基于直線電機(jī)的微細(xì)電火花加工系統(tǒng)及其關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、微小型化是現(xiàn)代工業(yè)產(chǎn)品一個(gè)非常重要的發(fā)展方向。微細(xì)電火花加工技術(shù)因其非接觸加工、材料適應(yīng)性廣、沒(méi)有宏觀作用力等優(yōu)點(diǎn)，在微小零件的加工中具有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。微細(xì)電火花加工方法不僅能加工微細(xì)軸、微細(xì)孔、微細(xì)槽等簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu)，還能加工復(fù)雜形狀的微小三維零件。微細(xì)電火花加工技術(shù)目前已經(jīng)成為微細(xì)加工領(lǐng)域一個(gè)非常重要的研究方向，受到國(guó)內(nèi)外學(xué)者的廣泛重視。
　　精密的微細(xì)電火花加工裝備是開(kāi)展微細(xì)電火花加工技術(shù)研究的基礎(chǔ)。國(guó)外微細(xì)電火花加工機(jī)床已進(jìn)入工業(yè)

2、應(yīng)用和商業(yè)銷售階段，但制造費(fèi)用仍非常昂貴。國(guó)內(nèi)微細(xì)電火花加工裝備的研制相對(duì)落后，而國(guó)外的機(jī)床對(duì)我國(guó)嚴(yán)格禁運(yùn)。因此，自主研制高性能的微細(xì)電火花加工裝備和相應(yīng)的加工工藝具有重大的現(xiàn)實(shí)意義。
　　本文首先分析了微細(xì)電火花加工的特點(diǎn)及其對(duì)加工裝備的要求，設(shè)計(jì)、研制了一套基于直線電機(jī)的微細(xì)電火花加工系統(tǒng)。該加工系統(tǒng)由機(jī)械系統(tǒng)和控制系統(tǒng)兩部分組成，機(jī)械系統(tǒng)包括直線電機(jī)伺服機(jī)構(gòu)、精密旋轉(zhuǎn)主軸、高精度花崗巖機(jī)床本體和工作臺(tái)、微細(xì)軸磨削裝置等；控制

3、系統(tǒng)包括控制計(jì)算機(jī)、微能脈沖電源、放電狀態(tài)檢測(cè)系統(tǒng)、運(yùn)動(dòng)控制器、電機(jī)驅(qū)動(dòng)器、CCD機(jī)器視覺(jué)顯微系統(tǒng)等幾個(gè)部分。
　　伺服機(jī)構(gòu)及其控制系統(tǒng)是微細(xì)電火花加工系統(tǒng)的重要組成部分。本文分析對(duì)比了多種伺服機(jī)構(gòu)的性能和優(yōu)缺點(diǎn)，采用了基于直線電機(jī)的伺服機(jī)構(gòu)，提出并實(shí)現(xiàn)了基于直線電機(jī)的伺服控制策略。該伺服系統(tǒng)具有分辨率高、精度高、速度高、響應(yīng)快等優(yōu)點(diǎn)，能夠有效提高電火花加工的加工效率、降低電極相對(duì)損耗率。
　　針對(duì)微細(xì)電火花分層銑削加工，提

4、出了分層策略、電極運(yùn)動(dòng)軌跡規(guī)劃方法、電極損耗補(bǔ)償策略等，開(kāi)發(fā)了微細(xì)電火花銑削加工專用 CAM軟件，解決了微細(xì)電火花銑削加工中的技術(shù)難題。
　　對(duì)塊電極電火花磨削（ Block Electrode Discharge Grinding，簡(jiǎn)稱BEDG）微細(xì)軸的方法進(jìn)行了深入的研究，采用徑向進(jìn)給和軸向進(jìn)給相結(jié)合的方法，加工出直徑5μm微細(xì)軸。提出了刃口電極電火花磨削（Edge Electrode Discharge Grinding，簡(jiǎn)

5、稱 EEDG）微細(xì)軸的方法，該方法比線電極磨削（Wire Electrode Discharge Grinding，簡(jiǎn)稱 WEDG）方法加工速度快，工藝穩(wěn)定性好，而且裝置簡(jiǎn)單，操作簡(jiǎn)單，加工質(zhì)量好。采用該方法成功地加工出直徑3.5μm的微細(xì)軸。
　　進(jìn)行了大量的微細(xì)電火花加工工藝實(shí)驗(yàn)，系統(tǒng)研究了電參數(shù)、主軸轉(zhuǎn)速和工作液類型對(duì)加工效率、電極相對(duì)損耗率及工件表面粗糙度的影響，得到一系列工藝規(guī)律。在微細(xì)電火花加工系統(tǒng)上進(jìn)行了大量的加工實(shí)