微细电火花加工单脉冲热作用机理研究

为了解微能量单脉冲放电加工原理,文中从微细电火花单脉冲放电加工具有放电时间短,放电通道半径小,能量密度高等特点入手,从单脉冲热作用模型的放电通道半径和能量分配系数方面对当前电火花单脉冲蚀出模型进行改进。建立了时变放电通道的热作用模型,并验证了模型的正确性,提出了单脉冲热作用模型中能量分配到工件表面的百分比系数随着放电参数的变化而变化的规律,为微细电火花的广泛应用奠定基础。     

微细电火花加工脉冲电源及其脉冲控制技术

为了提高微细电火花加工效率,通过分析微细电火花加工特点,改进了主放电回路,设计了一种基于现场可编程门阵列（FPGA）的微细电火花加工脉冲电源.该电源集成了放电状态检测功能,能够判断每一个脉冲的放电状态,并及时切断有害脉冲.设计了应用于微细电火花加工的清扫脉冲回路,可在极间加载高能量窄脉宽的清扫脉冲,以清除积聚在极间的加工屑.利用该电源在桌面式微细电火花加工机床上进行了微细深孔加工实验和微细孔极限加工实验,取得了较好的加工效果.     

集肤效应对微细电火花加工的影响

针对微细电火花加工中常用的高频脉冲电源,引入集肤效应的概念,并用电磁场理论对其在微细电火花加工中的存在性加以证明.对集肤效应影响下的微细电火花加工过程进行了理论分析,总结了电场强度与电流密度的非均匀分布导致电火花放电点位置的变化规律,分析并实验研究了考虑集肤效应作用的工具电极的损耗形式,认为集肤效应导致的放电能量分布差异是微细电火花加工中微细电极损耗严重的又一重要原因.     

微细电火花加工关键技术研究

围绕微细电火花加工的实现,对微细电火花加工的关键技术进行了研究。开发出由蠕动式微进给机构、微小能量放电电源、微小电极线放电磨削机构、精密旋转主轴头、加工状态检测与控制系统等构成的微细电火花加工装置。探讨了微细电火花加工微小轴、高深宽比微小孔、非圆截面形状和三维结构成型、以及半导体硅材料等的工艺方法。实验加工出的微小轴和孔的最小直径分别小于２５μｍ和５０μｍ,最大深宽比分别超过２０和１０。     

微细电极和孔的电火花加工尺寸一致性工艺

线放电磨削(WEDG)方法巧妙地解决了微细电极的在线制作问题,启动和促进了微细电火花加工技术研究。但对于孔径小于100μm的批量化微细孔加工,WEDG面临微细电极制作及微细孔加工的尺寸一致性问题。该研究在微细电火花加工实验系统改进的基础上,为提高微细电极重复制作精度、进行微细孔的连续加工,提出切向进给的线放电磨削方法,以降低机床定位精度对微细电极制作精度的影响。通过微细电极重复制作和微细孔加工实验,得到微细电极重复制作一致性精度小于2μm,微细孔连续加工直径一致性精度达到±1.1μm。     

微细电火花加工的关键技术分析

微细电火花加工方面的几项关键技术包括微小进给装置、微细电极的制备、微小能量加工电源、与其他技术组合的新型加工技术和微细电火花加工过程控制技术。比较了微小进给装置与传统的进给伺服系统的结构特点 ,并对各项微细电火花技术的技术特点进行了详细分析。微小进给装置的传动精度及系统的频响较高 ;微细电极的制备技术解决了圆柱、圆锥、螺纹等不同形状的电极或微小零件的制备及对硬质合金、聚晶金刚石等超硬材料的加工问题 ;可控RC脉冲电源技术易于调整脉冲能量 ,避免发生电弧性脉冲放电现象 ;微细电火花加工可与超声加工、电铸加工等技术组合形成各种复合加工技术 ;模糊控制技术可用于控制电火花加工过程。     

微细电火花加工的关键技术分析

微细电火花加工方面的几项关键技术包括微小进给装置、微细电极的制备、微小能量加工电源、与其他技术组合的新型加工技术和微细电火花加工过程控制技术。比较了微小进给装置与传统的进给伺服系统的结构特点，并对各项微细电火花技术的技术特点进行了详细分析。微小进给装置的传动精度有系统的频响较高；微细电极的制备技术解决了圆柱、圆锥、螺纹等不同形状的电极或微小零件的制备有对硬质合金、聚晶金刚石等超硬材料的加工问题，可控RC脉冲电源技术易于调整脉冲能量，避免发生电弧性脉冲放电现象；微细电火花加工可与超声加工、电铸加工等技术组合形成各种复合加工技术；模糊控制技术可用于控制电火花加工过程。     

微细群电极的电火花超声复合反拷加工技术

针对LIGA制作微细群电极工艺复杂、价格昂贵的缺点,提出微细群电极的电火花超声复合反拷加工技术.根据微细电火花放电的机理,利用微细群孔放电反拷来制作微细群电极.基于微细群电极反拷电加工时圆柱电极不能旋转的特点,在加工中复合了超声振动,并在理论分析的基础上,系统地研究超声振动对微细群电极反拷电加工的影响.得到一系列3×3的微细群电极和由这些群电极制作的微细群孔,单电极直径小于30μm,长径比大于10,表面光洁,有很好的同轴度.     

