基于直線電機的微細電火花加工系統(tǒng)及其關鍵技術研究.pdf

1、微小型化是現(xiàn)代工業(yè)產品一個非常重要的發(fā)展方向。微細電火花加工技術因其非接觸加工、材料適應性廣、沒有宏觀作用力等優(yōu)點，在微小零件的加工中具有獨特的優(yōu)勢。微細電火花加工方法不僅能加工微細軸、微細孔、微細槽等簡單結構，還能加工復雜形狀的微小三維零件。微細電火花加工技術目前已經(jīng)成為微細加工領域一個非常重要的研究方向，受到國內外學者的廣泛重視。
　　精密的微細電火花加工裝備是開展微細電火花加工技術研究的基礎。國外微細電火花加工機床已進入工業(yè)

2、應用和商業(yè)銷售階段，但制造費用仍非常昂貴。國內微細電火花加工裝備的研制相對落后，而國外的機床對我國嚴格禁運。因此，自主研制高性能的微細電火花加工裝備和相應的加工工藝具有重大的現(xiàn)實意義。
　　本文首先分析了微細電火花加工的特點及其對加工裝備的要求，設計、研制了一套基于直線電機的微細電火花加工系統(tǒng)。該加工系統(tǒng)由機械系統(tǒng)和控制系統(tǒng)兩部分組成，機械系統(tǒng)包括直線電機伺服機構、精密旋轉主軸、高精度花崗巖機床本體和工作臺、微細軸磨削裝置等；控制

3、系統(tǒng)包括控制計算機、微能脈沖電源、放電狀態(tài)檢測系統(tǒng)、運動控制器、電機驅動器、CCD機器視覺顯微系統(tǒng)等幾個部分。
　　伺服機構及其控制系統(tǒng)是微細電火花加工系統(tǒng)的重要組成部分。本文分析對比了多種伺服機構的性能和優(yōu)缺點，采用了基于直線電機的伺服機構，提出并實現(xiàn)了基于直線電機的伺服控制策略。該伺服系統(tǒng)具有分辨率高、精度高、速度高、響應快等優(yōu)點，能夠有效提高電火花加工的加工效率、降低電極相對損耗率。
　　針對微細電火花分層銑削加工，提

4、出了分層策略、電極運動軌跡規(guī)劃方法、電極損耗補償策略等，開發(fā)了微細電火花銑削加工專用 CAM軟件，解決了微細電火花銑削加工中的技術難題。
　　對塊電極電火花磨削（ Block Electrode Discharge Grinding，簡稱BEDG）微細軸的方法進行了深入的研究，采用徑向進給和軸向進給相結合的方法，加工出直徑5μm微細軸。提出了刃口電極電火花磨削（Edge Electrode Discharge Grinding，簡

5、稱 EEDG）微細軸的方法，該方法比線電極磨削（Wire Electrode Discharge Grinding，簡稱 WEDG）方法加工速度快，工藝穩(wěn)定性好，而且裝置簡單，操作簡單，加工質量好。采用該方法成功地加工出直徑3.5μm的微細軸。
　　進行了大量的微細電火花加工工藝實驗，系統(tǒng)研究了電參數(shù)、主軸轉速和工作液類型對加工效率、電極相對損耗率及工件表面粗糙度的影響，得到一系列工藝規(guī)律。在微細電火花加工系統(tǒng)上進行了大量的加工實