微细电火花加工装置及铣削加工技术的研究

【摘要】： 微机械因其具有体积小、耗能低、性能稳定等传统机械无法比拟的优点,在微电子工业、航空航天、医疗器械、工业自动化等领域得到广泛的应用,已经成为21世纪重点发展的学科之一。作为一种三维微结构的加工手段,微细电火花三维加工技术近年来发展很快,显示出了比其他微细三维加工技术更大的发展潜力。 本文对当前微细电火花加工技术和装备的发展状况做了详细的分析与论述,并在此基础上研制了一套可四轴联动的微细电火花三维铣削加工装置。该装置由高精度的XYZ三维工作台、高速伺服电主轴、计算机系统、RC脉冲电源、线电极在线磨削装置、放电信号采集等单元组成。为进一步深入开展课题研究奠定了坚实基础。 根据微细电火花加工技术特点和对上述装置运动特性的分析,制定了针对微细电火花三维铣削加工的伺服控制策略,开发了整套微细电火花铣削加工的数控程序,实现了指令解释、任意直线和圆弧的插补运算、轨迹伺服控制以及短路后退、电极损耗补偿等电火花加工所需要的独有功能。 针对微细电火花铣削加工中电极损耗影响加工精度的难点问题,本文提出了一种综合应用均匀损耗法和线性补偿法的电极损耗补偿的新方法,并建立了相应的理论模型。 多个典型三维微结构的实验加工以及对新的电极损耗补偿方法的实验对比研究结果证明:所研制的微细电火花加工装置能够满足三维微结构的铣削加工要求;数控软件方便适用;新的电极损耗补偿方法效果显著,明显提高了三维微结构的表面加工质量和加工效率。