LIGA技術(shù)微細(xì)電火花加工技術(shù)

http://www.***.*** -1- 微細(xì)電火花加工技術(shù) 余祖元，郭東明，賈振元 大連理工大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院，遼寧大連（116024） e-mail:zyu@dlut.edu.cn 摘要：微細(xì)電火花加工（microelectricaldischargemachining,microedm）作為微細(xì)加工 技術(shù)的一種，可以在任何導(dǎo)電材料上加工高精度、大深寬比微細(xì)三維型腔，以滿足日益增長 的產(chǎn)品微小型化需求。針對微細(xì)電火花加工中的一些關(guān)鍵問題，如微細(xì)電極損耗與補(bǔ)償、大 深徑比微孔加工，本文著重介紹部分研究結(jié)果，以期在微細(xì)電火花加工技術(shù)的應(yīng)用中，提供 解決對策。 關(guān)鍵詞：微細(xì)電火花加工;工具損耗補(bǔ);cad/cam;大深徑比微孔;電極搖動(dòng) 中圖分類號(hào)：th16文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：a 0.引言 產(chǎn)品的小型化和微型化已經(jīng)成為發(fā)展

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微細(xì)電火花加工技術(shù)的進(jìn)展

微型模具的微細(xì)電火花加工技術(shù) 隨著納米技術(shù)的進(jìn)步，產(chǎn)品不斷向微型化方向發(fā)展，特征尺寸為微米級的微機(jī)電系統(tǒng)越來 越受到人們的高度重視。 微機(jī)電系統(tǒng)（mems，micro-electro-machanicalsystems）包括微型機(jī)構(gòu)、微型傳感器、 微型執(zhí)行器和相應(yīng)的處理電路等幾部分，mems已相繼應(yīng)用于精密機(jī)械、光電通訊、影像 傳輸、生化醫(yī)療和信息儲(chǔ)存等領(lǐng)域，如微齒輪、插頭式光纖連接器、醫(yī)學(xué)用微量泵、導(dǎo)光 板、微透鏡、內(nèi)窺鏡零件、微流控芯片、細(xì)胞培養(yǎng)用微型容器，以及旋轉(zhuǎn)傳感器中的衍射 光柵等都需要微型模具。國際mems市場近年來獲得迅速發(fā)展，中國的mems市場增速 也將加快，據(jù)有關(guān)資料預(yù)測，至2011年我國mems的增速有望達(dá)到29.2%。 所謂微型模具，如果從尺寸和制造精度上加以限定，則微型模具具有以下特征：成形制件 尺寸微小，一般來說體積為1mm

微細(xì)電火花加工技術(shù)與發(fā)展趨勢 于同敏黃曉超 (大連理工大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院模具研究所大連116023) 摘要：本文簡要的介紹了微型制件及微型模具的定義和分類，并著重介紹了應(yīng)用于微型模具型腔加工的微 細(xì)加工技術(shù)—微細(xì)電火花加工?？偨Y(jié)了微細(xì)電火花的發(fā)展趨勢和關(guān)鍵技術(shù)。 關(guān)鍵詞：微注塑模具微細(xì)電火花關(guān)鍵技術(shù) technologyofmicroelectricaldischargemachining anditsdevelopmenttrend yutongminhuangxiaochao (instituteofdieandmouldofschoolofmechanicalengineeringofdalianuniversityof technology,dalian116023) abstract:thedivi

電火花加工技術(shù)的發(fā)展趨勢與工藝進(jìn)展 王振龍　趙萬生　李文卓 (哈爾濱工業(yè)大學(xué)) 摘要　結(jié)合國內(nèi)外電火花加工技術(shù)的最新進(jìn)展,系統(tǒng)地綜述了電火花加工技術(shù)的發(fā)展趨勢與工藝進(jìn)展。作 為一種實(shí)用的加工技術(shù),電火花加工技術(shù)仍大有可為,在我國應(yīng)繼續(xù)加大力度進(jìn)行研究。 關(guān)鍵詞　電火花加工　發(fā)展趨勢　工藝進(jìn)展 1　前言 　　伴隨著難加工材料及復(fù)雜型面加工而逐步發(fā)展成 熟起來的電火花加工技術(shù)(edm),已經(jīng)成為制造技術(shù) 中不可缺少的加工手段之一。據(jù)統(tǒng)計(jì),目前電火花加 工機(jī)床已占世界機(jī)床市場的6%[1]。 相對于傳統(tǒng)的切削加工技術(shù)而言,電火花加工技 術(shù)的研究與開發(fā)歷史并不長,對其加工機(jī)理與適用范 圍的研究還并不充分。一般認(rèn)為,這是限制其發(fā)展與 應(yīng)用的主要因素。但同時(shí)也應(yīng)看到,正因?yàn)槿绱?它才 可能具有較大的想象空間。 現(xiàn)代制造技術(shù)及其相關(guān)技術(shù)的發(fā)展,在為

