微細(xì)電火花加工研究現(xiàn)狀與存在的問(wèn)題(編輯修改稿)
2025-04-21 01:57 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 電位置。暫時(shí)性點(diǎn)放電能在首次放電結(jié)束時(shí)快速熄滅冷卻。圖2展示的是在二次放電中金屬的拋出去除和熔滴的形成過(guò)程。當(dāng)空間中的陽(yáng)離子勢(shì)能被加強(qiáng)的點(diǎn)放電耗盡時(shí)，當(dāng)前的二次放電就平息了。然而，從發(fā)射點(diǎn)來(lái)的高能電子電離了更多的分子，同時(shí)電離出的陽(yáng)離子向陰極根方向遷移。于是，陰極根表面上的正離子再一次的堆積，當(dāng)?shù)仉妶?chǎng)強(qiáng)度得到提升。接下來(lái)的那一次二次放電最可能發(fā)生在另外一個(gè)電場(chǎng)強(qiáng)度最高的地方。二次放電循環(huán)就這樣不斷進(jìn)行下去，直到首次放電脈沖結(jié)束。在有新的證據(jù)被發(fā)現(xiàn)前，多于一次放電的共存二次放電（coexisting secondary discharges）不包括在上述討論中。為了實(shí)現(xiàn)更高的點(diǎn)溫度，更少和更小的二級(jí)放電有利于電子發(fā)射的效率和消耗更少的能量。當(dāng)間隙大于普通EDM 間隙時(shí)，帶狀放電（streamer discharges）可能產(chǎn)生。帶狀放電使離子被分割成枝狀，并產(chǎn)生點(diǎn)放電。然而，點(diǎn)的位置在當(dāng)?shù)仃?yáng)離子耗盡后必須轉(zhuǎn)移。SSD使材料從主陰極根上去除，并拋出到極間間隙中去。圖2 二次放電和金屬拋出蝕除 微細(xì)電火花加工設(shè)備的最新進(jìn)展由于微細(xì)電火花加工在現(xiàn)代加工技術(shù)，尤其是微機(jī)械制造技術(shù)中的重要地位，各工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家都加大了在這方面的投入。近些年，國(guó)外許多著名電加工生產(chǎn)商都推出了商用微細(xì)電火花加工設(shè)備，另外一些科研機(jī)構(gòu)也展開(kāi)了研制工作，并取得重要成果。圖3 松下精機(jī)MGED82W日本松下精機(jī)生產(chǎn)的MGED82W是目前商業(yè)銷(xiāo)售中精度最高的微細(xì)電火花機(jī)床（如圖3），主軸的進(jìn)給由伺服電動(dòng)機(jī)通過(guò)減速齒輪副、螺母—絲杠、杠桿推動(dòng)主軸組成，[9,10]。其電火花脈沖電源最小脈沖能量可達(dá)107J。它能穩(wěn)定地加工出216。5μm的微小孔。其它最新研究進(jìn)展有：線電極電火花磨削技術(shù)與微細(xì)加工，面向MEMS 的微細(xì)電火花加工技術(shù)等等。國(guó)內(nèi)開(kāi)展微細(xì)電火花加工研究方面最早是在上世紀(jì)九十年代的南京航空航天大學(xué)，隨后清華大學(xué)、哈爾濱工業(yè)大學(xué)、大連理工大學(xué)、山東大學(xué)等高校在這一領(lǐng)域也取得了許多成果。3 存在的問(wèn)題電火花加工技術(shù)迄今已有60多年的發(fā)展歷史，但隨著研究的深入和運(yùn)用領(lǐng)域的擴(kuò)展，仍然有許多問(wèn)題沒(méi)有解決。 電火花加工機(jī)理電火花加工機(jī)理的研究瓶頸除了因?yàn)榉烹娺^(guò)程本身的復(fù)雜性、隨機(jī)性以外，還由于對(duì)放電通道中帶電粒子的運(yùn)動(dòng)特性、電磁特性以及振蕩性認(rèn)識(shí)不夠。多年來(lái)，許多學(xué)者在間隙放電通道的研究方面作了大量的工作，提出了許多假說(shuō)，但是并沒(méi)有形成量化的系統(tǒng)的研究體系。Antoine Descoeudres、Hockenberry認(rèn)為在一次脈沖放電期間，放電的全過(guò)程都處于一種不穩(wěn)定狀態(tài)。 Tao（）認(rèn)為是等離子體內(nèi)陰極根處發(fā)生著轉(zhuǎn)移二次放電。中科院電工研究所于學(xué)文等人認(rèn)為放電通道是一個(gè)高頻振蕩的微細(xì)等離子體，放電柱粗細(xì)與放電瞬時(shí)能量有關(guān)。 微細(xì)電極的制備微細(xì)電極的制作是微細(xì)電火花加工的關(guān)鍵技術(shù)。離線制作的微細(xì)電極經(jīng)過(guò)二次裝夾，其定位精度難以滿足微細(xì)加工的要求。日本的毛利尚武教授和武沢英樹(shù)發(fā)現(xiàn)了使用單脈沖放電形成針狀電極的現(xiàn)象。單脈沖放電能夠在瞬間把直徑100μm的鎢電極加工成直徑20~40μm的針狀電極。用單脈沖放電的方法制作微細(xì)電極，雖然能夠大大減少加工時(shí)間、提高加工效率，但是電極形狀的重復(fù)精度較差。通過(guò)自鉆孔制備微細(xì)電極方法，這種方法的優(yōu)點(diǎn)是加工方法簡(jiǎn)單，電極加工前不需要調(diào)整電極的位置，具有很高的加工效率、尺寸精度和形狀重復(fù)精度，具有很好的應(yīng)用前景。圖4 不同形狀的微細(xì)電極
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