新型蠕动式微细电火花加工装置开发及实现研究

摘要

在现代工业中，各种微型机械、微机电系统的不断涌现，出现了大量带有微小孔和微三维结构的微小零件。电火花加工是一种非接触式的、宏观加工力很小的加工方式，这使其在微小孔加工及微三维结构制作方面显示出了非常巨大的优势，而目前在用的大型微细电火花加工装置存在资源浪费、移动使用不便等问题，因此需要开发出微小型的微细电火花加工装置。因为该种装置尺寸很小，就对驱动电极进给的主轴机构的设计提出了更高的要求，所以设计微进给、高精度、高频响的主轴机构是开发微小型微细电火花加工装置的一个关键技术，具有重要的应用价值。 本文在深入研究国内外微小型电火花加工装置成果的基础上，提出了一种新型的蠕动式进给主轴机构，开发了整套的控制系统和电路，编写了程序，建立了新型蠕动式微细电火花加工装置，并进行了实验研究，证明了该装置可以有效地进行微细电火花加工。本文的主要工作如下： 1. 提出新型蠕动式微细电火花加工主轴机构，采用双柔性铰链夹持器、压电陶瓷驱动器和碟形弹簧复位器等实现对微细电极的有效夹持和进给，借助于有限元分析软件ANSYS对主轴机构中的关键零件进行了设计，并对相关部件进行了运动测试。该装置总体上采用了管式对称结构，可以实现多个装置并排或阵列加工，或者进行任意方位任意角度的微细电火花加工，目前已申请了国家发明专利并已公开，专利公开号：CN1695861。 2. 开发了整套装置的控制系统和电路，主要包括单片机控制系统、放电间隙检测电路、压电陶瓷驱动电路、脉冲电源放电电路等。给出了系统电路图，编写了单片机控制程序。 3. 使用开发出的装置进行了实验研究，加工了微小孔和微细槽，测量了加工精度，研究了电容容量、空载电压、工件厚度、工件材料和不同直径电极等对微细电火花加工的影响关系，为工艺参数的选择提供了依据。