三维微细电火花伺服扫描加工工艺

为提高三维微细电火花加工的加工效率,从而达到工业应用目的,采用放电间隙伺服控制实时补偿电极损耗的技术路线,提出了三维微细电火花伺服扫描加工方法.基础实验验证了伺服扫描加工每层加工深度的一致性,研究了横向扫描加工速度对加工深度的影响规律.在小于1,mm2加工区域内的三维结构加工实验结果显示,伺服扫描加工可以便捷地实现三维微小结构的加工成型.进一步在工件与电极之间附加激振,可大幅度地提高放电脉冲的有效利用率以及加工效率.采用φ100,μm的钨丝电极,在铜试件上加工深度300,μm的典型三维形状,加工时间小于50,min.

微细电火花伺服扫描加工实验研究

进行微细电火花三维扫描加工时,由于电极损耗相对严重,导致形位公差难以保证和加工效率较低。该研究分析了电火花加工常规的电极损耗补偿方法,提出了基于放电间隙伺服控制进行电极损耗实时补偿的微细电火花三维扫描加工方法。辅助以电极电接触感知工件平面和加工原点,三维结构加工实验显示,采用间隙伺服控制进行电极损耗实时补偿有利于提高扫描加工微三维结构的形位精度和加工效率。

三维微细电火花加工伺服控制系统设计及实验研究

针对微细电火花加工伺服控制系统的要求,进行了微细电火花加工伺服控制系统总体设计。伺服控制系统特点是执行机构采用步进电机+压电陶瓷的宏微组合式驱动机构,实现了大行程和小步距的有机结合,能够提高电火花加工机床的加工性能。同时Z轴增加一个振动源,实现自动排屑和微调加工间隙。通过实验验证,证明系统运行良好,运动平台能够达到较高的精度,并实现了简单的极微细电火花加工。

微细电火花单道扫描加工积分蚀除机理研究

针对微细电火花单道扫描加工中电极端部及试件轮廓横截面出现的钝圆现象,给出了其产生的主要影响因素,分析了放电脉冲对正负两极的积分蚀除机理,据此开发了微细电火花单道扫描加工在正负两极的积分蚀除仿真软件,并进行了微细电火花单道扫描加工仿真研究。基于微细组合电加工样机,开展了典型截面形状工具电极的单道扫描加工实验,对工具电极与试件截面轮廓的测量结果表明,放电脉冲在正负两极的积分蚀除作用与多项工艺参数密切相关。

电致伸缩型电火花微细加工伺服系统的研究

根据电火花微细加工伺服性能特点，在步进电机进给系统的基础上，提出了以电致伸缩位移器件作为主要执行件伺服系统的方案，并研制了初步的实验系统。经加工可行性实验认证，它具有微步距分辨率高、传动链短、响应速度快的特点，为提高电火花微细加工的伺服系统性能提供了一种新方法。

微细电火花线切割加工伺服运动控制卡设计及实现

设计了一套精密伺服运动控制卡,该卡利用DSP作为控制系统的核心,采用了不完全微分PID控制器,并针对压电陶瓷电机低速运动时具有不固定死区特性,进行了自适应死区逆补偿,以实现对压电陶瓷电机进行精确控制。实验结果表明,此伺服运动控制卡能满足微细电火花线切割加工的伺服控制要求。

三维微结构微细电火花和电解组合加工实验研究

提出一种微三维结构的微细电火花和微细电化学组合加工工艺,利用三维伺服扫描微细电火花加工快速去除三维型腔材料和微细电解铣削加工形成高精度和高质量三维型腔轮廓表面的互补优势,实现三维微结构的高效率和高精度加工。该组合加工工艺可在同一台微细电加工装置上进行。以在四方体型腔内形成设计尺寸为400μm×400μm×180μm四棱柱结构的加工为例,实验加工出尺寸为410μm×406μm×181μm的四棱柱结构,加工材料的去除速度分别为微细电火花加工31 182μm3/s,微细电解加工11 017μm3/s,得到了加工效率和加工精度的优化组合。

基于积分作用机理的微细电火花单道扫描加工工艺研究

在微细电火花分层扫描加工过程中,电极端部及零件轮廓横截面容易出现钝圆现象。对其中存在的放电脉冲在正负两极产生的积分蚀除机理进行了分析,并利用典型的中空工具电极,结合设计的微细电火花单道扫描加工仿真软件,开展了中空电极在旋转和不旋转两种条件下的单道扫描加工仿真分析与实验验证,对工具电极与试件截面轮廓的测量结果表明,微细电火花单道扫描加工中,放电脉冲对两极存在差异化的积分蚀除作用,该差异受工艺参数影响较大。

微细电火花加工装置关键技术研究

围绕微细点火花加工的关键技术,开发出了具有4轴3联动的微细电火花加工装置。阐述了利用该装置实现微细电火花加工的关键技术和实现途径。包括微能脉冲电源的设计实现;通过选择适当的伺服控制策略,解决了伺服机构在小位移进给时所存在的爬行问题:探索了微细电极的在线制作与检测方法,并分析了在线检测方法存在的误差。在该装置上进行了大量的加工试验,试验已加工出最小直径为12μm的微细轴和25μm的微细孔,并实现了具有空间自由曲面的,大小为1 mm×0.3 mm×0.18 mm微脸谱雕塑的加工。

微细电火花加工装置及其控制技术

设计开发出了具有四轴三联动的微细电火花加工装置.针对该装置,对微细电极的制作控制技术、成型加工的伺服控制和微三维结构加工过程中电极损耗的补偿控制等进行了深入研究.在充分分析伺服机构性能的基础上,提出针对不同加工目的采用不同的伺服控制策略,不仅解决了伺服机构在微位移进给过程中存在的爬行问题,同时也较好地解决了电极制作过程中存在的伺服振荡问题;对电极损耗的补偿控制技术进行了深入的研究,进而提出了电极损耗的在线补偿策略,该补偿策略作为微细电火花加工控制系统的一个组成部分,使电极损耗的补偿与微细铣削加工的CAD/CAM系统分开,大大提高了微细电火花进行三维微结构加工的实用性.实验加工出最小直径为6μm的微细轴以及最小直径为10μm微细孔,并实现了外径为4 mm、具有24个叶片的微型涡轮盘以及直径为150μm微小半球的加工.

