镜像双丝切向进给电火花磨削微细轴的加工直径一致性研究

Improving the machining efficiency，the diameter uniformity of single micro shaft, the repeated machining accuracy of several micro-shafts have been becoming the key technologies for improving machining ability and broadening the applications field of micro-EDM. On the basis of conventional WEDG method, a new processing method, tangential feed twin-mirroring-wire electrical discharge grinding, is proposed. The effects of discharge gap, slit tracking position error and time delay on the diameter uniformity of single micro shaft and the repeated machining accuracy of several micro shafts will be researched using simulation and experimental study. In addition, the conditions and mechanisms for maintaining a stable discharge gap will be revealed. The analysis model for coupled diameter uniformity of single micro-shaft and multiple factors in time-scale is established to analysis the effects of slit tracking position error, time delay on diameter uniformity. Diameter control model based on the micro-shaft position control, model for coupled diameter uniformity of several micro-shafts and multiple factors in time series will also be established. Taguchi method will be used to optimize the tangential feed twin-mirroring-wire electrical discharge grinding process to secure the high diameter uniformity of single micro shaft. Experiments focused on machining micro-shafts 45μm in diameter, 1000μm in length will be carried out to assess machining repeatability. Project research results has important theoretical and practical significance for improving the diameter uniformity of micro-shafts and revealing the improvement mechanism of diameter uniformity in tangential feed twin-mirroring-wire electrical discharge grinding.

提高微细轴加工效率，改善单根微细轴直径一致性及重复制作的多根微细轴直径的一致性，是提升微细电火花加工能力，拓宽应用领域亟需解决的两大关键技术难题。为提高微细轴直径一致性，项目提出了镜像双丝切向进给微细电火花磨削微细轴新方法，并进行微细轴直径一致性影响机理研究。采取理论分析、仿真计算和试验研究相结合，研究放电间隙、微细轴跟踪两线电极对称中心线的位置偏差及调整迟滞对微细轴直径一致性影响机理。掌握放电间隙稳定的保障条件，建立单根微细轴直径一致性与其影响因素的时间尺度耦合模型、微细轴直径控制模型、重复制作的多根微细轴直径一致性与其影响因素的时间序列耦合模型；采用田口试验方法，进行多参数优化匹配研究，提高单根微细轴、重复制作的多根微细轴直径一致性；重复制作多根微细轴，进行直径一致性统计分析，验证该方法加工能力。项目研究成果对揭示微细轴直径一致性影响机理，提高微细轴一致性有重要的理论和工程应用价值。

提高微细轴加工效率，改善单根微细轴直径一致性及重复制作的多根微细轴平均直径的一致性，是提升微细电火花加工能力，拓宽应用领域亟需解决的两大关键技术难题。项目创新性提出了镜像双丝切向进给微细电火花磨削方法。.研制了双路RC脉冲电源，通过采集放电波形研究了微细轴与双线电极放电加工的同步性，提出了保证放电同步性的保障策略，并得出结论新的加工方法微细轴加工效率是传统WEDG加工效率的1.7倍。.通过大量实验研究了微细轴圆柱度、装夹误差、线电极位置波动、双线电极不对称性、微细轴与双线电极对称中心线距离对微细轴制造过程的影响，并提出了相应的控制策略。.基于精加工中线电极停止运丝导致的电极损耗对微细轴加工精度的影响，提出了新的微细轴Z向进给策略即“几字形”进给策略，即在切向进给后微细轴的尖端与根部交错与新的线电极进行放电加工，提高了微细轴直径的一致性，单根微细轴直径一致性可以控制在±0.5μm。.建立了微细轴直径理论模型，分析了切向进给方向微细轴直径变化规律和特点。分析了不同导向器直径条件下微细轴直径随切向进给距离的变化规律。基于不同切向进给位置所获得的微细轴直径，建立了微细轴直径控制数学模型，并通过后续加工实验验证了该模型精度。基于微细轴直径控制模型，实现了黄铜、钨材料微细轴的重复制备，重复制备的微细轴直径一致性达到了±1μm以内，其中单根微细轴直径一致性达到了±0.5μm。.建立了微细轴半径方向上材料去除分辨率理论模型，理论分析了微细轴单位切向进给距离所导致的微细轴半径方向去除深度变化规律及特点；分析了不同放电轮直径、不同线电极间距对进给变化分辨率的影响；为提高微细轴重复制作精度，研究了不同电参数，Z轴进给速度对微细轴的去除层厚度及加工表面质量的影响，通过优化加工参数，选择越接近窄缝距离最小处作为加工位置，微细轴去除层最小厚度小于0.25μm。连续制备的10根长度为1000μm，直径为45μm的微细轴，单根直径一致性控制在±0.5μm以内，直径重复性精度控制在±1μm以内。.