【正文】 研究還不成熟,尤其是對陣列形狀的加工應(yīng)用完全沒有概念。 檢測與分析 檢測方法在有效長度為290mm的圓管微結(jié)構(gòu)內(nèi)，在中間和兩端這三處任意選取三個(gè)微結(jié)構(gòu)部分，利用工具高倍顯微鏡檢測它們各自的長（L）、寬（D）、高（H）。本課題主要是針對圓柱表面制作微凸起結(jié)構(gòu)進(jìn)行研究，對于加工的精度要求比較高，將此夾具放置在導(dǎo)軌上面，使其沿工件的軸向移動(dòng)，由于在運(yùn)動(dòng)的時(shí)候存在不穩(wěn)定性，這樣會導(dǎo)致加工的精度有所降低。 選擇軸承1 軸承的分類及作用軸承根據(jù)形狀和性能可分止推、球、向心、滾動(dòng)等等軸承。通過比較，這種系統(tǒng)要比一般的系統(tǒng)工作效率上高出數(shù)倍，同時(shí)將誤差維持在1mm左右，減小了10％～20％的電極損耗，最后抑能獲得更加良好的表面質(zhì)量。一旦電極裝得不準(zhǔn)確或者不到位，則會出現(xiàn)成型面的加工精度達(dá)不到標(biāo)準(zhǔn)，不能滿足工藝要求，還會導(dǎo)致電極的工作底面與刃口之間的磨損加大，使電極形狀不能夠精確地復(fù)制到工件上。這樣周向的環(huán)形凹槽的加工便可以一次性完成。當(dāng)電流密度達(dá)到一個(gè)極高點(diǎn)時(shí)，會使得工件被融化。（1）就加工精度，將上面三種加工方法相比較，電火花成型加工可以保證相對較好的加工精度，而超聲加工的加工精度次之，最后電火花放電加工只有加工硬質(zhì)的材料才能保證較好的加工精度。針對壓電陶瓷，為了提高其加工精度和材料的性能，就需要不斷地開發(fā)新材料及新的加工工藝。（3）電火花成型加工能夠加工一切硬、軟、脆、韌、高熔點(diǎn)的金屬材料。微彈流動(dòng)力潤滑理論，提出了新觀念。此外, 豐田工業(yè)大學(xué)的毛利尚武和日本東京大學(xué)的增澤隆久等學(xué)者是研究機(jī)床方向上的主要代表，對機(jī)床方面的研發(fā)也有很高的水平[4]。先進(jìn)的生產(chǎn)力對于實(shí)現(xiàn)加工更為精細(xì)嚴(yán)格。(2) 電極工具材料的熔化和氣化所導(dǎo)致得熱膨脹 (圖11(c)、(d))。 electrode目錄第一章 引言 1 電火花加工簡介 1 電火花加工原理 1 3 4第二章 微凸起結(jié)構(gòu)的加工技術(shù) 5 微凸起結(jié)構(gòu)的研究及應(yīng)用 5 幾種微凸起結(jié)構(gòu)的加工方法 5 電火花成型加工 5 超聲加工 7 電火花放電加工 8 微凸起結(jié)構(gòu)加工方法的選擇 8第三章 加工電極的制作 10 電極的制作方法及選擇 10 11 電極的標(biāo)準(zhǔn)制作與安裝 13第四章 夾具的設(shè)計(jì) 14 夾具的功用 14 裝夾 14 加工夾具的設(shè)計(jì) 15 整體設(shè)計(jì) 15 選擇電機(jī) 16 選擇軸承 16 設(shè)計(jì)主軸 17 設(shè)計(jì)箱體 18 設(shè)計(jì)零部件 18 夾具設(shè)計(jì)總結(jié) 19第五章 加工工藝 20 工藝參數(shù) 20 加工微凸起的步驟 20 周向加工 20 軸向加工 21 電參數(shù)的正確匹配 21 檢測與分析 22 檢測方法 22 檢測結(jié)果 22 小結(jié) 24第六章 設(shè)計(jì)總結(jié)與展望 25 設(shè)計(jì)總結(jié) 25 展望 25參考文獻(xiàn) 26致 謝 27IV第一章 引言 電火花加工簡介電火花加工是經(jīng)歷了人們從生產(chǎn)改革到科技文明的一門新的學(xué)科，新的技術(shù)。除文中已經(jīng)注明引用的內(nèi)容外，本論文不含任何其他個(gè)人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的作品成果。