為實(shí)現(xiàn)高深寬比微槽的加工,提出了一種自成形和掃描加工相結(jié)合的微細(xì)扁平電極制作及微細(xì)槽加工的工藝方法.采用棒狀毛坯電極在一平板試件上掃描加工出一定長度的通槽,將毛坯電極沿垂直通槽方向向左和右偏移,兩側(cè)分別進(jìn)行電火花反拷加工,得到扁平微細(xì)電極.再采用該扁平電極在線進(jìn)行掃描加工即可得到期望的微細(xì)槽.實(shí)驗(yàn)獲得了深徑比大于18及尺寸一致性較高的陣列微細(xì)槽.與反拷或線電極磨削得到微細(xì)電極相比,自成形電極方法降低安裝精度要求.而采用扁平電極進(jìn)行微深槽的微細(xì)電火花加工,相對提高電極截面面積,降低電極損耗率,有利于提高加工效率.

電火花加工的常用術(shù)語 電火花加工中常用的主要名詞術(shù)語和符號(hào)如下： 1．工具電極 電火花加工用的工具是電火花放電時(shí)的電極之一，故稱為工具電極，有時(shí)簡稱電極。由 于電極的材料常常是銅，因此又稱為銅公(如圖3-1所示)。 2．放電間隙 放電間隙是放電時(shí)工具電極和工件間的距離，它的大小一般在0.01～0.5mm之間，粗 加工時(shí)間隙較大，精加工時(shí)則較小。 3．脈沖寬度ti(μs) 脈沖寬度簡稱脈寬(也常用on、ton等符號(hào)表示)，是加到電極和工件上放電間隙兩端 的電壓脈沖的持續(xù)時(shí)間(如圖3-2所示)。為了防止電弧燒傷，電火花加工只能用斷斷續(xù)續(xù)的 脈沖電壓波。一般來說，粗加工時(shí)可用較大的脈寬，精加工時(shí)只能用較小的脈寬 脈沖參數(shù)與脈沖電壓、電流波形 4 123 1—工具電極；2—工件； 3—脈沖電源；4—伺服進(jìn)給系

1、放電間隙：放電間隙指加工時(shí)工具和工件之間產(chǎn)生火花 放電的一層距離間隙。在加工過程中，則稱為加工間隙s， 它的大小一般在0.01-0.5mm之間，粗加工時(shí)間隙較大，精加 工時(shí)則較小。加工間隙又可分為端面間隙sf和側(cè)面間隙sl （見圖三） 2、脈沖寬度ti（μs）：脈沖寬度簡稱脈寬，它是加到工具 和工件上放電間隙兩端的電壓脈沖的持續(xù)時(shí)間（見圖）為了 防止電弧燒傷，電火花加工只能用斷斷續(xù)續(xù)的脈沖電壓波。 粗加工可用較大的脈寬ti>100μs，精加工時(shí)只能用較少的 脈寬ti<50μs。 3、脈沖間隔to(μs)：脈沖間隔簡稱脈間或間隔，也稱脈沖 停歇時(shí)間。它是兩個(gè)電壓脈沖之間的間隔時(shí)間(見圖四)。間 隔時(shí)間過短，放電間隙來不及消電離和恢復(fù)絕緣，容易產(chǎn)生 電弧放電，燒傷工具和工件；脈間選得過長，將降低加工生 產(chǎn)率。加工面積、加工深度較大

電火花加工設(shè)備分為五大類：電火花穿孔成型加工機(jī)床；電火花線切割機(jī)床；電火花磨削螺紋加工機(jī)床；電火花表面強(qiáng)化機(jī)；電火花刻字裝置等。應(yīng)用最廣、數(shù)量最多的是電火花線切割機(jī)床和電火花成型機(jī)床。盡管電火花加工機(jī)床類型較多，都包含四個(gè)基本部分。

利用水力旋流器對固體顆粒的分級、分離功能,設(shè)計(jì)了一種既能用于常規(guī)電火花加工又能用于混粉電火花鏡面加工的通用型儲(chǔ)液箱。

在電火花加工中,工具電極材料的選擇非常重要,它不僅影響到電火花加工的穩(wěn)定性,還影響到電火花的加工速度和工具電極的損耗。不同工具電極加工速度之所以不同,其原因在于能量在工具電極和工件間的分配比例不同,這點(diǎn)有關(guān)資料及教材都有定論。為什么會(huì)分配不同,卻少有文章詳細(xì)闡述,現(xiàn)就電火花加工中就常用的紫銅電極和石墨電極在加工銅時(shí)加工速度的差別及原因提出個(gè)人觀點(diǎn)。

