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电火花“微系统”加工技术解析
点击次数:1634 发布时间:2011-01-10

电火花“微系统”加工技术解析

在微系统技术领域中的产品开发需要多种微技术的共同发展。例如需要微型机械零件、微型光学零件和微型电子部件的共同努力才能完成。微型的数字摄像机就需要上述各个微型技术的通力合作。微型技术领域中产品需求量的增加也带动了微型机械产品需求量的增加,从而对机械产品的生产加工提出了更高的要求。因此,微型产品生产工艺、微型结构件的生产制造和微型部件的研制开发是急待增强的新领域。

高硬度微型零件的机械加工,因微型结构件有限的可加工性、极高的精度和很小的制造公差,所以是一项非常困难的加工任务。在工业化大批量生产中,微型结构件zui主要的生产工艺方法是辊压、微压铸、热冲压等等。在高耐磨微型零件结构的加工中,除了磨削和激光切削方法以外,电火花腐蚀加工也是一种可行的微型结构件加工工艺。在电火花腐蚀加工中,利用微型成型电极的电火花腐蚀加工和微型线切割加工,由于其工艺方法在微型系统机械零部件、结构件加工中的特性而得到广泛应用。这两种加工工艺方法与被加工工件材料的性质无关,不受工件材料的影响,并且几乎不产生切削力,因此可以生产加工出非常小的结构件。

微电火花腐蚀加工的概念(缩写为μ-EDM)表示的是利用电火花腐蚀加工的方法生产加工微型工件和微型结构件,它是机械加工中电火花腐蚀加工在微型加工领域中的一种应用。在微电火花腐蚀加工中,被加工工件的轮廓尺寸明显的小于1mm。微电火花腐蚀加工与传统电火花腐蚀加工的区别首先是非常小的电极,除此以外就是与微型工件、微型结构件电火花加工相适应的电气参数和生产工艺参数。由于微型工件的体积和尺寸非常小,所有的加工工艺参数都不能超过工件热负荷极限的限制。这就是说:要减少放电电能,减少电流密度。

现代化的电火花腐蚀加工设备除了配备有电流可调的标准电机,可进行大功率的电火花腐蚀加工以外,还附加了张驰振荡器,可用于微电火花腐蚀加工和表面精密加工。这种电容式的微型振荡器可以根据电气传导距离的放电电容量、分布电容,产生很小的放电能量。zui小为0.1μJ/每个放电过程;zui小的工作电流0.1A;zui短的放电持续时间为50ns ;以及放电频率达到10 MHZ。它可实现的zui小电火花间距达15μm。目前,利用微电火花腐蚀加工工艺可以达到的zui小结构尺寸约为20μm,日本的研究人员已经成功的在厚度为10μm的钢质薄片上利用微电火花腐蚀加工工艺加工出了直径为5μm的孔。在加工这种孔时,他们充分控制了电气导线和夹具系统在电火花腐蚀时的放电电容,使它小于10 pF。在微电火花腐蚀加工中,机床只允许有非常小的放电电容,例如利用陶瓷夹具,屏蔽了的电气导线,来减少机床系统的放电电容;电容和电路板等,也应严格在空间上与加工电极分割开来。

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