這種放電效應(yīng)在電極產(chǎn)起的燒蝕現(xiàn)象我們稱之為電腐蝕。最終氣化后的金屬蒸氣和工作液會一瞬間體積增長，導(dǎo)致了形如爆炸的性質(zhì)。一般來說電火花加工主要特點(diǎn)：可以加工任何韌、強(qiáng)、脆、硬和純等高性能的導(dǎo)電材料；加工的時(shí)候沒有很明顯的機(jī)械力，非常適合用到對微細(xì)結(jié)構(gòu)和低剛度工件進(jìn)行加工；通過調(diào)節(jié)脈沖參數(shù)實(shí)現(xiàn)在一臺機(jī)床上進(jìn)行粗，半精和精加工；電火花加工后的形成的表面呈現(xiàn)凹形，用于貯油和削弱噪聲；電火花加工的生產(chǎn)效率明顯比切削加工低；加工過程受放電能量影響，有一些能量會在工具電極上出現(xiàn)消耗，損傷電極，從而影響了加工的精度。就全世界微細(xì)加工領(lǐng)域來看，歐美這些國家突出對硅原料實(shí)現(xiàn)微結(jié)構(gòu)的加工制作，就這細(xì)分下來的領(lǐng)域技術(shù)人員普遍稱為微細(xì)電子機(jī)械領(lǐng)域。所以來說，微彈流動(dòng)力潤滑理論是能過成為潤滑理論這一領(lǐng)域的重大突破。（6）電火花成型加工不會因?yàn)橄翊嬖赗角的銑加工那樣，它可以對工件根據(jù)要求構(gòu)建豎直拐角，從而達(dá)到目標(biāo)加工。 超聲加工英文簡稱為USM，它是一種利用超聲頻來使工具做小振幅振動(dòng)，通過游離于它與工件之間的液體中的磨料來捶擊被加工表面，使得工件材料表面逐步破碎以實(shí)現(xiàn)預(yù)期目標(biāo)的特種加工。（4）就加工效率，就上述三種加工方法進(jìn)行比較，電火花放電加工相對效率比較低，反之，超聲加工迅速，生產(chǎn)效率相對高，而電火花成型加工只能在小電流下加工，生產(chǎn)效率也是相對較低的。在脈沖電壓下進(jìn)行火花放電，對工件進(jìn)行腐蝕加工定型。見圖：31圖31 周向凹槽電極第二步工序是對軸向的條形凹槽的加工，在圓柱工件上套上軸向凹槽加工電極，固定住工件，將電極沿著工件軸向進(jìn)行進(jìn)給，行程標(biāo)準(zhǔn)為290mm，確保構(gòu)成凸起200um寬， 50um高以及間隔為200um的條形。石墨電極是一種脆性材料，難以緊固。 2 對夾具的改進(jìn)（1） 根據(jù)要求，選擇出一個(gè)主軸，保證它的軸承是固定的。沒有軸承的電機(jī)是不能工作。為了使粗糙度符合實(shí)驗(yàn)要求，因此放電間隙不能大于40um。微結(jié)構(gòu)表面的粗糙度Ra為： 。在此刻，我尤其要感謝我的論文指導(dǎo)老師于海林老師，他在設(shè)計(jì)中對我無私的幫助和指導(dǎo)，對我的設(shè)計(jì)和論文進(jìn)行了無數(shù)次的修改和改進(jìn)。在設(shè)計(jì)試驗(yàn)中，意識到在圓柱表面進(jìn)行微凸起結(jié)構(gòu)加工是一種精密加工，對表面精度的要求比較高，這就加大了高精密的表面微凸起加工的難度。在以煤油為液體介質(zhì)的環(huán)境中，對銅加工鋼，針對這項(xiàng)加工，提供的脈沖電壓下，就會使得加工損耗小于1%[23]。 夾具設(shè)計(jì)總結(jié)此夾具的功能是實(shí)現(xiàn)一次安裝就能同時(shí)完成兩道工序,實(shí)現(xiàn)對工件和工具的固定。結(jié)合本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的要求，加工過程采取電火花加工，對于轉(zhuǎn)速的要求比較低，最終確定選擇36BF003電機(jī)。這種局部執(zhí)行模塊工作時(shí)，在x、y、z方向上，可以同時(shí)實(shí)現(xiàn)200Hz的頻率響應(yīng)。圖33 周向凹槽加工電極實(shí)物圖 圖34 軸向凹槽加工電極實(shí)物圖 電極的標(biāo)準(zhǔn)制作與安裝電火花加工中，加工零件前，必須要對電極和工件進(jìn)行校正，保證電極的軸心線與機(jī)床工作臺面相垂直，此外電極與夾具兩者的安裝面也必須擦拭干凈，使得接觸面良好。