南昌航空大學(xué)科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文I目錄一選題的依據(jù)及意義：.1二、國(guó)內(nèi)外研究概況及發(fā)展趨勢(shì)：.1三、研究?jī)?nèi)容及實(shí)驗(yàn)方案：.4四、目標(biāo)、主要特色及工作進(jìn)度：.5五、參考文獻(xiàn).5南昌航空大學(xué)科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文1一選題的依據(jù)及意義：隨著生產(chǎn)發(fā)展和科學(xué)實(shí)驗(yàn)的需要，許多工業(yè)部門(mén)，尤其是儀器儀表、國(guó)防、航空航天等等部門(mén)要求尖端科學(xué)技術(shù)產(chǎn)品向高精度、高速度，大功率、小型化等方向發(fā)展，它們使用的材料越來(lái)越難加工，零件形狀越來(lái)越復(fù)雜，微細(xì)加工向著更小尺度的方向發(fā)展，加工精度和表面質(zhì)量要求越來(lái)越高，這進(jìn)一步促進(jìn)了電火花加工的應(yīng)用和發(fā)展。但同時(shí)對(duì)電火花加工尺度和加工效率等方面也提出了更高的要求，電火花加工的效率仍然較低，限制了電火花加工在批量生產(chǎn)中的廣泛應(yīng)用。此外，新型電火花加工電源的研制開(kāi)發(fā)、新型電火花加工工作液的開(kāi)發(fā)等都是電火花加工技術(shù)研究的熱點(diǎn)。電火花微細(xì)加工技術(shù)，其進(jìn)一步發(fā)展和實(shí)用化都必須解決一個(gè)共同的難題，即認(rèn)識(shí)極間的物理過(guò)程，揭示電火花加工放電機(jī)理和材料蝕除機(jī)理。火花放電時(shí)，電極表面的金屬材料究竟是怎樣被蝕除下來(lái)的，這一微觀過(guò)程的物理本質(zhì)即是所謂電火花加工的機(jī)理。了解這一微觀過(guò)程，有助于理解和掌握電火花加工的基本規(guī)律，從而對(duì)脈沖電源、進(jìn)給裝置、機(jī)床設(shè)備等提出合理的要求和正確的使用。從大量試驗(yàn)資料來(lái)看，每次電火花腐蝕的微觀過(guò)程是電場(chǎng)力、磁力、熱力、流體動(dòng)力、電化學(xué)和膠體化學(xué)等綜合作用的過(guò)程。到目前為止，人們對(duì)于電火花加工微觀過(guò)程的了解還很不夠。如工作液成分的影響、間隙介質(zhì)的擊穿、放電間隙內(nèi)的狀況、正負(fù)電極間能量的轉(zhuǎn)換與分配、材料的拋出、電火花加工過(guò)程中溫度場(chǎng)、流場(chǎng)、力場(chǎng)的變化，通道結(jié)構(gòu)及其振蕩等等，都還需要進(jìn)一步研究。因此，電火花加工極間物理過(guò)程的研究是實(shí)現(xiàn)電火花微細(xì)加工、電火花高速加工的重要基礎(chǔ)。對(duì)提高電火花加工效率、加工質(zhì)量，擴(kuò)大電火花加工應(yīng)用領(lǐng)域來(lái)說(shuō)都具有重要意義。二、國(guó)內(nèi)外研究概況及發(fā)展趨勢(shì)：微型機(jī)械與微機(jī)電系統(tǒng)的發(fā)展強(qiáng)有力的推動(dòng)了微細(xì)電加工技術(shù)研究的不斷深入與進(jìn)步。目前對(duì)微細(xì)電火花加工技術(shù)的研究可以分為兩大類(lèi)：微細(xì)電火花工藝研究和微細(xì)電火花設(shè)備研究。其中微細(xì)電火花工藝研究從工藝方面入手，包括微細(xì)電極制備工藝、微細(xì)孔加工工藝技術(shù)的研究等；而微細(xì)電火花設(shè)備研究主要從設(shè)備出發(fā)，研究適合微細(xì)加工的機(jī)床結(jié)構(gòu)、更小的放電電源、微細(xì)電極制備裝置以及微細(xì)孔加工輔助裝置等。目前，發(fā)達(dá)國(guó)家的微細(xì)電火花加工技術(shù)已進(jìn)入工業(yè)應(yīng)用階段，甚至商業(yè)銷(xiāo)售階段，如日本松下精機(jī)、瑞士夏米爾等公司都有較成熟的產(chǎn)品。其中日本松下精機(jī)的產(chǎn)品性能最優(yōu)，約需20萬(wàn)美元左右，且對(duì)我國(guó)禁運(yùn)。另外，日本東京大學(xué)的增澤隆久、豐田工業(yè)大學(xué)的毛利尚武等學(xué)者正在研制開(kāi)發(fā)的機(jī)床也都具有很高的水平，是該研究方向上的主要代表1。