微细电火花加工间隙控制方法

根据微细电火花加工对伺服进给系统有严格的要求,提出微细电火花Z轴间隙调整双伺服的控制方法,把大平台和压电元件的伺服作用有机地结合起来,实现对放电状态的快速响应与有效控制。同时,对配重方式、电源、气浮导轨支承,有效排屑进行探讨。该方法实现加工间隙的稳定性和极高的快速响应特性,能满足微细电火花加工的要求,有效提高电火花加工效率和加工质量。

微小齿轮模具的微细电火花线切割加工研究

介绍了微细电火花线切割加工微小齿轮模具的方法 ,其关键技术包括 :晶体管可控微能量RC脉冲电源、间隙放电状态检测系统、基于压电陶瓷电机驱动的精密伺服机构和偏开路加工控制策略。使用微细电火花线切割加工机可一次切割出厚度为 1mm、模数为 0 .0 4和厚度为 3.5mm、模数为 0 .1的微小齿轮模具 ,表明由微细电火花线切割加工出的微小齿轮模具能满足微成形加工的技术要求。

微细电火花深小孔加工在线优化伺服算法研究

为了提高微细电火花加工伺服控制系统的精度、实现对伺服间隙的智能控制,提出了以模糊控制算法为基础,通过自调节算法建立合适的目标值,以实现基于模糊控制的BP神经网络在线优化算法,从而提高伺服控制的准确性。同时,采用下位机实现核心控制算法,保证了伺服控制的稳定性和实时性。通过微细电火花深小孔加工实验证明,采用BP神经网络在线优化算法能提高加工精度和加工效率。

微细电火花加工研究及应用思考

线电极放电磨削工艺开启了微细电火花加工的基本路径。30余年来,国内外研究者持续进行的微细电火花加工研究涉及脉冲放电电源、伺服进给控制、电极制备、微细孔和微结构加工、加工材料、工作液、附加超声振动或旋转磁场及复合加工等诸多方面,不断推动微细电火花加工技术的进步和提升。介绍了从微细电极在线制备及微细孔加工工艺到3D微结构加工工艺的研究,通过持续的研究和不断的技术积累,开发出微细电火花加工装备并拓展其应用,尝试探讨微细电火花加工的基础关键研究问题以及进一步研究开发应用的发展途径。

电极等损耗微细电火花加工技术

在综合国内外微细电火花加工技术最新发展的基础上 ,分析和研究了电极等损耗微细电火花加工技术的可行性 ,并进行了初步的理论探讨和实验研究。该方法可利用简单截面形状的电极和电极端面的轴向等损耗特性 ,实现三维高精度微细轮廓的电火花加工 。

电火花微细加工系统研制

根据电火花微细加工的技术特点,设计研制适应电火花微细加工要求的伺服控制系统,微能脉冲电源和微细电极制造机构,整个系统工作稳定,能够较好地达到微细加工的要求.

微细电火花加工用宏微驱动系统

研制了一种宏微电极伺服驱动系统 ,并对系统性能进行了测试。该系统由压电陶瓷与步进电机组合而成 ,能实现电极的高性能伺服 ,并可实现振动式进给 ,以利于蚀除产物的排出 。

微细电火花加工装置及加工工艺的研究

为适应现代加工小型化的需求,在开发微型电火花加工装置的基础上,通过加工微孔、微轴及微三维结构,对加工工艺进行系统研究;分析RC脉冲电源中参数R、C对加工效率、电极损耗比和表面质量的影响;验证电火花伺服扫描加工微三维结构的可行性。

精密及微细电火花加工(四)

近年来，出现了一些将直线电动机用于主轴及工作台传动的电火花成形机。其伺服脉冲当量是0．1μm，伺服最大速度为36m／min。与以往的电动机及滚珠丝杠传动方式相比，省去了丝杠螺母传动机构，消除了机械传动误差，提高了动态响应速度和精度。大幅度并极快的抬刀运动，不仅节省了空程时间，更利于放电间隙和液体介质的搅动和更新，促进排屑，使加工更加稳定。在窄缝、小孔等工艺条件相对恶劣的加工状态时更能显示出其效果。深件加工时，因泵吸作用实现了免冲液加工，缩短了加工时间，减小了电极损耗。配置的最佳加工伺服系统，每2ms巡检一次间隙状态，实现了高响应速度，尤其提高了精加工的放电效率。

蠕动式压电驱动微小型电火花加工装置的单片机控制系统

根据电火花微细孔加工伺服性能特点，介绍了一种单片机控制的蠕动式压电驱动电火花加工伺服控制系统。文中叙述了该控制的基本原理，给出了其输入输出通道的电路设计及其软件设计思想，并成功地进行了加工试验。