电火花加工技术进展.ppt

电火花加工技术的最新进展——“特种加工”课程讲座之一江开勇
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1 微细电火花加工用电极制造
一、微细电火花加工

日本的Hideki Takezawa等人在实验中发现了用单脉冲放电可以形成针状电极的现象。在放电电流为30~50A，单脉冲放电时间为几百微秒的加工条件下，单脉冲放电能够在瞬间把直径Ø100µm的钨电极加工成Ø20~40µm的针状电极。图1是在Ø100µm钨电极上加工出的Ø35µm的针状电极，电极尖部的直径大约为Ø100nm。这种方法简单、便捷、效率极高。
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用反拷法加工微细陈列电极

日本京都工业大学的研究人员与松下电器分别研究了利用反拷法来陈列微细电极的方法。其原理就是首先利用WEDG法制作出单根微细电极，然后在中间工具电极板上加工出阵列孔，再利用具有阵列孔的中间工具电极对最终电极进行反拷加工，从而生成高质量的微细陈列电极。图2为利用这种方法加工出来的微细陈列电极和利用微细陈列电极加工的微细陈列孔。由于可以利用中间工具电极的较小孔深加工出长径比高得多的微细圆柱电极陈列，因此这种方法所制作出来的电极陈列可以用于多次加工。
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原位孔微细电火花磨削法

日本的Minoru Yamazaki等人提出了利用圆柱电极自钻的原位孔制作微细圆柱电极的加工方法，其原理如图3所示。首先，将圆柱电极作为电火花加工的负极，在板状工件上利用火花放电加工出一个孔，然后电极返回到加工前的初始位置，将电极轴线相对于已加工出的孔中心偏离一定距离。改变圆柱电极和工件的极性，对回转的圆柱工具电极进行电火花反拷加工。如果利用过进给放电间隙就能加工出任意直径的圆柱微细电极。这种方法的优点是不用附加任何工具电极制备装置，简单易行；具有较高的加工效率、尺寸精度，形状重复精度容易保证。
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用LIGA制作微细电极
利用成形法（Sinking EDM）加工微细结构零件时遇到的最大难题是复杂形状的电极制作。特别是微细结构很难用传统的机械加工或电加工方式实现。为了解决这一问题，松下电器的Takahata与美国威斯康星大学的 Gianchandani研究了利用LIGA技术制造复杂微细结构电极的方法。采用这一方法可以获得极其精细的微细结构和极高加工精度、很高深度比的电极，而且可以一次制作出大量重复精度很高的微细电极。图6是用LIGA技术制作出的复杂结构微电极陈列及其细部。由图可知，制成的铜电极截面和侧壁质量都非常高，重复精度非常好。
图7所示为利用上述微细电极阵列一次套料加工出多个复杂结构微细零件。这些零件的材料是WC-Co硬质合金。，并用其加工出陈列孔。
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LIGA和UV-LIGA
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曝光光源
照射
刻蚀
电铸
结构
感光胶
金属
曝光光源
掩模版
金属器件
SU-8胶
基底
光刻
去胶
电铸
显影
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