微细电火花分层沉积关键技术及装备研究

【摘要】：随着机械行业的迅速发展,微机械加工技术成为机械行业研究的重点方向,微机械加工技术在航空航天等领域得到了广泛的应用。微细电火花沉积技术作为一种新兴发展起来的微机械加工技术,以其独特的优势被越来越多的国内外专家学者所研究。研究适应于特定功能要求的放电沉积新工艺及装置,提高微细电火花放电沉积技术本身的极限制造能力,实现微尺度金属结构的增材制造新方法,将成为该技术的发展趋势。本文分析了微细电火花沉积技术的实现条件以及其对加工装备的要求,自主设计研发了一台基于“PC+运动控制卡”的微细电火花沉积专用装备。对装备的硬件系统进行了搭建,硬件系统包括上位机、PMAC运动控制卡、伺服电机及驱动器、运动控制平台、精密主轴、工作台等;并且对关键部件之间的工作通讯方式进行了设定,对伺服控制系统的PID进行了调整。对本系统的软件结构进行了模块化设计,在Windows操作系统平台条件下,基于VB语言开发了人机交互界面,实现了软件结构各模块的功能。通过上位机实时控制下位机,实现软件辅助控制系统沉积加工的功能。针对沉积加工的特点,开发了脉冲电源、确定了放电状态检测方法,研究了针对分层沉积加工的策略,建立了加工控制模型,并且编写了伺服控制程序。本文在大量沉积实验的基础上,研究了工艺参数对放电沉积加工的影响,总结出了工艺规律,进行了微细电火花单脉冲沉积以及不同轨迹下的分层扫描沉积实验,对沉积层形貌进行了分析;结果表明,本系统具备了进行微细电火花沉积加工的能力。