工艺与爸测rema 1电火花微细加工的特点 微细加工专机必定有其优势,主要表现在以下几方面: (1)机床机械传动机构精度高、运动过程稳定性 电火花微细加工在原理上与通常电火花加工没有好商品电火花加工机床选配的机械传动机构零部件 什么区别,但由于加工对象是一些尺寸小、精度高的工一般多为专业(名牌)厂商批量生产,特别是国外著名 件,使其在加工特征上会呈现出一些与通常电火花加厂商的电火花加工机床产品,其机械传动机构通常都 工不同之处 能保证很高的静、动态精度和优良的稳定性,若使用得 (1)单个脉冲放电能量微小,通常要求单个脉冲当,能够获得很长的精度保持期。 放电能量控制在10-~10-5J之间,甚至更小,放电持 (2)加工状态检测系统完善、伺服机构性能好 续时间一般在1μs左右; 商品电火花加工机床一般都具有非常完善的加工状态 (2)放电面积小,很容易造成放电在空间和时间检测系统和快速灵敏的伺服运动机构。在加工过程 上的集中,使得放电过程不稳定性增大,降低了火花放中,状态检测系统可以准确、及时地检测其加工状态 电的蚀除能力。同时也限制了脉冲频率的提高,造成有些机床甚至已经可以通过当前的加工状态来预先判 脉冲利用率低、加工速度相对更慢; 断下个脉冲到来时可能出现的加工状态,使得伺服机 (3)电极损耗加剧。放电加工过程中,电极和工构能够迅速准确地作出响应,以及时获得正常的加工 件都会产生损耗。在通常电火花加工中,电极损耗相状态,使加工更稳定面有效率 对来说很小,对工件精度的影响不大。但在电火花微 (3)数控系统功能强大目前,许多高档商品机 细加工中,由于电极本身尺寸微小,其损耗就变得相对床都具有三轴以上的联动功能和强大的数控编程系 很显著。轴向的损耗还可以设法补偿,但侧向损耗会统,为进行复杂微三维结构工件的电火花加工提供支 直接破坏电极形状,对工件最终的尺寸精度和表面质持。目前,实验室自制的电火花微细加工专机数控功 量都会产生“巨大”的影响; 能受技术限制,仅能制备一些形状简单的工件,应用范 (4)对机床伺服机构的性能要求极高。由于放电围受到很大约束。而商品机床则凭借其强大的数控功 间隙小,一般只在数微米范围,且放电过程不够稳定,能可以进行多种复杂工件的加工,大大扩展了加工范 因此要求电火花微细加工设备的伺服系统(包括间隙围。 状态监测)和执行机构要有迅疾的响应速度和控制灵 (4)拥有丰富的工艺数据库这是商品机床的 敏度。正常放电时能以微步距跟踪材料蚀除速度,发大特色,特别是国外生产的高档机床,通过无数次的工 生非正常放电时又能迅速回退,消除间隙的异常状态,艺试验,将电压、电流、脉宽、脉间等参数进行优化组 保护电极及工件; 合,整理成为工艺表,按照一定的技术策略保证表中每 (5)电极的制备、安装和定位找正难度增大 组工艺参数都是最优的,所获工艺指标也是理想的 (6)排屑困难,不容易获得稳定的火花放电状态。目前国内的电火花微细加工专机一般还不具备这样全 2利用商品电火花加工机床开展微细加工研面可靠的数据库。 (5)多样的控制策略为了使得加工更加稳定有 究的意义 效,许多商品机床都开发有自己独特的控制策略。譬 虽然国外许多知名厂商都已生产出放电微细加工如瑞士夏米尔公司机床电源具有的SPAC单元,即具 专用机床,但由于这类机床可以对特种材料进行微米有短路脉冲清扫功能,该单元能以特殊手段控制电源 级加工,因而发达国家一般将其列入对我国禁运的产输出,对加工间隙内出现的短路、电弧予以及时清理, 品。鉴于国内目前还没有相对成熟的产品,一定程度从而排除短路,获得稳定的正常加工状态。还有诸如 上制约了我国在精密微细制造方面的技术发展。因放电能量专家功能等。 此,如何有效地利用商品化的通用精密电火花加工机 (6)电源性能稳定虽然商品电火花成形加工机 床开展微细加工研究非常具有现实意义。 床电源所能获取的单个脉冲放电能量可能没有某些微 加工专机那么小,但是其电源性能稳定、放电输出能 3利用商品电火花加工机床进行微细加工研量均一、自适应调节能力强,且可根据实际需要进行多 究的优势 种波形的放电加工,这是专机通常所用的一般RC电 作为一种较为成熟的产品投放市场,商品机床比源不能比拟的。 起一些自制的、尚处于实验室研制试验阶段的电火花 (7)电极夹具精度高商品的机床可直接使用工艺与检测 Techn0IogyandTest 1 电火花微细加工的特点 电火花微细加工在原理上与通常电火花加工没有 什么区别 ，但 由于加工对象是一些尺寸小 、精度高的工 件 ，使其在加工特征上会呈现出一些 与通常电火花加 工 不 同之处 ： (1)单个脉冲放 电能量微小 ，通常要求单个脉 冲 放电能量控制在 10。。