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微细电火花加工放电状态检测研究

范道伟  
【摘要】: 随着MEMS技术的发展和对产品微细化的追求,微细电火花加工技术越来越受到科研人员的重视,并广泛应用于航空航天、医学、模具、微电子器件、生物技术、微型传感器和微型电器制造等方面。准确、稳定、高效的微细电火花加工系统一直是科研人员努力的目标。电火花放电状态检测系统是机床伺服的关键部分,是电火花机床稳定加工的必要条件,研制出适合微细电火花加工的放电检测系统具有重要的意义。 本文首先介绍了国内外微细电火花加工技术及放电状态检测的现状,并详细阐述了传统放电状态检测的原理。同时针对实验室五轴联动微细电火花机床,研究了其电源的放电特性,明确了新型放电状态监测系统研制中应该解决的难点:克服微细电火花放电电压的不规律性。提出了系统的整体设计思路:通过电压比较器的电压输出高低区分当前放电状态,高电平代表极间开路未放电,低电平代表放电。利用RC低通滤波器处理电压比较器的输出,反映一段时间内加工状态的稳定性并反馈给机床伺服系统。 根据这一思路,本文完成了新型放电状态检测系统的软硬件设计,利用PIC单片机进行后期的数据处理及传输,并验证了整个系统的工作稳定、准确性。系统的正确工作依赖于比较器阈值电压和RC滤波器参数的设定,本文通过大量实验及实际加工波形的分析完成了不同加工条件下相关参数值的选取,实验表明,新型放电检测系统能够准确反映机床的加工状态。应用本文设计的放电检测系统进行实际加工验证,通过小孔加工试验表明使用新型检测系统后,机床加工效率得到较大程度的提高;通过微细轴加工实验表明新型检测系统和机床伺服配合稳定,能够轻松加工出直径在20微米左右的轴。


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