倒置式微细电火花超声复合加工装置研究

【摘要】： 随着科学技术和工业生产的进步以及微机电系统的发展,具有大深径比深微孔零件的应用日趋广泛。微细电火花加工技术以其非接触加工、容易实现大深径比等的特点在深微孔加工中得到了广泛的应用。深微孔电加工是微细电加工技术乃至微制造技术的一个重要方面,而深微孔的微细程度和深度是微细加工能力的重要标志。如果能实现大深径比深微孔加工,将对提升我国微细电火花加工和微制造技术水平具有重要的推动作用。 妨碍深微孔电火花加工深度和加工速度的重要原因在于放电蚀除物在孔底部的沉淀和积聚。为了实现大深径比深微孔的加工,本文提出了倒置式微细电火花超声复合加工的方法,即采用倒置式结构配置布局、辅以工件或工具电极做超声频振动的微细电火花超声复合加工方法来加工深微孔。 本文首先总结了倒置式微细电火花加工原理、特征和意义,然后主要从机械系统、伺服控制系统和微能脉冲电源这三个最为关键的功能模块入手,研制了一台倒置式微细电火花超声复合加工装置。对于机械系统,完成通用功能部件、倒置式专用功能部件设计和装置性能分析,并对倒置式装置增加的技术难点,提出解决途径;建立了基于“PC+PMAC运动控制卡”的主从式、上下位机高性能伺服控制系统,完成了硬件电路、伺服控制策略和软件设计;运用MOSFET开关元件等完成了可控式RC微能脉冲电源的基础性设计研究,为微细电火花加工提供微能能量。 经加工实验验证,倒置式微细电火花加工方法和该倒置式微细电火花超声复合加工装置,能根本上解决深微孔微细电火花加工过程中电蚀产物的积聚问题,提高了放电蚀除物的排除能力,可以高质量、高速度、高精度、高稳定性地实现大深径比的深微孔加工。