先進(jìn)制造—微細(xì)電火花加工技術(shù)

1、微機(jī)械和微制造的基礎(chǔ)微機(jī)械和微制造的基礎(chǔ)——微細(xì)電火花加微細(xì)電火花加工技術(shù)工技術(shù)摘要：作為一種實(shí)用的微細(xì)加工技術(shù)，微細(xì)電火花加工在加工微細(xì)軸、微小孔等小尺度的零件時(shí)具有獨(dú)特的優(yōu)越性。本文簡(jiǎn)略地介紹了微細(xì)電火花加工技術(shù)的原理，分析了微細(xì)電火花加工的特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)，研究了微細(xì)電火花加工的關(guān)鍵技術(shù)，并詳細(xì)介紹了一種微細(xì)電火花加工裝置及其應(yīng)用。關(guān)鍵詞：微細(xì)電火花加工原理特點(diǎn)關(guān)鍵技術(shù)裝置應(yīng)用0.引言引言微細(xì)加工技術(shù)是先進(jìn)制造技術(shù)的重要組成部分，是實(shí)現(xiàn)

2、微機(jī)械產(chǎn)品的最基本技術(shù)，不僅直接影響著尖端技術(shù)和國(guó)防工業(yè)的發(fā)展，而且還影響到機(jī)械產(chǎn)品的加工精度和加工表面質(zhì)量，影響產(chǎn)品的國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力。目前，世界各國(guó)都非常重視微細(xì)加工技術(shù)，將其作為發(fā)展先進(jìn)制造技術(shù)中的優(yōu)先發(fā)展內(nèi)容。作為微細(xì)加工技術(shù)的一個(gè)重要分支，微細(xì)電火花加工技術(shù)因其具有設(shè)備簡(jiǎn)單、可控性好、無(wú)切削力、適用性強(qiáng)等一系列優(yōu)點(diǎn)，在微小尺度零件的加工中獲得大量應(yīng)用，受到國(guó)內(nèi)外學(xué)者的廣泛關(guān)注。1.微細(xì)電火花加工的原理及特點(diǎn)微細(xì)電火花加工的原理及特點(diǎn)

3、1.1微細(xì)電火花加工原理電火花加工(ElectricalDisgeMachining)是指在絕緣介質(zhì)中，通過(guò)工具電極和工件之間脈沖性火花放電時(shí)的電蝕現(xiàn)象對(duì)工件材料進(jìn)行蝕出，以達(dá)到一定的形狀尺寸和表面粗糙度要求的一種加工方法。微細(xì)電火花加工(microElectroDisgeMachining，簡(jiǎn)稱microEDM)的原理與普通電火花加工并無(wú)本質(zhì)區(qū)別。電火花加工中電極材料的蝕除過(guò)程是火花放電時(shí)的電場(chǎng)力、磁力、熱力、流體動(dòng)力、電化學(xué)及膠體化

4、學(xué)等綜合作用的過(guò)程。當(dāng)脈沖電壓施加到工具與工件電極之間時(shí)，極間介質(zhì)被擊穿并形成一個(gè)極為細(xì)小的放電通道。放電通道是由數(shù)量大體相等的帶正電粒子(正離子)和帶負(fù)電粒子(電子)以及中性粒子(原子或分子)組成的等離子體。在極間電場(chǎng)作用下，1.2.2細(xì)微電火花加工的優(yōu)點(diǎn)從原理上講，微細(xì)電火花加工具有非接觸、可操控性強(qiáng)、加工性能與材料硬度強(qiáng)度無(wú)關(guān)、無(wú)切削力等優(yōu)點(diǎn)。對(duì)幾何形體加工適用性而言，微細(xì)電火花加工不僅可以加工出平面和回轉(zhuǎn)體，還可以加工出三維復(fù)雜

5、自由曲面。同LIGA、光刻等MEMS技術(shù)相比，微細(xì)電火花加工方法具有設(shè)備簡(jiǎn)單、可實(shí)施性強(qiáng)并具有三維加工能力等優(yōu)點(diǎn)。同時(shí)，這種方法所處理的材料非常廣泛，不僅可以加工各種性能優(yōu)良的金屬、合金，還可加工陶瓷、以及硅等半導(dǎo)體材料。微細(xì)電火花加工技術(shù)具有強(qiáng)大的微尺度制造潛能，在微小尺度零件的加工中有著不可替代的優(yōu)越性。2.細(xì)微電火花加工的關(guān)鍵技術(shù)細(xì)微電火花加工的關(guān)鍵技術(shù)微細(xì)電火花加工一般是指用棒狀電極電火花加工或用線電極電火花磨削加工微孔、微槽、

6、窄縫、各種復(fù)雜形狀及微細(xì)軸類零件的技術(shù)。由于微細(xì)電火花加工與常規(guī)電火花成型加工的基本原理并無(wú)本質(zhì)區(qū)別，但因涉及到微細(xì)加工尺寸范圍的差異，使其又具有自身獨(dú)特的技術(shù)特點(diǎn)。細(xì)微電火花加工的關(guān)鍵技術(shù)歸納如下：①高精度的微進(jìn)給伺服系統(tǒng)：提高脈沖利用率是提高細(xì)微電火花加工效率的有效途徑。這就要求相應(yīng)的細(xì)微電火花加工伺服系統(tǒng)和執(zhí)行機(jī)構(gòu)要有很高的響應(yīng)速度和控制靈敏度。②高精度的加工系統(tǒng)：加工系統(tǒng)的精度包括定位精度和運(yùn)動(dòng)精度。微米級(jí)的電火花加工要保證工具

7、電極與工件之間的精確定位，加工系統(tǒng)還要具備相當(dāng)高的運(yùn)動(dòng)精度。③放電狀態(tài)的實(shí)時(shí)檢測(cè)：微細(xì)電火花加工過(guò)程的準(zhǔn)確控制是通過(guò)對(duì)放電狀態(tài)的檢測(cè)、跟蹤、反饋和調(diào)整來(lái)實(shí)現(xiàn)的，是實(shí)現(xiàn)加工過(guò)程穩(wěn)定控制的重要前提條件。④放電狀態(tài)的在線預(yù)測(cè)：在微細(xì)電火花的實(shí)際加工過(guò)程中，放電狀態(tài)序列往往呈現(xiàn)出非平穩(wěn)性、非線性且內(nèi)部禍合，此時(shí)依靠放電狀態(tài)檢測(cè)來(lái)對(duì)加工過(guò)程進(jìn)行實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確控制已表現(xiàn)出明顯的滯后性和不穩(wěn)定性，因此必須對(duì)放電狀態(tài)序列進(jìn)行有效的預(yù)測(cè)，才能真正實(shí)現(xiàn)控制的實(shí)