先進制造—微細電火花加工技術

1、微機械和微制造的基礎微機械和微制造的基礎——微細電火花加微細電火花加工技術工技術摘要：作為一種實用的微細加工技術，微細電火花加工在加工微細軸、微小孔等小尺度的零件時具有獨特的優(yōu)越性。本文簡略地介紹了微細電火花加工技術的原理，分析了微細電火花加工的特點和優(yōu)點，研究了微細電火花加工的關鍵技術，并詳細介紹了一種微細電火花加工裝置及其應用。關鍵詞：微細電火花加工原理特點關鍵技術裝置應用0.引言引言微細加工技術是先進制造技術的重要組成部分，是實現(xiàn)

2、微機械產品的最基本技術，不僅直接影響著尖端技術和國防工業(yè)的發(fā)展，而且還影響到機械產品的加工精度和加工表面質量，影響產品的國際競爭力。目前，世界各國都非常重視微細加工技術，將其作為發(fā)展先進制造技術中的優(yōu)先發(fā)展內容。作為微細加工技術的一個重要分支，微細電火花加工技術因其具有設備簡單、可控性好、無切削力、適用性強等一系列優(yōu)點，在微小尺度零件的加工中獲得大量應用，受到國內外學者的廣泛關注。1.微細電火花加工的原理及特點微細電火花加工的原理及特點

3、1.1微細電火花加工原理電火花加工(ElectricalDisgeMachining)是指在絕緣介質中，通過工具電極和工件之間脈沖性火花放電時的電蝕現(xiàn)象對工件材料進行蝕出，以達到一定的形狀尺寸和表面粗糙度要求的一種加工方法。微細電火花加工(microElectroDisgeMachining，簡稱microEDM)的原理與普通電火花加工并無本質區(qū)別。電火花加工中電極材料的蝕除過程是火花放電時的電場力、磁力、熱力、流體動力、電化學及膠體化

4、學等綜合作用的過程。當脈沖電壓施加到工具與工件電極之間時，極間介質被擊穿并形成一個極為細小的放電通道。放電通道是由數(shù)量大體相等的帶正電粒子(正離子)和帶負電粒子(電子)以及中性粒子(原子或分子)組成的等離子體。在極間電場作用下，1.2.2細微電火花加工的優(yōu)點從原理上講，微細電火花加工具有非接觸、可操控性強、加工性能與材料硬度強度無關、無切削力等優(yōu)點。對幾何形體加工適用性而言，微細電火花加工不僅可以加工出平面和回轉體，還可以加工出三維復雜

5、自由曲面。同LIGA、光刻等MEMS技術相比，微細電火花加工方法具有設備簡單、可實施性強并具有三維加工能力等優(yōu)點。同時，這種方法所處理的材料非常廣泛，不僅可以加工各種性能優(yōu)良的金屬、合金，還可加工陶瓷、以及硅等半導體材料。微細電火花加工技術具有強大的微尺度制造潛能，在微小尺度零件的加工中有著不可替代的優(yōu)越性。2.細微電火花加工的關鍵技術細微電火花加工的關鍵技術微細電火花加工一般是指用棒狀電極電火花加工或用線電極電火花磨削加工微孔、微槽、

6、窄縫、各種復雜形狀及微細軸類零件的技術。由于微細電火花加工與常規(guī)電火花成型加工的基本原理并無本質區(qū)別，但因涉及到微細加工尺寸范圍的差異，使其又具有自身獨特的技術特點。細微電火花加工的關鍵技術歸納如下：①高精度的微進給伺服系統(tǒng)：提高脈沖利用率是提高細微電火花加工效率的有效途徑。這就要求相應的細微電火花加工伺服系統(tǒng)和執(zhí)行機構要有很高的響應速度和控制靈敏度。②高精度的加工系統(tǒng)：加工系統(tǒng)的精度包括定位精度和運動精度。微米級的電火花加工要保證工具

7、電極與工件之間的精確定位，加工系統(tǒng)還要具備相當高的運動精度。③放電狀態(tài)的實時檢測：微細電火花加工過程的準確控制是通過對放電狀態(tài)的檢測、跟蹤、反饋和調整來實現(xiàn)的，是實現(xiàn)加工過程穩(wěn)定控制的重要前提條件。④放電狀態(tài)的在線預測：在微細電火花的實際加工過程中，放電狀態(tài)序列往往呈現(xiàn)出非平穩(wěn)性、非線性且內部禍合，此時依靠放電狀態(tài)檢測來對加工過程進行實時、準確控制已表現(xiàn)出明顯的滯后性和不穩(wěn)定性，因此必須對放電狀態(tài)序列進行有效的預測，才能真正實現(xiàn)控制的實