電火花“微系統(tǒng)”加工技術(shù)解析

在微系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域中的產(chǎn)品開(kāi)發(fā)需要多種微技術(shù)的共同發(fā)展。例如需要微型機(jī)械零件、微型光學(xué)零件和微型電子部件的共同努力才能完成。微型的數(shù)字?jǐn)z像機(jī)就需要上述各個(gè)微型技術(shù)的通力合作。微型技術(shù)領(lǐng)域中產(chǎn)品需求量的增加也帶動(dòng)了微型機(jī)械產(chǎn)品需求量的增加，從而對(duì)機(jī)械產(chǎn)品的生產(chǎn)加工提出了更高的要求。因此，微型產(chǎn)品生產(chǎn)工藝、微型結(jié)構(gòu)件的生產(chǎn)制造和微型部件的研制開(kāi)發(fā)是急待增強(qiáng)的新領(lǐng)域。

高硬度微型零件的機(jī)械加工，因微型結(jié)構(gòu)件有限的可加工性、*的精度和很小的制造公差，所以是一項(xiàng)非常困難的加工任務(wù)。在工業(yè)化大批量生產(chǎn)中，微型結(jié)構(gòu)件zui主要的生產(chǎn)工藝方法是輥壓、微壓鑄、熱沖壓等等。在高耐磨微型零件結(jié)構(gòu)的加工中，除了磨削和激光切削方法以外，電火花腐蝕加工也是一種可行的微型結(jié)構(gòu)件加工工藝。在電火花腐蝕加工中，利用微型成型電極的電火花腐蝕加工和微型線切割加工，由于其工藝方法在微型系統(tǒng)機(jī)械零部件、結(jié)構(gòu)件加工中的特性而得到廣泛應(yīng)用。這兩種加工工藝方法與被加工工件材料的性質(zhì)無(wú)關(guān)，不受工件材料的影響，并且?guī)缀醪划a(chǎn)生切削力，因此可以生產(chǎn)加工出非常小的結(jié)構(gòu)件。

微電火花腐蝕加工的概念（縮寫(xiě)為μ－EDM）表示的是利用電火花腐蝕加工的方法生產(chǎn)加工微型工件和微型結(jié)構(gòu)件，它是機(jī)械加工中電火花腐蝕加工在微型加工領(lǐng)域中的一種應(yīng)用。在微電火花腐蝕加工中，被加工工件的輪廓尺寸明顯的小于1mm。微電火花腐蝕加工與傳統(tǒng)電火花腐蝕加工的區(qū)別首先是非常小的電極，除此以外就是與微型工件、微型結(jié)構(gòu)件電火花加工相適應(yīng)的電氣參數(shù)和生產(chǎn)工藝參數(shù)。由于微型工件的體積和尺寸非常小，所有的加工工藝參數(shù)都不能超過(guò)工件熱負(fù)荷極限的限制。這就是說(shuō)：要減少放電電能，減少電流密度。

現(xiàn)代化的電火花腐蝕加工設(shè)備除了配備有電流可調(diào)的標(biāo)準(zhǔn)電機(jī)，可進(jìn)行大功率的電火花腐蝕加工以外，還附加了張馳振蕩器，可用于微電火花腐蝕加工和表面精密加工。這種電容式的微型振蕩器可以根據(jù)電氣傳導(dǎo)距離的放電電容量、分布電容，產(chǎn)生很小的放電能量。zui小為0.1μJ/每個(gè)放電過(guò)程；zui小的工作電流0.1A；zui短的放電持續(xù)時(shí)間為50ns ；以及放電頻率達(dá)到10 MHZ。它可實(shí)現(xiàn)的zui小電火花間距達(dá)15μm。目前，利用微電火花腐蝕加工工藝可以達(dá)到的zui小結(jié)構(gòu)尺寸約為20μm，日本的研究人員已經(jīng)成功的在厚度為10μm的鋼質(zhì)薄片上利用微電火花腐蝕加工工藝加工出了直徑為5μm的孔。在加工這種孔時(shí)，他們充分控制了電氣導(dǎo)線和夾具系統(tǒng)在電火花腐蝕時(shí)的放電電容，使它小于10 pF。在微電火花腐蝕加工中，機(jī)床只允許有非常小的放電電容，例如利用陶瓷夾具，屏蔽了的電氣導(dǎo)線，來(lái)減少機(jī)床系統(tǒng)的放電電容；電容和電路板等，也應(yīng)嚴(yán)格在空間上與加工電極分割開(kāi)來(lái)。