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.     

微细孔电火花加工设备及其加工实验研究

开发了一种电极丝辅助激振微细孔电火花加工设备,主要由微细电极丝伺服进给与导向模块、加工状态监测与控制模块、高频脉冲电源、微细电极丝辅助激振模块以及工作液循环系统等组成.采用拉拔微细钨丝作为工具电极,可加工直径100～300 μm的微孔及阵列微细孔.实验结果表明,使用直径0.07 mm的电极丝可连续稳定地进行阵列微孔的加工(孔径为100 μm,16×16阵列).加工使用的微细电极丝最小直径为50 μm.     

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.     

微细孔、阵列孔及微细三维型腔的超声加工研究

利用自行开发的微细电火花与微细超声复合加工装置,对微孔超声加工中效率随孔深的变化、磨料颗粒尺寸对精度的影响等进行了实验研究,并采用恒加工力控制方式,在单晶硅100晶面实际完成了直径18μm圆孔和28μm×28μm方孔的超声加工、微细十字孔与阵列孔的超声反拷加工以及微细三维型腔的工具均匀损耗补偿分层铣削超声加工.     

群孔的微细电火花加工技术研究

对微细电火花群孔加工工艺进行了分析和研究。用微细电火花加工机床加工出单电极,并用该电极加工出2×2直径约100μm的阵列孔,在此过程中采用加大加工长度和适度欠补偿的方法,获得了质量较好的阵列孔。用此阵列孔作为工具加工出了2×2直径约100μm的群电极,然后用此群电极一次加工出2×2直径约100μm的群孔,从而实现了微细电火花阵列孔的加工。     

大深径比微细孔超声辅助电火花加工技术研究

微细电火花加工中电极损耗较大,在加工大深径比微细孔时,工具电极和工件之间的狭窄间隙内流体阻力较大,气泡及加工屑不易排出,易产生频繁的非正常放电,导致电极损耗进一步增大.针对大深径比微细孔加工的这一难题,提出采用电极摇动同时在工件上加载超声波振动的新方法,成功地在3.5 mm厚的不锈钢板上加工出平均直径为120 μm的通...     

用块电极轴向进给法电火花磨削微细轴

对电火花磨削微细轴中的关键问题进行了分析，提出并研究了利用块状电极轴向进给磨削微细轴的方法。在自行研制的多功能微细加工装置上，用该方法加工出了直径10μm的微细轴，并用此轴加工出了直径20／μm的微细孔。实验中发现：令伺服响应延时，可改善微细轴的圆度。用此方法得到的微细轴，根部强度高，有利于微细轴的加工和工作。     

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.     

硅阵列通孔微细电火花加工试验研究

硅通孔技术是MEMS封装和垂直集成传感器阵列实现电气互联的重要途径之一,采用微细电火花的方法可实现硅通孔加工的高深宽比,并满足表面完整性要求.设计了具有单脉冲检测功能的微能脉冲电源,将厚180 μm、电阻率0.01 Ω·cm N型单晶硅工件倒置在数控微位移平台上,通过微细电火花的方法加工出边长约为200 μm方形硅阵列通孔.该方法加工过程与材料晶向无关、热影响区小、加工精度高,可实现工件电极的微量蚀除和工具电极的少、无损耗,以达到硅通孔的高效、精密、微细和低成本加工.     

Probability of precision micro-machining of insulating Si3N4 ceramics by EDM

Electrical discharge machining (EDM) is used as a precision machining method for the electrically conductive hard materials with a soft electrode material. But recently we succeeded to machine on insulating material by EDM. The technology is named as an assisting electrode method. The EDMed surface is covered with the electrical conductive layer during discharge. The layer holds the electrical conductivity during discharge. For micro-EDM, the wear of tool electrode becomes lager ratio than the normal machining. So the micro-machining is extremely difficult to get the precision sample.

In this paper to obtain a fine and precise ceramics sample, some trials were carried out considering the EDM conditions, tool electrodes material and assisting electrode materials. Insulating Si₃N₄ ceramics were used for workpiece. The machining properties were estimated by the removal rate and tool wear ratio. To confirm the change of micro-machining process, the discharge waveforms were observed. The micro-machining of the Ø0.05 mm hole could be machined with the commercial sinking electrical discharge machine.     

