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卧式微细电火花加工系统及其工艺试验研究

蒋凯  
【摘要】: 微细电火花加工技术是微细加工领域的一个重要分支,由于该技术具有电极制造简单、电极与工件间没有宏观作用力、加工可控性好等优点,因此它在航空航天、国防、医疗以及民用工业领域都有着广阔的应用前景。 以加工精度和加工效率为主线,全文对微细电火花加工系统及其工艺试验进行了系统地研究。根据微细电火花加工特点要求,研制了一台微细电火花加工系统;开发了微细电火花加工数控系统和微能RC脉冲电源。从加工精度和加工效率出发,研究了微细电火花加工工艺。 本文主要内容如下: 1.介绍了微细电火花加工的优点和应用前景;概述了微细电火花加工技术及其实现的关键技术;比较全面地介绍了该技术的研究现状并加以分析;在此基础上,提出了本文的研究内容。 2.研制了一种新颖的微细电火花加工系统。旋转主轴采用宝石V型支承的横轴布局方式,有利于加工排屑,提高加工精度;伺服进给采用压电陶瓷和步进电机配合进给,可提高加工效率和加工稳定性;工具电极制作采用线电极磨削方法;加工控制系统采用PLC+PC的半闭环控制方案。 3.研制了一种新颖的微能RC脉冲电源。根据微量蚀除机理,该脉冲电源能满足脉冲能量微小且可控的微细加工要求。它采用新颖的电路拓扑结构,在传统RC脉冲电源的放电通道增加一只放电开关管,通过控制充放电开关管的开通与关断,可实现加工能量的控制,并能提高加工稳定性。 4.从加工精度和加工效率出发,进行了一些微细电火花加工工艺试验研究。试验1:选用去离子水液滴、空气、去离子水汽雾三种工作介质,在研制的微细电火花加工系统上进行工艺试验。对比三组加工结果后,分析了加工机理。试验2:由于电蚀产物是阻碍加工稳定性的重要因素,本文创新地提出了激波压力扰动辅助电火花加工工艺方法,利用该方法可加工出深宽比为20的不锈钢C型孔,结果表明该方法可有效地排除电蚀产物,提高加工精度和加工稳定性。试验3:为提高加工效率和堆积三维微结构,在研制的微细电火花加工系统上进行了电火花沉积加工试验,成功地沉积出直径和高度分别为50μm和30μm的微钢圆柱。


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