薄镍板Meso尺度结构电火花线切割加工试验研究

摘要

伴随着机械微小型化的不断发展，微制造技术在工业领域起到越来越重要的作用。对于广泛应用的Meso尺度零件，其主要加工方法有超精密机械加工、UV-LIGA技术、微冲压成型技术、高能束加工等，电火花线切割加工以其非接触、高性价比、适合单件小批量生产等特点，在微小二维轮廓加工中有独特的优势。但其在薄板以及特殊材料的加工上缺乏较完善的加工方法和工艺措施。因此，开展电火花线切割对薄镍板Meso尺度加工的研究，对进一步发展线切割加工工艺规律，拓展常规电火花线切割技术在微细加工领域的应用有重要意义。
　　首先，针对低于机床指定加工厚度的薄镍板，采用φ0.1mm铜电极丝，以机床加工3mm钢板的参数为基础，分析电火花线切割加工工艺规律，对峰值电流、开路电压、冲液压力、进给速度等影响加工稳定性的相关参数进行调整，实现稳定加工不断丝，并对加工后产生的缺陷进行理论分析，通过对切口位置、切入切出方式、切割区域等的合理选择，使加工缺陷在一定程度上减小甚至得以消除。
　　其次，在可稳定切割的基础上，对薄镍板上Meso尺度结构进行5次切割的试验探索，分析研究了表面质量随切割次数的变化关系;通过对相邻两次切割去除量的测量，计算获得每次切割的单侧放电间隙，并根据允许加工空间的大小，确定逐次切割的偏移量值，从而实现对200μm窄缝的5次切割:其最终表面粗糙度可达Ra0.54μm，窄缝尺寸精度较高，但加工时间较长。
　　最后，5次切割所耗费时间较长，加工效率较低，并且前3次切割后表面质量处于相同的水平，造成不必要的能量浪费，基于此，试验研究了合并优化切割次数的方法及减少切割次数后对加工效果的影响。结果表明:将5次切割合并为3次切割后，依然可实现稳定加工不断丝，且最终表面粗糙度可达Ra0.63μm，接近5次切割后的表面粗糙度;切割次数的减少，使加工偏移总量减小，能够实现在更小的加工空间进行多次切割，可加工窄缝宽度降低为150～160μm，拓展了电火花线切割在微细加工领域的应用范围;同时，与5次切割比较而言，加工效率得以提高，而且对相同结构零件的加工时间缩短了30％左右。运用所开发的加工条件，对薄镍板Meso尺度零件进行成形加工，可满足相关设计要求。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 选题的背景和意义

1．2 Meso尺度加工技术的研究现状

1．3 精密电火花线切割加工技术的研究现状

1．3．1 线切割加工技术研究现状

1．3．2 线切割加工工艺规律研究现状

1．3．3 线切割拐角加工研究现状

1．4 本论文研究的主要内容和方法

2 电火花线切割加工技术

2．1 电火花线切割加工简介

2．1．1 线切割加工原理及分类

2．1．2 线切割加工基本工艺规律

2．1．3 线切割加工技术与应用

2．2 三菱NA2400机床

2．2．1 机床性能

2．2．2 自适应控制及主要参数

2．3 拐角切割试验

2．3．1 拐角误差

2．3．2 外角切割试验

2．3．3 内角切割试验

2．4 本章小结

3 薄镍板Meso尺度结构一次切割试验

3．1 薄板切割

3．2 切割工艺及方法

3．2．1 切割方法

3．2．2 切割参数的调整

3．3 试验结果与分析

3．3．1 表面质量分析

3．3．2 切口缺陷分析

3．3．3 悬壁扭曲现象分析

3．3．4 尖角弯曲现象分析

3．4 本章小结

4 薄镍板Meso尺度结构多次切割试验

4．1 多次切割

4．2 试验材料及设备

4．3 试验过程及方法

4．3．1 E条件的调整

4．3．2 偏移量的确定

4．4 窄缝结构多次切割试验

4．4．1 薄板表面加工质量

4．4．2 窄缝宽度及一致性

4．4．3 加工效率

4．5 凸模类零件多次切割试验

4．6 本章小结

5 线切割多次加工中切割次数的合并试验

5．1 切割次数的合并

5．2 试验过程及方法

5．2．1 合并过程与方法

5．2．1 E条件的调整

5．3 试验结果及分析

5．3．1 表面质量

5．3．2 窄缝宽度

5．3．3 加工效率

5．4 Meso尺度零件成形加工

5．5 本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表学术论文情况

致谢