【正文】 只有超聲加工需要針對(duì)加工材料設(shè)計(jì)出專門的超聲機(jī)床，所以說它對(duì)設(shè)施的要求比較高，而電火花放電加工和電火花成型加工都可以使用一般的電火花機(jī)床。 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。放電加工的缺點(diǎn)（1）加工的速度相對(duì)緩慢。（2）放電加工可以制造出傳統(tǒng)切削加工機(jī)不能加工生產(chǎn)所要求的特殊形狀的產(chǎn)品。圖21 超聲加工 電火花放電加工通過微細(xì)放電加工技術(shù)來制作微坑表面結(jié)構(gòu)和微凸起結(jié)構(gòu),主要是利用微坑和微凸起的相對(duì)幾何關(guān)系,再利用電火花微精線切割技術(shù)來加工制備所需要的不同形狀陣列的凹槽電極,然后根據(jù)反拷貝原理，用電火花成型加工技術(shù)加工微坑陣列，將工件和電極的凹凸關(guān)系反置一下設(shè)計(jì)出來,最終實(shí)現(xiàn)將微凸起結(jié)構(gòu)陣列加工到工件表面[14]。這樣的性能可以高效地加工各種硬脆材料。超聲加工的優(yōu)點(diǎn)（1）能使得加工表面質(zhì)量和精度提高，而且加工迅速，生產(chǎn)效率高。 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。壓電陶瓷是一種非金屬脆性材料，由于一般的機(jī)械加工方法作用力過大，加工時(shí)容易出現(xiàn)裂紋和脆斷，對(duì)其進(jìn)行精確加工十分艱難，又因?yàn)槠涫欠墙饘俨牧希圆贿m合用電加工方法。依賴于精良的加工工藝，壓電陶瓷受到廣泛的應(yīng)用。壓電陶瓷是一種新型的功能電子材料，具備有高智能化。最主要的是要利用專門的加工機(jī)器來制作石墨電極。（3）石墨電極材料的缺點(diǎn)是放電穩(wěn)定性通常不盡人意，受電弧放電影響不適合精細(xì)加工，一般是用來加工損耗較大要求的加工。（2）紫銅材料本身熔點(diǎn)低，不適合承載較大的電流密度，一般實(shí)驗(yàn)過程中不能夠利用超過30A的電流來加工，否則會(huì)導(dǎo)致電極材料表面龜裂、嚴(yán)重受損，影響加工的效果。（8）電火花成型加工過程中受熱很小，可以忽略其影響，所以可以削弱影響的層面，這樣工件質(zhì)量會(huì)大大提高。（6）電火花成型加工不會(huì)因?yàn)橄翊嬖赗角的銑加工那樣，它可以對(duì)工件根據(jù)要求構(gòu)建豎直拐角，從而達(dá)到目標(biāo)加工。（4）電火花成型加工是一類不觸碰的加工，也就是說加工的時(shí)候工具與工件兩電極之間是不觸碰的；相比較其它加工方式，這種加工方式是不會(huì)對(duì)工件造成硬性的傷害。（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(duì)輕巧，也不需要再去考慮安裝基礎(chǔ)設(shè)備。不過這些數(shù)據(jù)還達(dá)不到實(shí)用的要求，就安全規(guī)范、成型效率、粗糙指數(shù)、電極的損耗、尺力精度等等指標(biāo)，怎樣在它們之間取得平衡，來達(dá)到預(yù)期的權(quán)衡序列，難以實(shí)現(xiàn)。由于電火花成型加工的復(fù)雜機(jī)理，電火花成型加工現(xiàn)階段不怎么如意，不過它還處于的成長期，距離它成為型腔中精加工工藝的主體目標(biāo)還有好長一段路要走，所以這就要求它要更努力一些[11]。反對(duì)聲音也有，電火花機(jī)床制造商認(rèn)為，對(duì)于部分窄槽加工來說，高速銑依舊不能解決。之后他又在通過多次試驗(yàn)比較針對(duì)微凸起結(jié)構(gòu)逐步掌握其規(guī)律以及最佳實(shí)現(xiàn)方案，這種方案可以有效地加強(qiáng)發(fā)動(dòng)機(jī)缸體耐燒和耐磨的性能，同時(shí)也減少發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)的漏氣和油耗。起初，他依靠微彈流方面的最新研究成果，實(shí)現(xiàn)了將微凸起結(jié)構(gòu)的縱軸方向從與零件運(yùn)動(dòng)方向一致轉(zhuǎn)變成為相垂直。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。原來機(jī)械領(lǐng)域中認(rèn)為滾動(dòng)接觸的機(jī)械零件表面應(yīng)該越光滑越好，而它針對(duì)這關(guān)鍵給出相對(duì)的理念，打破了傳統(tǒng)觀點(diǎn)。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(duì)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。以傳統(tǒng)的彈流潤滑（EHL）理論基礎(chǔ)，微彈流動(dòng)力潤滑理論是在其上發(fā)展起來的。此外：掌握各種器件的正確使用方法，以及對(duì)于實(shí)驗(yàn)環(huán)境尤其是微電流的正確控制。通過設(shè)計(jì)出專門的夾具，使用電火花加工方法來對(duì)圓柱表面進(jìn)行微凸起加工，凸起結(jié)構(gòu)的形狀是200um為邊長的正方形，并且凸起之間的間隔也是200um，在加工過程中實(shí)現(xiàn)一次裝夾就能完成對(duì)圓柱周向和軸向同時(shí)進(jìn)行的兩道加工工序。其中一種有效的方法是用電火花線切割微精加工。相對(duì)像目前已廣泛流行利用放電加工技術(shù)來加工微細(xì)零件，如對(duì)微細(xì)軸、微孔的加工，針對(duì)微坑結(jié)構(gòu)、微凸起的加工還欠缺深入的研究，甚至是還未開始對(duì)陣列形狀的加工研究應(yīng)用。