微细电火花加工中的尺度效应研究

Micro size effect in micro EDM is proposed. Non-Fourier heat conduction model of single pulse discharge will be developed and the reasons why the size effects can be generated in micro-EDM will be revealed through deep study on the process of pulsed non-equilibrium heat conduction in micro-EDM. An integrated theory system for the size effect in micro-EDM will be developed. The influence of each processing parameter, microstructure and microscopic properties on the size effect will be analyzed; The inherent influence of the size effect on the accurancy in shape and size and the quality of finished surface of the workpieces will be researched; The new effective methods to control the accurancy in shape and size and the quality of finished surface of the workpieces will be explored, and then a micro-EDM process with a good accurancy controlling will be realised. Micro-EDM is one of the most effective micro machining technology and it has become the research hot topic in recent years. Being constrained by the size effect, breakthrough in the controlling of precision in shape and size and quality of finished surface has not been made. The practical application of micro-EDM has not been realized due to the restraint of the size effect. There are profound significances to do research on the size effects in micro-EDM. It is helpful to reveal the influence mechanism of the size effect, control the accurancy of Micro-EDM effectively and promote the application of micro-EDM in practice. The bold changes in micro-EDM technology can be brought about due to the successive research of the size effect in micro-EDM. There is a great deal of economic and social benefits.

提出微细电火花加工过程中的微尺度效应。建立单脉冲火花放电的非傅里叶热传导模型，深入研究微尺度放电加工条件下的脉冲式非平衡态热传导过程，揭示微细电火花加工的尺度效应形成原因；建立完整的微细电火花加工过程中的尺度效应理论；分析各加工工艺参数和材料微结构性能与尺度效应之间的关系，研究尺度效应对加工工件形状尺寸精度和表面光洁度影响的内在规律；探索有效控制被加工件尺寸精度和表面质量的方法，实现对微细电火花加工技术的精确控制。 微细电火花加工技术是十分有效的微细加工技术，成为近几年研究热点。由于受尺度效应的制约，加工工件的形状尺寸精度和表面质量的控制一直未取得突破，严重制约着微细电火花技术的实际应用。研究微细电火花加工的微尺度效应，对于揭示其影响机理，有效控制放电加工精度，促进该加工技术实际应用具有深远的意义。其研究开发成功将引起微细电火花加工技术的巨大变革,经济和社会效益显著。

微细电火花加工技术可以用于任何导电材料的加工而不受材料强度、硬度等力学性能的影响，特别适合于难加工材料、低刚度和薄壁工件、以及微细轴、微孔、复杂微型三维结构的加工。然而，由于微小工具电极、极小放电能以及极短放电时间的影响，微细电火花加工性能与传统的宏观电火花加工存在着较大差异, 表现出明显的尺度效应。由于尺度效应的影响，许多在宏观电火花加工中没有显著影响的因素在微细电火花加工中不能再被忽略。因此，揭示微细电火花加工中尺度效应的影响规律和作用机理有助于优化微细电火花加工工艺，使加工效率、加工精度和表面质量得以提高。研究工作及重要结果包括：（1）研究明晰了微尺度条件下的电火花加工尺度效应机理；（2）研究理清了微尺度放电条件下的放电通道特性；（3）研究建立了微尺度条件下热传导模型，探索出了微尺度条件下微细电火花加工中的能量分配规律；（4）研究发现了材料微观结构尺度、电极尺寸和形状对微细电火花加工性能的影响规律；（5）研究提出了微细电火花加工中的尺度效应有效评估方法及精度控制理论。研究成果为微细电火花加工技术及机理进一步的研究以及实际推广应用打下了基础。共发表学术论文22篇，其中SCI收录17篇，EI收录2篇，培养博士研究生3人，硕士研究4人。