典型微结构的微细电火花加工工艺研究及工程应用

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1、综述航天制造技术综述典型微结构的微细电火花加工工艺研究及工程应用张扬陈济轮李森张昆钟晓红马宁（首都航天机械公司，北京100076）摘要：综述了微细电火花加工技术在精密复杂微细结构关键零部件的研制中所发挥的作用，主要研究了典型微结构的微细电火花加工工艺及工程应用，重点分析了微细电火花加工技术在工程领域的典型应用——微细工具电极/轴、微细孔阵、微三维拉瓦尔式结构，并给出其基于工程化应用的工艺关键。关键词：微细电火花加工；微细轴；微细孔阵；微三维结构TechnicalResearchandEngineeringApplic

2、ationofTypicalMicro-structureProducedbyMEDMZhangYangChenJilunLiSenZhangKunZhongXiaohongMaNing(CapitalAerospaceMachineryCompany,Beijing100076)Abstract：ThispaperreviewstheimportanceofMEDMintheresearchofsophisticatedmicrostructuresofkeycomponents.Itisfocusedonengi

3、neeringapplicationoftypicalmicro-structureproducedbyMEDM,andanalysesitstypicalapplicationinengineeringfield,i.e.micro-electrode/shaft,micro-holearrays,micro-3DLAVALstructure.Besides,thekeystepoftheprocessbasedonengineeringapplicationisprovided.Keywords：MEDM；mic

4、ro-shaft；micro-holearrays；micro-3Dstructure1引言发动机燃料推进系统的微小喷管、微小喷嘴、喷注器等均大量采用了微三维拉瓦尔式异型面结构以与传统的加工方法相比，微细电火花加工技术及直径范围Φ100～300µm的高精度微小孔结构。微细（MEDM）具有非接触、可操控性强、与材料硬度和电火花加工被认为是这类高精度微小三维型面和微强度无关、无切削力等优点，特别适合于机械切削加小孔的可靠加工方法，应用前景广阔。空间技术高速工难以胜任的高硬度、高强度、高熔点、高韧性、高发展的今天，精密化、

5、微细化加工技术更多地应用于脆性等难加工金属材料的高精度微细加工。在微三维空间飞行器的制造，微细电火花加工技术是难加工材[1]结构、微细轴和微细孔加工方面具有其它加工方法难料精密微小结构研制的关键技术之一。以比拟的优势，具有强大的微尺度制造能力，因此在国内外航空航天、仪器仪表、生物技术、微型机械等2工艺研究及工程应用领域得到广泛应用。尤其在发动机关键部件难加工材料的微小型喷嘴、推力室喷注器、微小涡流器等微小微米级电火花微细加工在微轴、微孔及微三维结三维结构的高精度加工研制中，更是不可替代的加工构制造，尤其是对难加工材料

6、、难加工部位成形方面技术，并发挥了至关重要的作用。具有相当大的优势，受到世界各国高度重视，发展非作者简介：张扬（1984-），工程师，机械工程及自动化专业；研究方向：难加工材料精密微细电火花加工技术。收稿日期：2013-02-191综述2013年10月第5期常迅速。国外已进入实用化阶段,国内大多数研究只像常规方法那样装夹或二次装夹工具电极。要得到几[2]停留在实验室阶段，未真正转入实际应用。以微细十微米至几百微米量级的微小结构或微小孔，就必须[3]工具电极/轴、微细孔阵、微三维拉瓦尔式异型面结制备更微细、更精密的工具

7、电极。同时，大的工具构高精度制造（公差一般要求≤10μm）为典型代表的电极长径比是实现微细工具电极连续送进与电极损微细电火花加工技术的工程化应用需求迫切。耗自动补偿技术的必要前提。2.1高精度、大长径比微细工具电极/轴图1是采用块电极电火花径向/倾角进给磨削法[4]微细工具电极/轴是指直径在Φ0.2mm以内的细（BEDG）、刃口电极电火花磨削法（EEDG）制作长工具电极/轴。微细轴可作为仪器仪表的特殊探头、的微细工具电极/轴CCD机器视觉显微系统放大检测微小功能零部件及其他精密机械零件。因为微小结构及阶梯电极反拷实况

8、照片。图1a是纯钨（钨含量或微小孔的尺寸微小，微细电火花加工所用的工具电≥99.96%）阶梯电极，其最下端阶梯电极直径为极/轴尺寸就更加微小，因此实际加工过程中，不可能Φ0.0715mm，长径比为39。aΦ0.0715mm微细加工阶梯电极（200×）bΦ0.0317mm微细轴（200×）c阶梯电极反拷实况照片（3000r/min）d120°锥电