Machining characteristics of magnetic force-assisted EDM

The gap conditions of electrical discharge machining (EDM) would significantly affect the stability of machining progress. Thus, the machining performance would be improved by expelling debris from the machining gap fast and easily. In this investigation, magnetic force was added to a conventional EDM machine to form a novel process of magnetic force-assisted EDM. The beneficial effects of this process were evaluated. The main machining parameters such as peak current and pulse duration were chosen to determine the effects on the machining characteristics in terms of material removal rate (MRR), electrode wear rate (EWR), and surface roughness. The surface integrity was also explored by a scanning electron microscope (SEM) to evaluate the effects of the magnetic force-assisted EDM. As the experimental results suggested that the magnetic force-assisted EDM facilitated the process stability. Moreover, a pertinent EDM process with high efficiency and high quality of machined surface could be accomplished to satisfy modern industrial applications.     

微小孔的电解加工工艺研究

为了研究微小孔的电解加工工艺,采用在线加工的微细电极和超短脉冲电压,以及复合电解液电解加工微小孔.通过在线加工电极,避免了电极的二次装夹,提高了加工孔时的定位精度.实验中,分析了不同种类的电解液及其浓度、加工电压以及脉冲宽度对微小孔加工精度的影响.实验结果表明,添加络合剂的钝化电解液既能溶解阳极的电解产物,避免发生短路,提高了加工的稳定性,又不会增大加工间隙.而超短脉冲电压能明显减小微小孔加工的侧面间隙,并保证孔直径的一致性.     

PZT激励同步压缩放电通道微细电火花加工工艺参数对加工结果的影响

提出了压电陶瓷(piezoelectric ceramic transducer,PZT)激励同步压缩放电通道微细电火花加工,目的在于改善微细电火花加工的放电环境。介绍了PZT激励同步压缩放电通道微细电火花加工原理,研究了开路电压、脉冲宽度、脉冲频率和峰值电流对其电极损耗和材料去除率的影响,并与不采用压缩通道方法的微细电火花加工进行了对比。结果表明:同等条件下,采用PZT激励同步压缩放电通道技术,提高了加工过程的稳定性和材料去除率,降低了电极损耗率,有效改善了放电环境。     

GT35钢结硬质合金电火花加工工艺试验

研究了GT35电火花加工时,峰值电流、脉冲宽度、放电时间等参数对工件加工效率、加工面粗糙度和电极耗损速度等的影响规律,并分析了其作用机理,优化了GT35钢结硬质合金电火花加工工艺参数,为加工复杂型腔GT35钢结硬质合金模具提供了试验依据。     

日本放电加工的新方法和新技术

综述了日本在放电加工领域的最新研究动态，包括成形放电加工、微细放电加工和线切割放电加工三部分内容。在成形放电加工方面，主要介绍一项新技术——气中放电高速三维空腔铣的原理、实验装置及加工效果；在微细放电加工方面，主要介绍一种新近开发的可同时加工微细轴和微孔的自动微孔加工装置和目前已加工出的微细轴的最小尺寸；在线切割放电加工方面，主要介绍了提高圆角加工精度的新方法、提高放电位置可控性的新方法和新的硅锭切片方法。     

微细电火花伺服扫描加工实验研究

进行微细电火花三维扫描加工时,由于电极损耗相对严重,导致形位公差难以保证和加工效率较低。该研究分析了电火花加工常规的电极损耗补偿方法,提出了基于放电间隙伺服控制进行电极损耗实时补偿的微细电火花三维扫描加工方法。辅助以电极电接触感知工件平面和加工原点,三维结构加工实验显示,采用间隙伺服控制进行电极损耗实时补偿有利于提高扫描加工微三维结构的形位精度和加工效率。     

基于PMAC的商用五轴联动电火花加工数控系统

研制了一种基于可编程运动控制器PMAC的五轴联动电火花加工数控系统。其采用全闭环速度模式的控制体系,具备实现电火花成形加工控制中包括间隙电压检测、伺服进给回退运动、多轴联动、主轴高速抬刀运动及各类摇动等的多项关键技术。该数控系统已应用于商用五轴联动电火花成形加工机床,通过大量的样件加工实验,验证了其良好的控制与加工性能。同时按商业化标准完善了数控系统,推动了其产业化进程。