工艺·装各 《电加工与模具》2008年第6期 三维微细电火花加工精密运动系统的设计研究 林海波1 (1.台州职业技术学院机电工程学院,浙江台州318000; 2.浙江工业大学机电工程学院,浙江杭州310014) 摘要:提出一种新的、可用于多种微细加工的、低速、多自由度并具有纳米精度的三维极微细 电火花加工系统。初步枸建出极微细电火花加工机电系统功能模块,实现极微细电火花三维加工 过程的监测与控制;优化加工系统的控制和基本的工艺参数设置;达到纳米级电火花加工的关键技 术途径。 关键词:微细电火花加工;超精密;平台;微结构 中图分类号:TG661 Research on Design of a Three Dimensions Ultra Precision system Lin haibo.2 (1. Taizhou Vocational Technical College, Taizhou 318000, China; 2. Zhejiang University of Technology, Hangzhou 310014, China Abstract The paper aimed at this demand, to develop a new multi dimension, low speed, nanom eter level precision minute electric spark forming system. Basically constructed the minute electric spark functional module. Realized the processing process monitor and the control; achieves the key technolo gies wayof t minute electric spark forming system. Optimized theprocessing systems control and ba Key words: micro EDM; ultra-precision; stage; microstructur 现代制造技术的发展,使学科交叉、复合加工技 粗加工时,首先要用扫描的方式加工出所需要 术的特点日益突出,在尖端技术和产品的需求下,开的廓形。具体做法是在水平面内一个方向上实现步 拓新的加工机理,进入到纳米级和亚纳米级加工精进,另一个方向运动 度是先进制造业必然的选择。如今国外的微细电火 在精加工时,因粗加工已完成了各层的扫描,所 花加工已步入工业应用阶段,而我国微细电火花加以精加工的放电电流小,要在各个水平面内按廓形 工专用机床也应运而生。 轨迹运动(这一点与粗加工是不同的),且Z向步进 的量也要小。 1运动平台的结构确定 XY向可实现扫描方式的运动及平面曲线的运 1.1运动平台的工作要求 动(以满足上述的粗、精加工的要求)。运动速度在 本运动平台的基本工作要求是利用微细电火花1mms以下,加工时最小的移动速度在1pm/s,其 加工的腐蚀作用。用这种特种加工方法加工一种真奂载在2kg以下,运动有效范围可在100mm×100 三维结构其工艺过程分为粗加工和精加工两个过mm内(四寸硅片) 程 平台采用简单叠加式结构。优点:结构简单,控 制方便,成本低,周期短。由于运动速度在加工过程 收稿日期:2008-08 中基本是恒定的,速度很慢,且电机及平台的高度很 作者简介:林海波,男,1977年生,讲师 低,重量较轻,所以可采用简单的叠加型,即XY叠层工 艺·装备 《电加工与模具}2008年第6期 三维微细 电火花加工精密运动 系统 的设计研究 林 海 波 ' (1．台州 职业技 术学 院机 电工 程学 院 ，浙 江 台州 318000； 2，浙 江工业 大学 机 电工程 学院 ，浙江 杭州 310014) 摘要 ：提 出一种新的、可用于多种微 细加工的、低速、多 自由度并具有纳米精度的三维极微 细 电火花加 工 系统。初 步构 建 出极 微 细 电火花加 工机 电 系统 功 能模 块 ，实现极 微 细 电 火花 三 维加 工 过程的监测与控制 ；优化加工 系统的控制和基本的工艺参数设置；达到纳米级 电火花加工的关键技 术途径 。 关键 词 ：微细 电火 花加工 ；超 精密 ；平 台 ；微 结构 中图分类 号 ：TG661 Research on Design ofaThreeDimensionsUltraPrecision system Lin Haibo· (1．TaizhouVocational& TechnicalCollege，Taizhou318000，China； 2．Zh@angUniversityofTechnology，Hangzhou310014，China) Abstract：Thepaperaimedatthisdemand，todevelopanew multidimension，low speed，nanom— eterlevelprecisionm inuteelectricspark form ingsystem ．Basically constructed theminuteelectricspark functionalmodule．Realized theprocessing proces monitorand thecontrol：achievesthekey technolo— gieswayoftminuteelectricspark forming system ．Optimized theprocessing system ’Scontroland ba— sictechnologicalparameter—establishment． Keywords：micro EDM ；ultra—precision；stage；m icrostructur 现代制造技术的发展 ，使学科交叉 、复合加工技 术 的特点 日益 突出 ，在 尖端 技术 和产 品 的需 求下 ，开 拓新 的加工机 理 ，进 入 到纳 米 级 和 亚 纳米 级 加 工 精 度 是先 进制 造业必 然 的选择 。如今 国外 的微 细 电火 花加工 已步人 工 业应 用 阶段 ，而 我 国微 细 电火 花 加 工 专用 机床 也应运 而生 。 1 运动平 台的结构确定 1．1 运 动平 台的 工作要 求 本运 动平 台 的基本工 作要 求是 利用微 细 电火 花 加工的腐蚀作用 。用这种特种加工方法加工一种真 三维结 构 ，其 工 艺过 程 分 为 粗 加工 和精 加 工 两个 过 程 。 收稿 日期 ：2008—08—08 作者简介 ：林海波，男 ，1977年 生，讲师 。 粗加 工 时 ，首 先 要用 扫 描 的 方式 加 工 出所 需 要 的廓形 。具 体做法 是在 水平 面 内一 个方 向上实 现步 进 ，另一 个方 向运 动。 在精 加工 时 ，因粗 加 工 已完 成 了各层 的扫 描 ，所 以精 加工 的放 电 电流 小 ，要 在各 个 水 平 面 内按 廓 形 轨迹 运 动(这一 点与粗 加 工是 不 同 的 )，且 Z 向步 进 的量 也要 小 。 xY 向可实现 扫描 方式 的运 动及 平 面 曲线 的运 动 (以满 足上述 的粗 、精 加 工 的要 求 )。 运动 速 度 在 1mm／s以下 ，加工 时 最 小 的移 动 速 度 在 1 m／s，其 负载 在 2kg以下 ，运 动 有效范 围可在 100mm×100 mm 内(四寸硅 片)。 平 台采 用简单 叠加 式结 构 。优点 ：结 构 简单 ，控 制方 便 ，成本 低 ，周 期短 。 由于运 动速度 在加工 过程 中基 本是恒 定 的 ，速度 很慢 ，且 电机及平 台的高度很 低 ，重 量较轻 ，所 以可采用简单 的叠加型 ，即 xY叠 层 ～ 6】 一