微細電火花線切割加工裝置及相關(guān)技術(shù)研究.pdf

1、微型機械的發(fā)展與成熟應(yīng)用是未來制造業(yè)的主要發(fā)展方向，因而針對微型機械制造的需要出現(xiàn)了許多新型的微細加工方法。近年來，隨著對微小零件——微小齒輪、微小花鍵、微小聯(lián)接器等特殊復(fù)雜零件加工的需要，微細電火花線切割加工(MWEDM)由于其獨特的加工方法，即非機械接觸加工的特點，特別適應(yīng)微型機械制造的要求，并且具有較高的性價比，在許多微型機械生產(chǎn)領(lǐng)域發(fā)揮了重要的作用，從而得到了迅速的發(fā)展。目前，一些發(fā)達工業(yè)國家研制的微細電火花線切割加工機床已經(jīng)進

2、入工業(yè)應(yīng)用和商業(yè)銷售階段，如日本牧野、沙迪克、瑞士阿奇、夏米爾等公司都有較成熟的產(chǎn)品，但其價格非常昂貴，且被列為對我國禁運產(chǎn)品。基于以上原因，本文將針對實用化的微細電火花線切割加工裝置及其相關(guān)技術(shù)進行研究。
　　本文首先在總結(jié)前人研究成果的基礎(chǔ)上，對微細電火花線切割加工機理進行研究。分析了極性效應(yīng)、放電通道形狀及振蕩、極間能量分配、熱傳導(dǎo)對工件的影響等，并采用有限元分析法求解了工件的熱傳導(dǎo)模型。
　　其次，從實現(xiàn)微細電火花加

3、工的各項關(guān)鍵技術(shù)入手，設(shè)計并研制了一臺超細電極絲循環(huán)往復(fù)走絲的微細電火花線切割加工裝置。該裝置主要由花崗石基座、循環(huán)往復(fù)走絲系統(tǒng)、微能脈沖電源、精密伺服系統(tǒng)、以及加工狀態(tài)檢測系統(tǒng)和控制系統(tǒng)等幾個部分組成。
　　走絲系統(tǒng)是微細電火花線切割加工裝置的重要組成部分，而且還有許多特殊要求，因此合適的走絲系統(tǒng)對加工性能具有重要作用。本文采用電極絲重復(fù)使用的慢走絲方式，利用重錘達到恒張力控制。并采用整體移動式導(dǎo)絲機構(gòu)，能保證±10o的錐度切割

4、要求。
　　微能脈沖電源的設(shè)計是微細電火花線切割加工裝置的關(guān)鍵組成部分之一，因此設(shè)計可控性良好的微能脈沖電源是能否實現(xiàn)微細電火花線切割加工的關(guān)鍵所在。本文在充分分析微能脈沖電源特性及實現(xiàn)途徑的基礎(chǔ)上，設(shè)計出了一套微能脈沖電源。該電源由RC電源與獨立式脈沖電源兩部分組成，RC電源部分可以實現(xiàn)超低能量下的微細電火花線切割加工；獨立式微能脈沖電源部分可以實現(xiàn)的最小脈寬可達100ns，這為微細電火花線切割加工的實現(xiàn)提供了可靠的能量保證。<

5、br>　　伺服控制系統(tǒng)是微細電火花線切割加工裝置不可缺少的組成部分，良好的伺服控制系統(tǒng)不僅是使加工過程穩(wěn)定進行的可靠保證，并且還能提高加工效率。本文在充分分析伺服控制系統(tǒng)性能的基礎(chǔ)上，開發(fā)了一套基于壓電陶瓷電機驅(qū)動，以DSP微處理器作為伺服進給系統(tǒng)的核心，使用高精密光柵尺作為位置檢測來形成閉環(huán)控制系統(tǒng)的超精密微細電火花線切割加工伺服控制系統(tǒng)。伺服控制系統(tǒng)的放電檢測采用平均電壓檢測方法，利用統(tǒng)計方法來分析測量的數(shù)據(jù)，然后控制放電間隙，使加

6、工過程更加穩(wěn)定。
　　在微細電火花線切割加工中，加工精度是主要加工指標之一，因此，本文將圍繞實現(xiàn)高精度加工出發(fā)，對影響微細電火花線切割加工精度的各項關(guān)鍵技術(shù)——伺服進給系統(tǒng)、伺服控制策略、電極絲張力、導(dǎo)絲機構(gòu)和工藝規(guī)劃技術(shù)進行了詳細分析。
　　最后，為了掌握微細電火花線切割加工的工藝規(guī)律，針對所設(shè)計的裝置進行了實驗研究。并且為了掌握各個加工參數(shù)的交互效應(yīng)對加工工藝指標的影響，本文采用了灰色理論方法對工藝參數(shù)進行優(yōu)化。最后驗證