微喷部件群孔数控电火花加工机床脉冲电源的研究

摘要

随着先进制造技术的快速发展、制造业市场的竞争激烈化以及世界范围产品的小型化和精密化，产品加工精度的要求也越来越高，微细电火花技术越来越受到各国的重视。在生物技术、生物工程、纺织喷墨印花、金属沉积、微结构制造、电子制造、网络连接、制药、及显示器制造等领域中，精密微喷部件中微细阵列孔的加工精度，成为限制其发展的瓶颈。微细电火花加工技术作为一种非接触的加工方法，具有加工应力小，加工精度高等优点，在微细阵列孔加工中具有很大的优势。
　　微能脉冲电源作为微细电火花加工机床的重要组成部分，在微细电火花加工中具有重要的位置。本文在阅读大量文献的基础上，分析了以往微细电火花加工电源的特点，发现单一电源模式、能量变化范围较小的微能脉冲电源并不能满足微细阵列孔加工的需求。因此研究一种具有多种加工模式，能量可选范围较大的微能脉冲电源对本课题研究微细阵列孔加工具有重要意义。
　　本文设计的多模式微能脉冲电源，是一种基于微处理器（MCU）和复杂可编程逻辑器件（CPLD）的主振电路控制，集RC、可控电阻、可控电容等几种放电加工模式于一体的功率放大电路的微能脉冲电源。通过硬件设计、程序编写以及相关调试，完成该微能脉冲电源的制作。在加工过程中，微能脉冲电源可以通过改变电源模式以及开路电压、电阻、电容、占空比等电参数，实现脉冲电源能量在很大范围内可选，确保了脉冲电源能够满足实际加工需求。
　　然后将调试好的微能脉冲电源运用到试验中，分别对电极磨削以及微细孔加工的电参数进行摸索。分析不同的电参数对加工的影响，选取其中较优的一组参数进行实验验证，实验结果基本与预期分析吻合，说明此微能脉冲电源可实现电极磨削及微细孔加工的目标。
　　根据前期摸索的电参数规律，分别选择适合电极磨削和微细阵列孔加工的一组电参数，运用到打印机微喷部件阵列孔加工中。在电极磨削加工中发现，此微能脉冲电源能够较理想的加工出直径约为39.5μm，直径偏差在1μm内，长度1050μm，长径比超过26的微细电极轴；在微细阵列孔加工中，能够较稳定的加工直径偏差在2μm之内的2×128阵列孔。

目录

微喷部件群孔数控电火花加工机床 脉冲电源的研究

RESEARCH ON PULSE POWER FOR ARRAY MICRO-JET HOLES MACHINING

摘 要

Abstract

目 录

第1章 绪 论

1.1 课题来源及研究背景

1.2 微细电火花概述

1.3 微能脉冲电源发展现状

1.4研究的目的与意义

1.5 主要研究内容

第2章 微能脉冲电源硬件设计

2.1 微能脉冲电源总体设计方案

2.2 多模式电源设计

2.3 主振板总体结构

2.4 本章小结

第3章 微能脉冲电源软件设计

3.1 电源控制界面设计

3.2 通讯串口设计

3.3 单片机程序设计

3.4 CPLD电路设计及其程序设计

3.5 微能脉冲电源总体调试

3.6 本章小结

第4章 微能脉冲电源在电极磨削的应用

4.1 电极磨削工艺

4.2 电极磨削中的电参数

4.3 微能脉冲电源在微细电极磨削中的应用

4.4 本章小结

第5章 微能脉冲电源对微细孔加工的影响及优化

5.1 电源参数对孔加工的影响分析

5.2 试验方案设计

5.3 试验结果及其分析

5.4 开路电压实验验证

5.5 电参数在工件加工中的应用

5.6 本章小结

结 论

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果

哈尔滨工业大学硕士学位论文原创性声明

哈尔滨工业大学硕士学位论文使用授权书

致 谢