先进制造技术第5章微细加工.ppt

脉冲电源01目前，微小能量脉冲电源主要有两种形式：独立式晶体管脉冲电源和弛张式RC脉冲电源。03脉冲电源的作用是提供击穿间隙中加工介质所需的电压，并在击穿后提供能量以蚀除工件材料。脉冲电源对电火花加工的生产率、表面质量、加工精度、加工过程的稳定性和工具电极损耗等技术经济指标有很大的影响。02独立式晶体管脉冲电源01多采用MOSFET管做开关器件，具有开关速度高、无温漂以及无热击穿故障的优点。02弛张式RC脉冲电源RC脉冲电源是利用电容器充电储存电能、而后瞬时放出的原理工作的。日前，微细电火花加工用的脉冲电源多为弛张式RC电源。01图5-11可控RC微细电火花加工电源03T105R02T204C当T1导通、T2截止时，直流电源通过限流电阻R、开关管T1向电容C充电，此时放电通道没有电流，处于消电离状态；ACB电容C充电至设定值，T1截止，切断充电回路，T2导通，电容C通过T2击穿工件和电极的间隙，产生放电；电容C放电至设定值，T2截止，T1导通，重复①，形成微细电火花的循环加工。实现过程为：基于模糊控制逻辑理论、神经网络乃至模糊神经网络等方法的加工状态识别技术，为微细电火花加工状态的检测提供了可行途径。1选择伺服进给速度、脉宽与脉间宽度作为微细电火花加工系统的控制参数，其它对加工工性能有所影响的参数可采用离线优化。2加工状态检测与控制系统高精度微进给驱动装置微进给机构是实现微细电火花加工的前提和保证。近年来一些新型微进给机构的出现，很好地解决了微细电火花加上中微小步距进给的难题。蠕动式压电陶瓷微进给机构冲击式微进给机构椭圆式微进给机构线性超声马达微进给机构蠕动式压电陶瓷微进给机构图5-12蠕动式压电微进给原理冲击式微进给机构图5-13冲击式微进给机构动作原理椭圆式微进给机构图5-14椭圆式微进给机构图5-15线性超声马达微进给机构线性超声马达微进给机构工作液在加工中起到多种作用：压缩放电通道，使放电能量集中，加强蚀除效果；有利于电蚀产物排除；放电后极间消电离，防止破坏性电弧出现；加速间隙中物质的降温。工作液的种类、成分、特性对加工过程和工艺结果有显著影响。在常规电火花加工中，主要采用油基工作液，例如，电火花加工专用液、煤油等。工作液利用LIGA技术为微细电火花加工提供电极制备手段，然后再进行微细放电加工，是近年的一个主要研究方向。LIGA技术可以制作出具有高深宽比的金属微结构件，但是材料局限于镍和铜。将LIGA制造出的铜微结构件作为微细电火花加工的电极，发挥电火花加工可以加工任意导电材料的优点，就能制作出材料综合性能更好的微结构或器件。同时，如果电极损耗得到很好的控制，将可以加工出更高深宽比的微结构件。基于LIGA技术的微细电火花加工5.4微细电火花加工微细电火花线切割加工微细电火花线切割加工是指加工过程中采用钨合金或其他材料的微细电极丝（直径为10μｍ~50μｍ）进行切割，主要用于加工轮廓尺寸在0.1mm~1mm的工件。由于属于非接触式加工，加工过程中不存在切削力，因此能够保证加工过程的一致性。125.4微细电火花加工微切削加工机理在微细切削时，由于工件尺寸很小，从强度和刚度上不允许有大的吃刀量，同时为保证工件尺寸精度的要求，最终精加工的表面切除层厚度必须小于其精度值，因此切屑极小，吃刀量可能小于晶粒的大小，切削就在晶粒内进行，晶粒就被作为一个一个的不连续体来进行切削，这时切削不是晶粒之间的破坏，切削力一定要超过晶体内部非常大的原子、分子结合力，刀刃上所承受的切应力就急速地增加并变得非常大。5.5微细切削加工技术切屑和表面形成图5-16剪切区位错移动从晶格位错的产生和消失情况看，切屑像是被刀具平稳地移走了一样，而错位晶格则渗入切削刃底部的工件表面内。在切削刃走过后，所有渗入工件表面内的位错晶格开始向后移动并且最终在工件表面消失。切削力01切削力的幅值虽然不大，但其单位切削力却极大。微细切削时，随着切削深度的增加切削力却在减小。而且在很小切深时切削力将急速上升。02切削温度01由于加工尺度和刀具尺度的微小化，使得刀具上很小的温升就会导致刀杆的膨胀并引发加工精度的下降，切削温度通常被认为是决定刀具磨损率的主要因素。对于表面的形成来说，即使是刀具的微米级的损伤也是致命的。025.5微细切削加工技术微细车削工艺微细车削