設(shè)定制作加工方案，微凸起結(jié)構(gòu)的加工一般可以分為兩步工序：第一步工序是對周向的環(huán)形凹槽進(jìn)行加工，保持周向的環(huán)形凹槽加工電極位置固定著，將圓柱狀的工件旋轉(zhuǎn)進(jìn)給一周。而當(dāng)放電間隙變得更小的時(shí)候，工件與電極間距離達(dá)到最小，受電場效應(yīng)影響，形成一個(gè)可以通電的電離管道，進(jìn)而形成電火花，構(gòu)成細(xì)微的電弧柱。 微凸起結(jié)構(gòu)加工方法的選擇微凸起結(jié)構(gòu)的加工是一種高精密的加工，要綜合考慮到加工的效率、精度、設(shè)施、材料等各方面要求。依賴于精良的加工工藝，壓電陶瓷受到廣泛的應(yīng)用。（2）電火花成型加工的過程中沒有過大的機(jī)械加工力，因而加工用的機(jī)床相對輕巧，也不需要再去考慮安裝基礎(chǔ)設(shè)備。相應(yīng)的，微彈流潤滑理論，則是建立在宏彈流的基礎(chǔ)上，對微凸體產(chǎn)生的微彈流加以一系列的研究，所得出的新潤滑理論。其中松下精機(jī)可以說是領(lǐng)先一步,不過它的價(jià)格過于昂貴,大概得花費(fèi)20萬美元，而且還是對國內(nèi)禁運(yùn)的。 隨著科學(xué)技術(shù)和先進(jìn)生產(chǎn)力的不斷提高，對于性能更高的材料也有了新的生產(chǎn)理念。在放電的同一刻，還伴隨著產(chǎn)生光以及聲效應(yīng)，由此造成了我們習(xí)以為?？吹靡姷碾娀鸹ā?fixture。對本文的研究做出重要貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體，均已在文中以明確方式標(biāo)明。在開始一段時(shí)間，電腐蝕是被人們認(rèn)為有害的，針對健康環(huán)保，減少和避免該類電腐蝕，人們開展了對電腐蝕產(chǎn)生的原因和防止的辦法的研究。因此在觀察電火花加工的時(shí)候，我們能夠很明顯地看到工件與工具電極之間有煙出現(xiàn)，同時(shí)伴有輕微的爆炸聲。不過電火花加工法能夠適應(yīng)生產(chǎn)發(fā)展的需要，并在應(yīng)用中顯示出很多優(yōu)異性能，而相對的日本，則更側(cè)重利用傳統(tǒng)的加工方法或其他特種加工方法來實(shí)現(xiàn)從宏觀上對尺寸零件的加工，漸漸地發(fā)展過度到向微觀上的零件加工逼近（如微微細(xì)軸、孔、小齒輪或其他微小模具）。兩年后，依靠激光加工出首件囊括了微凸體（注：本文統(tǒng)稱微凸體為微凸起結(jié)構(gòu)）的軸承；緊跟著，1984年，日本的成瀨芳夫提出了將多種排列方式及多種微凸體形狀加工到發(fā)動(dòng)機(jī)缸體內(nèi)表面上，這個(gè)提出進(jìn)一步推動(dòng)了微凸起結(jié)構(gòu)向?qū)嶋H應(yīng)用的轉(zhuǎn)變 [10]。（7）電火花成型加工過程中所利用的工具電極材料沒有必要去比工件材料硬，所以工具電極是比較容易制造出來的[12]。超聲加工常用于焊接、切割、套料、穿孔和拋光。綜上所述，電火花成型加工具備更好的加工優(yōu)勢，其最大優(yōu)勢在于不需要與工件相接觸，同時(shí)保證相對較高的加工精度，在目前階段有現(xiàn)成的加工機(jī)床，另一邊它的工具電極比較容易制造出來，唯一的缺陷就是在加工效率上還有待提高。由于電火花線切割法生產(chǎn)周期短、加工余量小、制造成本低、加工精度高，被廣泛應(yīng)用于生產(chǎn)中，就目前國內(nèi)外而言，電火花線切割機(jī)床在電加工機(jī)床總數(shù)中已占比例達(dá)到60％以上[16]。同樣的在軸向凹槽相應(yīng)的使加工電極內(nèi)壁加工形成條狀的微凸起，確保凸起140um寬， 200um高，相鄰?fù)蛊鸬拈g隔是（200*3+20*2=）660um，孔的直徑=2*放電間隙（30um）+圓柱工件直徑，為了將軸向凹槽加工電極的固定問題解決掉，我們在一個(gè)長（50mm）*寬（