微细倒锥孔电火花加工机构设计及其实验研究

研制了一种微细倒锥孔电火花加工机构模块,该模块在维持电极丝本身不旋转的状态下,控制电极丝端部偏转,以此加工出微细倒锥孔.分析了影响机构加工精度的主要因素,并实验研究了加工过程中脉冲电压、放电电容对加工孔形状的影响.结果表明,用直径120 μm的电极丝可在1 mm的钢片上加工出入口孔径190 μm、出口孔径220 μm的倒锥孔.     

倒锥形微细喷孔电火花加工研究

高端柴油发动机喷油嘴的微细喷孔要求孔径沿喷射方向逐渐变小形成倒锥形。为实现电火花加工微细倒锥形喷孔,解决倒锥角度高分辨率连续可调、微小锥角顶点的精确定位、无自转微细电极丝推摆动力传递等关键性技术问题,设计研制了一种微细倒锥孔电火花加工用电极丝推摆机构模块,并对该机构模块的推摆径向跳动误差、倒锥角调节误差等性能进行了测试。为验证该机构模块的功能效果,进行了不同倒锥角微细孔加工实验。结果表明:倒锥推摆机构具有倒锥形微细喷孔加工应用的可行性。     

微细阵列型孔的冲压与电火花复合加工技术研究

提出一种微细冲压加工和微细电火花加工交叉结合的微细阵列型孔复合加工方法。尺寸较大的过渡型腔采用微细冲压加工，以提高加工效率和保证加工尺寸的一致性；型孔喷口的最小特征尺寸采用微细电火花逐层扫描加工得到。设计制作了专用的微小型腔冲压实验装置，从机构设计上保证加工工艺对微小型腔冲压深度的精确控制。进行了非圆截面阵列微细型孔的加工实验，验证了所提出的工艺方法的可行性和合理性。     

基于LIGA技术的微细电火花加工优化研究

比较了活动掩膜法与固定掩膜法得到的PMMA胶结构,实验表明固定掩膜法更适合于多次曝光.结合LIGA技术和微细电火花加工的优点,用LIGA技术制备出具有复杂形状的铜微细工具电极,再用该工具电极进行微细电火花加工,在不锈钢上加工出异形微细孔.并通过进一步调整电火花加工工艺参数,优化了加工尺寸精度和表面粗糙度.     

微喷部件阵列孔电火花加工工艺试验研究

比较各种微细阵列孔的电火花加工方法,分析了单电极加工微细阵列孔方法的优点。以去离子水作为工作液,在已研制成功的微喷部件阵列孔电火花加工机床上进行单电极加工微细阵列孔的工艺试验,研究电源参数对微细阵列孔的孔径一致性、加工效率及电极损耗的影响规律。优化微细阵列孔加工的电参数,实现稳定的一次性加工256个直径小于50μm、偏差小于2μm的微细阵列孔。     

微细电火花加工工艺研究

介绍了在研制的采用蠕动式微进给和线放电磨削走丝机构的微细电火花加工装置上进行的加工工艺实验研究。探讨了微细电火花加工微小轴 (工具电极 )、高深宽比微小孔、非圆截面形状和三维结构成形以及半导体硅材料等的工艺方法     

微细阵列方形轴孔的电火花和电化学组合加工工艺研究

对微细阵列轴孔的电火花、电化学组合加工工艺进行了分析和研究.用微细电火花线切割机加工出3×3至10×10系列方形阵列电极,宽度在25～90 μm, 加工中采用降低加工电压、加工电流、进给速度和减小工作液冲击等方法,获得了质量较好的阵列电极,并分别利用微细电化学加工和微细电火花加工两种工艺方法进行阵列孔加工.在加工过程中通过适度间歇抬刀、超声振动、循环流动工作液等方法,较好地解决了微弧放电、排屑、加工区温度过高等加工难题,获得了质量较好的大小在30～100 μm相应的阵列孔,从而实现了微细阵列轴孔的电火花、电化学组合加工,为大规模微细阵列轴孔的加工开辟了高效、可行的新工艺方法.     

去离子水中N型硅的微细电火花加工工艺实验

对去离子水中N型硅的微细电火花加工工艺进行了实验研究,分别在加工效率、电极损耗、表面粗糙度等方面与煤油工作液中N型硅的加工进行了对比.通过大量的实验研究得出：在相同的电参数下,与煤油工作液中加工实验相比,以去离子水为工作液介质时微细电火花加工N型硅的加工效率更高,其工件表面粗糙度值基本相当,且其放电加工过程非常稳定,可知微细电火花加工N型硅时,去离子水是一种较好的工作液介质.     