以電火花加工淬火鋼螺紋孔為實(shí)例,探討了電火花加工螺紋的原理和特點(diǎn),并對工具電極的制作和裝夾調(diào)校以及為確保加工質(zhì)量所應(yīng)采取的措施作了說明。

針對消除軋管過程中"鐵耳子"現(xiàn)象的管坯冷定心孔電火花加工控制問題,提出了一種基于定量反饋控制理論和非線性擾動(dòng)觀測理論的電液伺服控制策略。該控制策略將電液伺服系統(tǒng)劃分為負(fù)載環(huán)和壓力跟蹤環(huán),在負(fù)載環(huán)利用定量反饋控制器得到壓力跟蹤環(huán)的液壓缸期望負(fù)載壓力;在壓力跟蹤環(huán)則利用基于非線性擾動(dòng)觀測的控制器實(shí)現(xiàn)對液壓缸負(fù)載壓力的跟蹤。系統(tǒng)實(shí)際控制結(jié)果表明,該控制策略具有較好的動(dòng)態(tài)跟蹤性能,可以較好地實(shí)現(xiàn)具體加工過程。

針對濾光片支架材料加工難點(diǎn),設(shè)計(jì)了合理的工裝,優(yōu)選電極,優(yōu)化電參數(shù)。通過以上手段保證了方槽尺寸,達(dá)到了設(shè)計(jì)要求。

在電火花成型機(jī)床上以金屬絲作為工具電極進(jìn)行放電加工,在一次加工工序中同時(shí)加工出模具的型腔和型芯,對電火花套料加工的基本原理、工藝特點(diǎn)和工藝規(guī)律進(jìn)行了分析,并且將該方法應(yīng)用在橡膠制品模具型腔和型芯的加工中。

鋁花紋塊的硫化膨脹量是決定合模后的花紋圈圓度和輪胎是否存在膠邊的關(guān)鍵尺寸.通過將膨脹量值均勻分配于各花紋塊之間的工藝,使電火花加工花筋連接無錯(cuò)臺(tái),花紋塊加工質(zhì)量好.

在深微孔電火花加工中,工作液及電極材料等非電參數(shù)的選擇對加工效率及加工質(zhì)量有極大的影響,揭示這些非電參數(shù)的工藝規(guī)律對提高深微孔電火花加工性能有重要的研究意義。利用煤油和去離子水兩種工作液,以加工效率為目標(biāo),在不同條件下開展工藝試驗(yàn),得出最適宜的工作液在加工45鋼和紫銅材料工件時(shí)為去離子水,加工鋁合金材料工件時(shí)為煤油;利用黃銅絲、鎢絲及鉬絲3種電極材料,同樣以加工效率為目標(biāo)開展工藝試驗(yàn),得出最佳電極材料在加工45鋼工件時(shí)為鎢,加工紫銅材料工件時(shí)為鎢和鉬,加工鋁合金材料工件時(shí)為黃銅。上述研究在深微孔電火花加工中合理選擇工作液及電極材料方面做出了有益的探索,其研究成果為深微孔電火花加工高效率、高質(zhì)量的開展提供了重要的借鑒。

電加工是一種新型機(jī)械加工工藝,長期以來一直用煤油作為工作液。煤油是一種專用燃料,用作火花加工極不合適,氣味大,揮發(fā)性大,常規(guī)一換油期短不經(jīng)濟(jì)。

微小孔加工時(shí)的放電間隙較小,排屑、消電離狀態(tài)差,放電效率低,直接影響加工效率和電極損耗;超聲振動(dòng)可改善排屑、消電離狀態(tài),能提高放電效率。將超聲引入微細(xì)電火花加工,通過工件的超聲振動(dòng),進(jìn)行超聲功率、小孔孔徑、脈沖頻率的微小孔電火花加工工藝試驗(yàn)研究,結(jié)果表明:加工不同孔徑時(shí),超聲功率及電源頻率都存在一個(gè)最佳值;加工條件合適時(shí),超聲復(fù)合微細(xì)電火花加工優(yōu)于常規(guī)微細(xì)電火花加工。

基于solidworks軟件建立電火花加工機(jī)床整機(jī)三維模型,并利用ansysworkbench軟件進(jìn)行機(jī)床整機(jī)模態(tài)分析。結(jié)果表明:電火花加工機(jī)床整機(jī)的固有頻率高于工作頻率,滿足設(shè)計(jì)指標(biāo)要求。由機(jī)床整機(jī)振型圖可看出,床身、立柱、工作臺(tái)和滑板的變形較小,而滑枕、z軸底座和z軸的變形較大。提高滑枕和z軸及其底座的剛度值,是提高機(jī)床加工精度和穩(wěn)定性的關(guān)鍵。