摘 要

微纳电极的电火花表面加工装备的设计旨在通过对装备加工原理，微纳电损耗补偿策略，控制系统，软件系统，机械结构等方面进行研究，从而从整体上阐述该装备设计的各个环节，为广大专家学者深入研究微纳电极的电火花表面加工装备做铺垫。同时针对微纳电极电火花加工过程电极损耗问题，将Z轴进给与电极损耗补偿驱动分开。将蠕动式进给系统仅仅用于电极损耗补偿，Z轴进给另外单独使用电机驱动，从而在提高加工精度的同时，扩大设置的加工范围，提高其实用性。

另一方面本文针对加工屑滞留导致电极损耗加剧，放电不稳定问题，本文提出了采用双驱动工作液过滤系统的方案，以减少电极损耗并提高表面加工质量。

关键词：微纳电极电火花加工；整体设计；混合式损耗补偿；双驱动过滤系统

Abstract

The design of EDM surface processing equipment of micro nano electrodes to the principle of processing equipment, micro electric loss compensation strategy, control system, software system, research on the mechanical structure, and discusses the various links of the equipment design as a whole, EDM surface processing equipment for the majority of experts and scholars in-depth study of micro nano electrode pave the way for. At the same time, aiming at the electrode wear problem in EDM process of micro nano electrode, the Z axis is creatively separated from the electrode loss compensation drive. The peristaltic feed system is only used for the electrode loss compensation, the Z axis feed is used separately, and the motor drive is used separately, thereby improving the machining accuracy, expanding the processing range of the setting and improving the practicality.

On the other hand this paper processing chip lead electrode loss increased, discharge instability problem, this paper presents the use of dual drive fluid filtration system, to reduce wastage and improve surface quality

Key Words：micro EDM；Whole design；Hybrid loss compensation；Dual drive filter system

目 录

第1章 绪论 1

1.1 研究背景 1

1.2 微细电火花加工概述 1

1.2.1 微细电火花加工技术原理 1

1.2.2 微细电火花加工技术特点 2

1.3 国内外电火花加工研究进展 2

1.3.1 国内外电火花加工机床的研究进展 2

1.4 研究目的及意义 5

1.5 主要研究内容 5

第2章 主轴控制系统方案设计 6

2.1 加工方法 6

2.2 补偿方法 6

2.2.1 概述 6

2.2.2 线性实时补偿原理 7

2.2.3 间歇式测量补偿与实时计算补偿混合控制补偿原理 9

第3章机 械系统设计 10

3.1 整体结构设计 11

3.2 电极制作模块 11

3.3 运动控制模块 11

3.3.1伺服电机 12

3.3.2蠕动式补偿器 15

3.4 脉冲电源选择 16

3.4.1 RC脉冲电源简介 16

3.4.2 晶体管脉冲电源简介 17

3.4.3 两种脉冲电源分析与选择 18

3.5 双动力工作液循环方案 18

3.5.1 概述 19

3.5.2 双动力工作液循环 19

第4章机 交互及控制系统设计 20

4.1 PMAC概述 20

4.2 PMAC原理 21

4.3 控制系统构建 21

4.3.1 控制系统概述 21

4.3.2 控制系统 22

4.4 软件交互系统 22

4.4.1 交互系统概述 22

4.4.2 控制系统软件构建 23

第5章 关键部件建模及有限元分析 25

5.1 蠕动式驱动器 25

5.1.1 蠕动式驱动器简化建模 25

5.1.2 蠕动式驱动器有限元及模态分析 27

第6章 结论 29

参考文献 30

致谢 31

第1章 绪论

1.1 研究背景

随着经济的发展，航天航空，国防科技，通讯，工业技术，生物医药等方面均朝向微型化发展。伴随而来的结果就是，微细加工在我国不论是科研，还是实际生产中都变得越来越重要。

微细加工领域目前主要有以下方法：微细硅工艺、微纳电极的电火花工艺、微机械工艺、高精度激光工艺等。这些加工技术分别锲合一个或多个领域，具有自己的特点。

在这些方法中，微纳电极的电火花加工工艺更在越来越多的地方有了更重要的使用，对其各个环节的研发进程极大地提高。电火花加工过程不会与被加工件接触，被加工件不会因加工应力而发生变形故加工精度可极大提高。另一方面由于电火花加工的实质是放电腐蚀，所以只要被加工材料导电即可完成加工，不用像常规加工那样考虑被加工材料的硬度等物理性能。粗精加工可单纯通过控制放电情况实现，不需要设计专门的工装夹具等，并有利于提高加工精度。正是由于这个原因，微纳电极的电火花表面加工装备在越来越多的地方被人们所接受及使用。

电火花加工较传统机械切削等多种其他加工工艺，最显著的特点是工具电极的损耗问题。由于电火花加工是利用电腐蚀完成材料的去除，故而电极存在较明显的放电损失。特别是在微纳层面的精细加工情况下，电极损耗带来的加工误差尤为明显，为了保证加工精度，必须要在加工过程对放电电极损耗进行补偿。

由于加工具电极磨损补偿在加工对象结构复杂时难以稳定地精准判断，目前微细电火花加工主要用于加工微细槽，孔，及部分简单的三维结构。

1.2 微细电火花加工概述

1.2.1 微细电火花加工技术原理