微细喷油孔电火花加工机床控制系统研究

在对微细喷油孔电火花加工机床的结构特点和加工原理进行分析的基础上,研究开发了该机床的控制系统,详细介绍了该控制系统的设计原理及其硬件与软件组成,并对其控制方法、抗干扰等关键问题进行了分析研究.实验结果表明,该控制系统能实现微细喷油孔的高效、高精度的电火花加工.     

微细电加工应用技术研究

微细电加工要达到工业应用的目的,需兼顾加工效率和加工精度两方面的要求.以微细孔、微细三维结构的加工为目标,进行了微细孔电火花加工、三维微细结构电火花伺服扫描加工及微细电化学加工技术的研究开发.设计出微细电极的损耗补偿进给和导向机构,开发出三维微细结构的电火花伺服扫描加工工艺,研究了采用阵列微细电极的微细电化学加工方法.微细孔电火花加工可连续加工直径小至100 μm的孔.伺服扫描电火花加工可便捷地在小于1 mm2区域内加工出三维微细结构.提出的微细电化学加工技术路线拟将微细电解加工应用于阵列微细孔和三维微细结构的加工.     

超声辅助电解磨削GH625微小孔工艺研究

超声振动辅助电解磨削加工技术是一种以超声振动作为辅助、电解磨削为主要加工方式实现零件精加工的新型加工技术。为获得更高表面质量的管电极微孔,首先利用单因素法对GH625材料进行管电极打孔,初步得到最小平均锥度0.043°的微小孔,然后通过正交试验研究脉冲电压、电解液浓度、主轴进给速度、阴极转速对加工微小孔锥度和表面质量的影响规律。结果表明:在脉冲电压7 V、电解液质量分数14%、阴极转速12000 r/min、进给速度0.7 mm/min下,可获得内表面粗糙度和平均锥度分别为Ra0.499μm与0.036°的微小孔。     

电火花加工微孔深径比的理论模型实验研究

为预测和提高电火花加工微孔的深径比,对描述该深径比的理论模型开展了进一步研究。在不同条件下加工50个微孔,采用罗曼诺夫斯基准则处理微孔加工数据,并应用误差传递公式分析各主要误差对该理论模型的影响,进一步表明了微孔深径比理论模型的有效性。     

Tube electrode high-speed electrochemical discharge drilling using low-conductivity salt solution

Film cooling holes are widely used in the aerospace industry, and their fabrication requires high machining speed and accuracy, as well as good surface quality. Tube electrode high-speed electrochemical discharge drilling (TSECDD) is a promising hybrid machining method for the fabrication of film cooling holes in difficult-to-machine superalloys. An electrochemical reaction can occur if a low-conductivity salt solution is used in the drilling. Materials can also be removed at a high speed using electrical discharge machining (EDM). Thus, TSECDD and electrochemical machining (ECM) can be combined into a unique machining process using a low-conductivity salt solution. This machining process achieves both a high machining speed and good surface finish. In this study, the material removal mechanism of TSECDD was studied using a low-conductivity salt solution, and comparisons with high-speed electrical discharge drilling were made. The performance of the process was investigated using salt solutions of various conductivities. The results show that there are different material removal mechanisms in the frontal gap and the lateral gap and that, in the latter, there is a transition from EDM to ECM. Experiments conducted using TSECDD confirm that the use of this process with a low-conductivity salt solution can improve the machining surface and machining efficiency achieved. The results also show that the use of a low-conductivity solution improves the material removal rate, the hole diameter, and the taper angle.     

High Aspect Ratio and Complex Shaped Blind Micro Holes by Micro EDM

It is difficult to drill high aspect ratio through holes and complex shaped blind holes using micro EDM. The debris concentration in the narrow discharge gap causes abnormal discharges leading to excessive electrode wear and lower machining precision. In micro EDM, the electrode size is too small for internal flushing. This paper presents a new approach for effective self-flushing using planetary movement. Through micro holes with an aspect ratio of 18 have been drilled. This approach is also demonstrated by drilling blind noncircular micro holes with sharp corners and edges. The process performance characteristics are analyzed under different machining conditions.     

