性。
　　為了適應微機電系統(tǒng)產品及其相關零部件材料高性能化和多樣化的發(fā)展趨勢，進行了SiCp/Al復合材料微細電火花線切割加工工藝研究，采用中心復合實驗設計方法進行了實驗規(guī)劃，

5、并利用響應曲面法建立了SiCp/Al復合材料微細電火花線切割加工材料去除率的二次回歸數學模型，同時利用粒子群優(yōu)化算法對微細電火花線切割電源參數進行了優(yōu)化。此外以獲得更小的表面粗糙度為加工目標，對SiCp/Al復合材料微細電火花線切割多次加工工藝進行了研究。
　　進行了微細陣列結構微細電火花在線加工工藝研究，分析了微細陣列電極加工中切割面積與電極絲運絲速度對陣列電極加工精度的影響、工作臺進給速度對微細陣列孔微細電火花加工效率及陣列電

6、極損耗的影響，并通過合理的參數設置采用臥式加工完成了微細陣列結構的微細電火花在線加工。
　　進行了回轉結構微細電火花線切割加工工藝研究，分析了回轉結構微細電火花線切割加工過程中極性效應對加工表面質量的影響，并采用響應曲面法建立了以開路電壓、放電電容和工件旋轉速度為變量的回轉結構微細電火花線切割加工材料去除率二次回歸數學模型，并分析了伺服參考電壓對回轉結構微細電火花線切割加工精度的影響。
　　提出了一種微型渦輪轉子凹模組合微細