《微细密集型腔电火花加工技术与装备的研究》

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项目围绕微细阵列群孔、密集型腔电火花加工工艺和加工装备中所涉及的关键技术及重大难题,通过近10年的创新研究和技术积累,在脉冲电源、放电状态检测、微细电极制造、电极损耗测试与补偿、装备集成等方面实现了重大技术突破,成功研制出具有自主知识产权的微细阵列群孔、密集型腔的电火花加工装备,并成功实现产业化应用。

项目体现技术发明的创新成果如下:

1. 发明的微能多模式高频脉冲电源具有电参数大范围可调、加工模式可选、最小脉宽脉间可达80纳秒的特点,实现了微细工具电极和阵列群孔、密集型腔的粗、中、精加工,使加工效率和加工精度大大提高;

2. 提出浮动阈值放电状态检测技术,解决了传统检测技术无法对非矩形电流放电波形进行准确检测的难题,提高了间隙放电状态的在线实时检测精度;

3. 提出长短路脉宽调制和长空载脉宽调制的单个放电脉冲能量调制控制技术及等能量控制方法,减小了短路电流和电解电流,改善了间隙放电状态,提高了脉冲电源的能量利用率;

4. 提出并设计了具有主动供丝的线电极磨削装置,该线电极磨削装置实现了电极丝的恒速、恒张力控制,减小了电极丝的波动,采用块电极磨削和线电极磨削相结合的加工方法成功地实现了长径比大于20的微细电极的在线制备;

5. 提出单孔加工定量补偿和分组检测变量补偿的电极损耗补偿方法,利用该方法成功地加工出160组、每组256个阵列孔、孔径小于50μm、孔径偏差小于2μm的微喷阵列孔部件;

6. 研发出集电极在线制备、电极损耗在线测量与补偿、微细阵列群孔和密集型腔加工于一体的数控电火花加工集成装备,实现了微细阵列群孔和微细密集型腔的高效高精度加工。

项目已获授权国家专利9项,发表学术论文30余篇。项目总体技术处于国内领先水平,加工指标达到国际领先水平,所加工微细阵列群孔满足微喷部件的工业化应用需求,已实现了小批量生产示范应用。 项目中的多项关键技术已成功应用于电火花线切割加工机床、电火花成形加工机床、电火花小孔加工机床中,提高了产品的加工精度和加工效率,促进了产品的更新换代,近三年应用创收新增销售额4026万元,新增利税394万元。该项目的实施可向社会提供微细阵列群孔、密集型腔电火花加工装备,且加工性能可与国外具有先进水平的产品相媲美,对于打破国外对中国高端装备制造的技术垄断,增强中国数控机床产品的国际竞争力、填补国内空白具有重要的战略意义。

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