高电阻电极对微细电火花放电加工影响的研究

微细电火花放电加工过程中,由于单位脉冲放电的材料去除率(放电凹坑直径)决定了最小加工尺寸以及微细电火花加工的加工表面粗糙度,所以减少单位脉冲放电的材料去除率具有重要作用。为达到此目的,采用具有高电阻材料如单晶硅作为工具电极。分析结果显示,随着工具电极电阻提高,放电电流峰值逐渐降低,脉冲放电时间增加,放电能量减小。另外,研究并测试了硅电极加工不锈钢工件时电阻值对工件表面放电凹坑直径的影响。实验结果表明当硅工具电极电阻值提高时,放电凹坑直径逐渐降低;并达到最小值0.5μm;同时降低了工件表面粗糙度值0.03μm;提高了表面加工质量。     

电火花加工中放电点的温度场仿真与研究

建立电火花放电通道的有限元模型,利用ANSYS软件对电火花放电过程中放电通道作用于工件表面的温度场分布进行仿真。根据仿真结果并结合模型材料的物理性能,分别以放电脉宽和放电电流为单一变量,探索并建立蚀除凹坑随放电脉宽、放电电流变化的理论模型。利用自制的实验装置在铝合金表面进行单脉冲电火花放电实验,并以空气作为放电介质。研究表明,仿真结果与实验加工的铝合金表面蚀除凹坑的半径较为吻合。可用有限元仿真来预测电火花加工形成的蚀除凹坑的生长规律,为电火花的表面处理以及拓展电火花的应用领域提供科学的理论指导。     

电火花加工表面喷丸残余应力场的有限元分析

喷丸强化作为表面改性技术,对增强工件实际应用,提高使用寿命具有重要意义.采用ABAQUS有限元软件,对电火花单脉冲放电和喷丸强化,在GH3039高温合金材料表层产生的残余应力场进行有限元分析,获得残余应力场的分布规律及残余应力沿层深方向上的变化规律,对电火花单脉冲放电一个脉冲周期后和喷丸强化后工件表面应力分布进行仿真分析.结果表明：电火花加工表面喷丸强化后的残余应力分布规律与理想表面喷丸相同,经喷丸强化后,工件表面残余拉应力明显降低,表层残余压应力有大幅提升,强化效果显著,表面对称轴处径向残余应力比喷丸前降低79.406％,最大径向残余压应力比喷丸前提高了339.143％.     

并联谐振型微细电火花线切割加工脉冲电源

为了提高微细电火花线切割(WEDM)效率和表面质量，应用并联谐振电路原理，研究出新型的并联谐振型微细WEDM脉冲电源．该脉冲电源利用其辅助电路中谐振电感和谐振电容的高频振荡，在MOSFET管的两端获得零电压或零电流的开通关断条件，降低了开关器件的开关损耗，提高了开关频率，并且可以获得很窄脉冲宽度和很小的单个脉冲放电能量．与传统的脉冲电源相比，此脉冲电源提高了微细WEDM速度和表面质量，并且能切割出高质量的齿顶圆直径为0．3mm的微小齿轮．实验结果表明，这种高质的脉冲电源为改善微细WEDM整体性能、拓展加工领域提供了技术保证．     

添加氮化钛钇稳定氧化锆导电性能

为了使氧化锆在刀、模具零件的应用上更加广泛,需提高其放电加工特性。在钇稳定氧化锆(YSZ)中添加不同配比的导电氮化钛(TiN)粉末制成复合材料。对烧结坯测试电阻率、借助 SEM 观察微结构,进行电火花加工实验：以电压、电流及脉冲时间等作为控制参数,测试放电加工材料去除率与表面粗糙度等特性。结果表明：添加 TiN 在 ZrO2基体内形成导电的网状组织,添加量达到30 wt%,电阻率降低至3.86×10-3Ω·cm 时,满足电火花加工导电性要求。相同加工条件下,与 WC/Co 比较,3YSZ/TiN 去除率更大,表面粗糙度也相对较大。电流对材料去除率影响较大,随着电流脉冲宽度增大,材料去除率增加,表面粗糙度下降。     

电火花放电加工间隙状态实时监示装置

提出用条状图形显示电火花放电加工过程间隙状态的新方法,并介绍这种装置的设计.     

Study on high efficient electric discharge milling of silicon carbide ceramic with high resistivity

A new method which employs a group pulse power supply for electric discharge milling of the silicon carbide ceramic with the resistivity of 500 Ω·cm is presented. Due to the good machining stability and high pulse utilization, the material removal rate （MRR） can reach 72.9 mm^3/min. The effects of high-frequency pulse duration, high-frequency pulse interval, peak voltage, peak current, polarity, rotate speed and group frequency on the process performance have been investigated. Also the EDMed surface microstructure is examined with a scanning electron microscope （SEM）, an X-ray diffraction （XRD）, an energy dispersive spectrometer （EDS） and a micro hardness tester. The results show that the conditions of smaller high-frequency pulse duration and pulse interval, higher peak voltage and peak current, and positive tool polarity are suitable for machining the SiC ceramic. The optimal rotate speed is 1090 r/min and the preferable group frequency is 730 Hz. In addition, there is a small quantity of iron on machined surface when machining with steel electrode. The average grain size of the EDMed surface is smaller than that of the unprocessed, and the micro hardness of machined surface is superior to that of the unprocessed.     

混气电火花加工机理的分析及验证

介绍了混气电火花加工机理及介质混入气泡的作用,详细分析了混气电火花加工机理,并进行了实验论证·     

电火花伺服进给模糊控制器制备方法

设计电火花放电状态分类统计法,用MATLAB生成模糊控制函数,并用存储器查表法实现模糊控制器硬件化.硬件化的电火花伺服进给模糊控制器,是在Altera公司EP1C12Q240C8可编程逻辑器件中实现的,占用760个逻辑单元,40960个存储比特,模块工作频率可达72 MHz.仿真结果表明:控制器计算迅速,几乎不消耗时间...