就全世界微細(xì)加工領(lǐng)域來看，歐美這些國家突出對(duì)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。對(duì)于國內(nèi)來說，我國南航和哈爾濱工業(yè)這兩個(gè)大學(xué)在這方面的也取得了很大的成就，達(dá)到了世界領(lǐng)先水平。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(duì)國內(nèi)禁運(yùn)的。（4）電火花加工是以工件結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)的加工，簡化了工藝，提高了效率和質(zhì)量，同時(shí)降低了工人的操作難度。（3）放電的過程存在著一個(gè)電極損耗的過程，會(huì)影響工件成型的精確度。用普通的機(jī)械加工方法難于加工或無法加工的特殊材料和復(fù)雜形狀的工件。因此，工具電極方便制作。因此，得到了迅速發(fā)展和日益廣泛的應(yīng)用[3]。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(duì)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(tái)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(huì)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。傳統(tǒng)的加工漸漸不能適應(yīng)新社會(huì)的要求。 隨著科學(xué)技術(shù)和先進(jìn)生產(chǎn)力的不斷提高，對(duì)于性能更高的材料也有了新的生產(chǎn)理念。從上述加工原理可以看出，進(jìn)行電火花加工所具備得三個(gè)必要條件： (1)采用脈沖電源，放電時(shí)間控制在107～103 s；(2)控制自動(dòng)進(jìn)給調(diào)節(jié)裝置，通過該設(shè)施使得工件與工具電極之間放電間隙維持在一個(gè)很小的范圍內(nèi)；(3)放電過程必須具備在相應(yīng)的絕緣介質(zhì)中，一般來說，絕緣度在10～107 m ，從而實(shí)現(xiàn)加工過程的穩(wěn)定。倘若在這個(gè)過程中，腐蝕所造成的產(chǎn)物以及廢液沒有能夠得到盡快的排出，使得熱量也同樣不能有效地被疏導(dǎo)，這樣局部的介質(zhì)便會(huì)超出標(biāo)準(zhǔn)的熱容量，致使其他介質(zhì)，就是所謂的工作液因?yàn)楦邷囟纸夥e炭，加工無法正常進(jìn)行，并且有損電極。(4) 兩極之間所存在液體介質(zhì)的消電離(圖11(f))。通道的中心與邊緣存在著一個(gè)溫差，這個(gè)溫差也造成了壓力差，致使上述的蒸汽液之類向外排出，甚至是被拋出去。(3) 電極工具局部材料的拋出(圖11(e))。最終氣化后的金屬蒸氣和工作液會(huì)一瞬間體積增長，導(dǎo)致了形如爆炸的性質(zhì)。當(dāng)液體介質(zhì)中形成放電通道的那一刻，通道間的那些帶負(fù)電的粒子會(huì)向正極運(yùn)動(dòng)，同時(shí)帶正電的粒子也就向負(fù)極運(yùn)動(dòng)，這樣的運(yùn)動(dòng)中，各粒子之間磕磕碰碰，導(dǎo)致熱量的產(chǎn)生，相應(yīng)的周邊溫度升高，通道里面環(huán)境發(fā)生劇變，一瞬之后，高溫達(dá)到一個(gè)極限（10～107Wmm）。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?。在強(qiáng)大的電場力作用下，正粒子（帶正電）和負(fù)粒子（帶負(fù)電）會(huì)出現(xiàn)分離，隨著電場強(qiáng)度增大，帶電粒子也就變多，最終會(huì)使得液體介質(zhì)電離和擊穿，出現(xiàn)放電通道。接通脈沖電壓，工具與工件各自的電極慢慢靠攏（～），這導(dǎo)致它們之間的電場強(qiáng)度會(huì)逐步增大，不過受兩極的細(xì)微表面是凹凹凸凸的影響，兩極間最近的A、B兩點(diǎn)處電場強(qiáng)度是所有里面最大的。如上圖11所示，電火花加工原理可詳述成以下幾個(gè)工序，其中圖11(a)為加工原理的模擬框圖。在二十世紀(jì)四十年代初，人們通過對(duì)電火花的進(jìn)一步研究，認(rèn)識(shí)到了在液體介質(zhì)中進(jìn)行重復(fù)性脈沖放電，可以對(duì)導(dǎo)電材料進(jìn)行相對(duì)的尺寸加工， “電火花加工法[1]”由此產(chǎn)生，并將得到發(fā)展應(yīng)用。在人們了解了它的規(guī)律之后，開始轉(zhuǎn)變研究方向，將電腐蝕用到生產(chǎn)過程中，轉(zhuǎn)害為利。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。數(shù)十年的發(fā)展路程，使得它能夠更好地被人們所接受并加以應(yīng)用，完善生產(chǎn)操作，促進(jìn)效率。 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 27Micro EDM Experimental Design Group IIAbstract II目 錄 III第一章 引言 1 電火花加工簡介 1 電火花加工原理 1 3 4此外：掌握各種器件的正確使用方法，以及對(duì)于實(shí)驗(yàn)環(huán)境尤其是微電流的正確控制。關(guān)鍵詞：群凸起 夾具 電極