卧式微细电火花加工系统及其工艺试验研究

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1、南京航空航天大学硕士学位论文卧式微细电火花加工系统及其工艺试验研究姓名：蒋凯申请学位级别：硕士专业：机械制造及其自动化指导教师：汪炜20051201南京航空航天大学硕士学位论文摘要微细电火花加工技术是微细加工领域的一个重要分支，由于该技术具有电极制造简单、电极与工件间没有宏观作用力、加工可控性好等优点，因此它在航空航天、国防、医疗以及民用工业领域都有着广阔的应用前景。以加工精度和加工效率为主线，全文对微细电火花加工系统及其工艺试验进行了系统地研究。根据微细电火花加工特点要求，研制了一台微细电火花加工系统；开

2、发了微细电火花加工数控系统和微能RC脉冲电源。从加工精度和加工效率出发，研究了微细电火花加工工艺。本文主要内容如下：1.介绍了微细电火花加工的优点和应用前景；概述了微细电火花加工技术及其实现的关键技术；比较全面地介绍了该技术的研究现状并加以分析；在此基础上，提出了本文的研究内容。2.研制了一种新颖的微细电火花加工系统。旋转主轴采用宝石V型支承的横轴布局方式，有利于加工排屑，提高加工精度；伺服进给采用压电陶瓷和步进电机配合进给，可提高加工效率和加工稳定性；工具电极制作采用线电极磨削方法；加工控制系统采用PLC

3、+PC的半闭环控制方案。3.研制了一种新颖的微能RC脉冲电源。根据微量蚀除机理，该脉冲电源能满足脉冲能量微小且可控的微细加工要求。它采用新颖的电路拓扑结构，在传统RC脉冲电源的放电通道增加一只放电开关管，通过控制充放电开关管的开通与关断，可实现加工能量的控制，并能提高加工稳定性。4.从加工精度和加工效率出发，进行了一些微细电火花加工工艺试验研究。试验1：选用去离子水液滴、空气、去离子水汽雾三种工作介质，在研制的微细电火花加工系统上进行工艺试验。对比三组加工结果后，分析了加工机理。试验2：由于电蚀产物是阻碍加

4、工稳定性的重要因素，本文创新地提出了激波压力扰动辅助电火花加工工艺方法，利用该方法可加工出深宽比为20的不锈钢C型孔，结果表明该方法可有效地排除电蚀产物，提高加工精度和加工稳定性。试验3：为提高加工效率和堆积三维微结构，在研制的微细电火花加工系统上进行了电火花沉积加工试验，成功地沉积出直径和高度分别为50μm和30μm的微钢圆柱。关键词：微细电火花,PLC,微能RC电源,去离子水汽雾,加工精度,激波,沉积I卧式微细电火花加工系统及其工艺试验研究AbstractMicro-EDMisakeybranchoft

5、heEDM(ElectricalDischargeMachining)inthemicro-manufacturefield.Asthereispracticallynocuttingforce,itwillhavegoodmarketinmilitaryandcivilindustry.Aimtotheproblemoftoday’sEDMmachineandthecharacteristicsofMicro-EDM,anewmachinewasdevelopedincludingthenumerical

6、controlsystemandRCpulsegenerator.Someexperimentsweredoneonthemachine.Followingweremainresearchwork:1.OnthebasisoftheanalysisofcurrentsituationandcharacteristicsofMicro-EDM,theforthcomingresearchdirectionsweregiven.2.Consideringtheproblemoftoday’sEDMmachine

7、andthecharacteristicsofMicro-EDM,amachinewasdevelopedbyanewdesignidea.AndtheNCsystemwasdevelopedwhichbasedontheProgrammableLogicController.PCcouldmonitorthePLCandexchangethedata.3.Onthebasisoftheanalysisofmicromachinemechanism,aRCpulsegeneratorwasdeveloped

8、whichattachedthedeionizationfunctionandshortcircuitprotection.Thepulsegenerator’smachinepowercouldbecontrolled.4.Firstexperimentwasdoneinthreedifferentdielectric(deionedwater，airanddeionedwaterspray).Bythecom