～10 J之间 ，甚至更小 ，放电持 续时间一般在 1 s左右； (2)放电面积小 ，很容易造 成放电在空间和时间 上的集 中，使得放电过程不稳定性增大，降低了火花放 电的蚀除能力。同时也 限制 了脉冲频率 的提高，造成 脉冲利用率低 、加工速度相对更慢 ； (3)电极损 耗加剧。放 电加工过程 中，电极和工 件都会产生损耗。在通 常电火花加工中，电极损耗相 对来说很小 ，对工件精度 的影响不大。但在电火花微 细加工中，由于电极本身尺寸微小 ，其损耗就变得相对 很显著。轴 向的损耗还 可以设法补偿 ，但侧向损耗会 直接破坏 电极形状 ，对工件最终的尺寸精度和表面质 量都会产生“巨大”的影响； (4)对机床伺服机构的性能要求极高。由于放 电 间隙小 ，一般只在数微米 范围，且放 电过程不够稳定 ， 因此要求 电火花微细加工设备 的伺服系统(包括间隙 状态监测)和执行机构要有迅疾的响应速度和控制灵 敏度。正常放 电时能 以微步距跟踪材料蚀 除速度 ，发 生非正常放电时又能迅速回退 ，消除间隙的异常状态 ， 保护电极及工件 ； (5)电极的制备 、安装和定位找正难度增大。 (6)排 屑困难 ，不 容易 获得稳 定 的火花 放 电状 态 。 2 利用商 品电火花加工 机床开展微细 加工研 究的意义 虽然国外许多知名厂商都已生产出放 电微细加工 专用机床 ，但 由于这类机床可 以对特种材料进行微米 级加工，因而发达国家一般将其列入对我 国禁运的产 品。鉴于国内目前还没有相对成熟 的产品，一定程度 上制约了我 国在精密微细制造方 面的技术发展。因 此 ，如何有效地利用商品化的通用精密电火花加工机 床开展微细加工研究非 常具有现实意义。 3 利用 商品 电火花 加工机床进行 微细加工研 究的优势 作为一种较为成熟的产品投放市场 ，商品机床 比 起一些 自制的、尚处于实验室研制试验阶段 的电火花 · 66 · 微细加工专机必定有其优势 ，主要表现在 以下几方面： (1)机床机械传动机构精 度高 、运动过程稳定性 好 商品电火花加工机床选配的机械传动机构零部件 一 般多为专业 (名牌)厂商批量生产，特别是国外著名 厂商的电火花加工机床产品，其机械传动机构通常都 能保证很高的静 、动态精度和优 良的稳定性，若使用得 当，能够获得很长 的精度保持期。 (2)加工状态检测系统完善 、伺服机构性能好 商品电火花加工机床一般都具有非常完善的加工状态 检测系统和快速灵敏 的伺服运动机构 ：在加工过程 中，状态检测系统可 以准确 、及时地检测其加工状态， 有些机床甚至已经可以通过当前的加工状态来预先判 断下个脉冲到来时可能出现的加工状态，使得伺服机 构能够迅速准确地作出响应 ，以及时获得正常的加工 状态，使加工更稳定面有效率。 (3)数控系统功能强 大 目前 ，许 多高档商 品机 床都具有三轴 以上 的联动功能和强大 的数控编程 系 统 ，为进行复杂微三维结构工件 的电火花加工提供支 持 。目前 ，实验室 自制 的电火花微细加工专机数控功 能受技术 限制，仅能制备一些形状简单的工件 ，应用范 围受到很大约束。而商品机床则凭借其强大的数控功 能可以进行多种复杂工件的加工 ，大大扩展了加工范 围 。 (4)拥有丰富的工艺数据库 这是商品机床的一 大特色 ，特别是国外生产的高档机床，通过无数次的工 艺试验 ，将 电压 、电流 、脉宽 、脉 问等参 数进行 优化组 合，整理成为工艺表 ，按照一定的技术策略保证表中每 组工艺参数都是最优 的，所获工艺指标也是理想 的 目前国内的电火花微细加工专机一般还不具备这样全 面可靠的数据库。 (5)多样 的控制策略 为了使得加工更加稳定有 效 ，许多商品机床都开发有 自己独特的控制策略。譬 如瑞士夏米尔公司机床电源具有 的 SPAC单元 ，即具 有短路脉冲清扫功能，该单元能 以特殊手段控制 电源 输出，对加工间隙内出现的短路 、电弧予以及时清理 ， 从而排除短路 ，获得稳定的正常加工状态 。还有诸如 放电能量专家功能等。 (6)电源性能稳定 虽然商品电火花成形加工机 床电源所能获取的单个脉冲放电能量可能没有某些微 细加工专机那么小 ，但是其 电源性能稳定 、放电输出能 量均一 、自适应调节能力强 ，且可根据实际需要进行多 种波形的放电加工 ，这是专机通常所用的一般 RC电 源 不能 比拟 的 。 (7)电极夹 具精度 高 商 品的机床可直接使用 =；；； vU 。l 维普资讯 http://www.cqvip.com