低盐溶液电火花-电解复合加工微小方孔试验

综合电火花加工快速蚀除材料与电解加工溶解重铸层的优势,提出了在低电导率的NaNO3溶液中使用电极逐层往复式铣削加工微小方孔的电火花-电解复合加工方法,并研究了电解液浓度、电压和电容参数对微小方孔加工质量的影响。结果表明:电解液浓度与加工电压对微小方孔加工质量影响较大,电容影响相对较小。选用最优加工参数在100μm厚的321不锈钢片上加工微小方孔,得到的方孔加工质量好、侧壁表面无重铸层,且工具电极相对损耗仅0.05%。     

Sequential Laser and EDM Micro-drilling for Next Generation Fuel Injection Nozzle Manufacture

High quality holes of diameters less than 145 μm are required for the manufacture of next generation diesel fuel injection nozzles for improved combustion efficiency and reduction of emission to the environment. The current practice of using electro-discharge machining (EDM) drilling of fuel injection nozzles is limited in terms of the hole size it can produce effectively and the length of time needed to drill. In addition, the tooling cost is high. This paper reports on an investigation into a sequential laser and EDM micro-drilling technique for the manufacture of next generation fuel injection nozzles. A laser-drilled pilot hole is rimmed out by EDM drilling. It was found that this hybrid process has eliminated the problems of recast and heat affected zones typically associated with the laser drilling process. The new process has enabled a 70% reduction in total drilling time compared to standard EDM drilling as less material is removed by the EDM. The quality of the holes is as good as direct EDM drilling, thus eliminating the need for re-certification of the drilling process. Various combinations of laser/EDM drilling conditions have been examined. Optimum diameters for the pilot hole and the EDM electrode have been identified for a particular diameter of fuel injection nozzle, giving the minimum total drilling time and the best quality holes. A special system was designed to enable the alignment of nozzles to be controlled to within ± 20 μm. The technique has enabled valuable cost savings and increase in production capacity for next generation fuel injection nozzle manufacture.     

微细电极的正交点电接触在线测量及组合制作工艺

为服务于微细电火花加工用微细工具电极在线制作,提出一种正交点电接触标准细棒的微细电极在线测量方法。将电极轴线与标准细棒轴线正交（垂直）布置,通过电极外径与标准细棒外径之间低压电感知的点接触方式,避免或减少标准棒尺寸误差和安装误差的影响。提出采用自穿孔成形伺服反拷法和线电极磨削法组合工艺,并结合在线测量反馈方式,实现了钨材料微细电极较高效率的在线制作,尺寸可控精度可达±1．5μm。     

钎焊金刚石磨粒钻钻削C/SiC陶瓷基复合材料孔时切屑对钻削过程的影响

钎焊金刚石磨粒钻适合钻削碳纤维增强碳化硅陶瓷基复合材料孔,但大量切屑会对孔的钻削过程产生不利影响。为此,针对切屑排出过程,分析切屑形貌,研究钻削时切屑对轴向钻削力、孔加工质量、钻头磨损的影响。结果表明:切屑对轴向钻削力有影响,尤其钻削深孔时影响显著。切屑对孔进口的加工质量几乎没有影响,只表现为孔进口处的轻微崩边;切屑对孔出口的加工质量影响显著,可引起严重的纤维断裂、撕裂缺陷以及基体的大区域脱落。同时,切屑加剧钻头磨损,使钻头不仅出现崩刃、微裂纹等轻微磨损,而且还产生基体剥落、金刚石剥落等严重磨损行为。      

TC4复合材料电解钻孔加工技术研究

基于TC4复合材料研究了大余量去除和大直径孔的电解钻孔加工技术。首先,设计了工具阴极结构,在工具阴极侧面绝缘基础上采用电场仿真研究了工作圈高度对加工效果的影响,再针对不同钻孔深度进行流场仿真分析,揭示电解钻孔加工流场分布规律并探究了工具阴极端面出液孔数量对加工稳定性的影响;其次,对陶瓷绝缘和电泳绝缘两种不同绝缘方式下的工具耐用性进行了试验对比,结果表明:高电压下陶瓷绝缘层的耐用度明显优于电泳绝缘层;然后,采用陶瓷绝缘工具阴极对不同加工参数下的电解钻孔深度、入口直径、圆度、锥度等性能进行比较并优化了加工参数;最后,利用优选的参数加工得到入口直径21.43 mm、孔深39.19 mm、圆度误差0.028 mm和锥度0.068°的盲孔。