卧式微小型电火花加工装置设计及实验研究

摘要

电火花加工技术是特种加工中一项应用广泛的加工技术。它利用放电原理加工具有导电能力的零件，不需要考虑材料的硬度也没有宏观作用力,加工时电极和工件也不直接接触不会产生机械作用力和振动。这使其在微细轴、微小孔及微三维结构加工方面显示出了非常巨大的潜力，是微机电系统领域一项非常具有应用前景的加工技术。作为电火花加工领域的研究热点，微细电火花加工技术具有电极制造简单、电极与工件间无宏观作用力、可控性好等优点。适合加工难加工材料、微细孔和在狭小空间内的加工。
　　本文设计并研制出一台卧式微小型电火花加工装置。首先查阅研究了大量的国内外文献资料，分析了电火花加工机床的特点和不足。经过反复论证和考虑最后决定采取新的机床布局方式：机床主轴卧式布局。此方案解决了微细电火花加工中排屑困难，加工难度大的问题。采用宏微复合驱动方式克服加工过程中电极大行程进给和小行程加工的矛盾。这两项技术的采用不仅改善了微小孔的加工条件，并且还极大地提高了加工效率，在0.25mm厚的工件上打出的直径为0.1mm的小孔仅用了1min。此外主轴的支撑系统采用V形块的方式，使主轴的回转精度提高，达到了0.8mμ，有利于减小加工孔的圆度误差，提高加工精度，试验也证明加工出的小孔圆度较好。
　　对主轴系统的模态分析表明主轴和机架在低频段频率相差较大，不会发生共振。对主轴系统的运动仿真发现了初期设计中存在的问题，改进了主轴的运动状况；对主轴跟随状态的分析表明加工过程中主轴在系统许可的范围内能够响应压电陶瓷的动作。加工系统建立后，作者针对它的加工范围作了试验。结果表明加工系统在初步在线制作电极后能够加工小于0.16mm的小孔；同时还验证了系统加工阵列孔和二维结构的能力，分别加工出了3行3列,直径为0.2mm左右的小孔阵列和与水平方向呈45度，长10mm、宽0.25mm的两条平行斜缝。此外还对电源的等频率和等脉冲两种模式进行了加工效率和加工质量的对比试验，结果表明后者的加工效果更好。

目录

卧式微小型电火花加工装置设计及实验研究

RESEARCH ON THE DESIGN AND EXPERIMENT ON TRANSVERSE SMALL SCALE EDM MACHINING DEVICE

摘要

Abstract

目 录

绪论

1.1 　课题背景

1.1.1 　微细加工和微细电火花加工

1.1.2 　线电极电火花磨削

1.1.3 　微细电火花加工设备

1.1.4 　微小孔加工技术

1.1.5 　微细电火花加工装置的研究进展

1.2 　课题的研究意义和主要内容

1.2.1 　课题来源和研究的目的及意义

1.2.2 　本文的主要研究内容

第2章 微细电火花装置的设计

2.1 　微细电火花加工原理

2.2 　微细电火花加工特点

2.2.1 　微细工具电极的制备困难

2.2.2 　放电能量和放电面积小

2.2.3 　放电蚀坑很小

2.2.4 　电火花放电间隙很小

2.2.5 　排屑困难，放电状态不稳定

2.3 　微细电火花加工装置设计

2.3.1 　主轴横向布局

2.3.2 　主轴回转驱动结构设计

2.3.3 　主轴进给驱动方式

2.3.4 　轴向进给机构

2.3.5 　工具电极反拷系统

2.3.6 　加工系统附件

2.4 　本章小结

第3章 加工系统的分析研究

3.1 　有限元分析概述

3.2 　主轴系统的模态分析

3.3 　主轴跟随状态分析

3.4 　主轴的运动仿真

3.5 　本章小结

第4章 加工试验与结果分析

4.1 　工艺试验

4.1.1 　试验条件

4.1.2 　基本加工实验

4.1.3 　加工效率的对比试验

4.1.4 　加工质量的对比试验

4.2 　本章小结

结论

参考文献

附录

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