复杂回转体微结构的微细电火花线切割加工技术的基础研究

微细电火花线切割加工技术具有非接触、不受材料强度硬度限制、加工效率和精度高等优点，在金属及其合金材料的Micro/Meso尺度下的微小零件、局部具有微结构的特殊构件、微刀具和微模具等加工领域具有十分广阔的应用空间。本项目拓展线切割传统窄缝、窄槽和复杂直纹可展曲面的加工范畴，开展回转体结构的微细电火花线切割加工技术的基础研究。主要研究多场耦合对工件旋转切割加工过程的作用机制与规律、微米尺度放电间隙的微能脉冲获取与转化、加工机理与电蚀产物输运规律等基础理论和由于电极丝的微细化、工件回转所引起的加工精度与稳定性等工艺问题，突破循环往复走丝系统设计、微能放电加工状态特征提取与微米尺度放电间隙控制、高品质波形纳秒脉宽脉冲电源、微细电极丝的恒张力控制、加工轨迹规划和补偿等关键技术，实现具有高长径比的复杂回转体微结构的低成本、高精度的可控加工，以期提升我国金属回转体微结构加工的研究与应用水平。

本课题针对复杂回转体微零件、局部具有微回转结构的特殊构件或模具的加工需求，拓展微细电火花线切割加工窄缝、窄槽和复杂直纹可展曲面的范畴，开展微小回转结构的微细电火花线切割加工技术的基础研究，通过装置的研发、理论分析和实验研究，探讨微细电极丝往复走丝和工件回转综合作用下，加工过程中的基础理论、工艺规律和零件加工表面完整性等关键问题。.课题具体的研究内容包括:建立了往复循环走丝的回转体微细电火花线切割加工实验装置；进行了微细电火花单脉冲和连续脉冲放电过程仿真和实验验证；研制了具有纳秒脉宽高品质波形的电火花线切割加工微能脉冲电源；在复杂回转结构微细电火花线切割加工材料去除过程理论分析的基础上，进行了微回转槽和微圆柱体的回转电火花线切割加工基础实验，利用单因素法研究了电参数、电极丝张力、进给速度、工件转速对于微回转槽宽度的影响，以及进给速度、工件转速对于微圆柱加工的材料去除率和表面质量的影响；基于工艺分析，建立了回转结构微细电火花线切割加工材料去除率的二元回归数学模型，对理论分析进行了验证；研究了回转结构微细电火花线切割加工的多次切割工艺，提出了低电压回转结构精加工和负极性回转结构精加工方法，实现了超细电极丝（直径30和50微米）的重复利用；进行了微球头探针、微回转尖角、微波纹管等复杂回转零件的加工实验，为实现复杂回转体微结构的低成本、高精度的可控加工提供了新思路。在基金的资助下，项目组还进行了微细电火花磨削和回转微细电火花线切割组合加工研究以及多线电火花线切割加工技术的基础研究工作，拓展了研究内容。.结合课题进展，发表学术论文12篇（标注资助），其中被SCI检索4篇，EI检索10篇；申报国家发明专利4项（已授权1项）；培养博士研究生3人、硕士研究生2人。