日本松下精機(jī)生產(chǎn)MGED82W是目前國(guó)際上功能最強(qiáng)的一種商品化高精度微細(xì)電火花加工機(jī)床。南昌航空大學(xué)科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文2該機(jī)床的脈沖電源采用RC微能馳張式電源，其最小脈沖能量可達(dá)10-7J，是傳統(tǒng)電火花加工電源能量的1/10到1/100。為了減少寄生電容對(duì)加工過(guò)程的影響，機(jī)床采用了陶瓷材料做主要零件。此外，機(jī)床還配有加工狀態(tài)監(jiān)測(cè)的顯微測(cè)量系統(tǒng)和WEDG單元。在機(jī)床上可完成微細(xì)電火花微軸加工(WEDG)、微孔加工、三維結(jié)構(gòu)銑削加工、成型加工等多種電火花加工。圖1.3為用MGED82W加工的10m和寬10m的微孔和微縫的樣件照片。該機(jī)床可用于各種微小軸、孔、三維曲面、型腔的加工，適用于微加速度計(jì)、微力傳感器、微噴頭等微機(jī)電系統(tǒng)的研制生產(chǎn)。圖1.1微小孔、微縫樣品國(guó)內(nèi)在微細(xì)電火花加工研究方面，南京航空航天大學(xué)起步較早，上世紀(jì)九十年代宋小中博士利用研制以步進(jìn)電機(jī)為執(zhí)行件的電火花微細(xì)加工裝置進(jìn)行了微細(xì)電極、微細(xì)軸類(lèi)零件的工藝實(shí)驗(yàn)，曾經(jīng)加工的微細(xì)軸軸徑達(dá)到20m200m2。近幾年，哈爾濱工業(yè)大學(xué)在微細(xì)電火花加工研究方面取得了令人矚目的成果。研制的微細(xì)電火花機(jī)床的基座部分全都有花崗巖組成。x，y，z精密伺服機(jī)構(gòu)構(gòu)成了實(shí)現(xiàn)三維運(yùn)動(dòng)的基本部件，每個(gè)方向上的運(yùn)動(dòng)部件由直流伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)。圖1.4為該裝置加工的300m12m的微細(xì)軸SEM照片3。圖1.2微細(xì)軸加工實(shí)例2003年，哈爾濱工業(yè)大學(xué)在趙萬(wàn)生教授的領(lǐng)導(dǎo)下，設(shè)計(jì)并研制出了一臺(tái)高精度微細(xì)電火花加工系統(tǒng)原理樣機(jī)。圖1.5為該高精度微細(xì)電火花加工系統(tǒng)加工出的4.5m的微細(xì)軸。南昌航空大學(xué)科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文3圖1.34.5m的微細(xì)軸清華大學(xué)精密儀器與機(jī)械學(xué)系制造工程研究所在微細(xì)電火花加工方面也有一定的研究。該裝置的X、Y兩維運(yùn)動(dòng)采用高精度絲杠的XY工作臺(tái)，Z軸采用摩擦進(jìn)給機(jī)構(gòu)，精密旋轉(zhuǎn)主軸由小支架整體固定在豎直導(dǎo)軌的滑塊上，與上端摩擦傳動(dòng)機(jī)構(gòu)通過(guò)圓盤(pán)磁性吸合連接，中間利用小鋼珠保持磁間隙；主軸通過(guò)高精度軸承固定在小支架上，自身僅有旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，由Z軸運(yùn)動(dòng)部件帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)主軸作上下進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，旋轉(zhuǎn)與進(jìn)給運(yùn)動(dòng)獨(dú)立；在旋轉(zhuǎn)主軸下方引入固定導(dǎo)向機(jī)構(gòu)。圖1.6是該裝置加工的長(zhǎng)度為1mm，寬度為0.2mm，深度分別為0.3mm、0.3mm和0.1mm的槽陣列4。圖1.4槽陣列隨著微細(xì)電火花加工研究的不斷深入，在微細(xì)電極制造技術(shù)、超低電壓微細(xì)電火花加工技術(shù)及其微細(xì)電火花三維結(jié)構(gòu)銑削等方面都有較大的發(fā)展，并逐步成為新的研究熱點(diǎn)。德國(guó)柏林技術(shù)大學(xué)生產(chǎn)技術(shù)研究中心(ProductionT