微细电火花加工中的放电能量分布研究

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作者 姜东升 刘庆玉 +1 位作者 陈志恒 姜芙林 《青岛理工大学学报》 CAS 2024年第4期139-145,共7页

微细电火花加工技术已经广泛应用于精密制造领域,然而由于尺度效应的存在,其加工机理特别复杂,对于放电蚀除过程中的放电能量分布尚未明确。开展了微细电火花单脉冲放电实验,并考虑到熔化潜热和汽化潜热的影响,对传统的电热模型进行了修... 微细电火花加工技术已经广泛应用于精密制造领域,然而由于尺度效应的存在,其加工机理特别复杂,对于放电蚀除过程中的放电能量分布尚未明确。开展了微细电火花单脉冲放电实验,并考虑到熔化潜热和汽化潜热的影响,对传统的电热模型进行了修正,基于微细电火花的放电持续时间,计算了分布到工件中的能量分布比。结果发现,由于放电初期有相当一部分的放电能消耗于放电通道的形成,所以传入工件中的能量分数随着放电持续时间的增加而增大,在放电持续时间0.63~20.5μs时,分布到工件上的放电能量分数为7.1%~16.3%。伴随着放电持续时间的持续增加放电等离子体通道半径将会一定程度增大,放电等离子体通道半径随放电持续时间的变化范围是5.9~23.2μm。 展开更多

关键词 微细电火花加工 能量分布 放电等离子体通道半径 放电持续时间

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微细电火花加工脉冲电源及其脉冲控制技术 被引量：16

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作者 蒋毅 赵万生 +1 位作者 顾琳 康小明 《上海交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第11期1684-1689,1694,共7页

为了提高微细电火花加工效率,通过分析微细电火花加工特点,改进了主放电回路,设计了一种基于现场可编程门阵列(FPGA)的微细电火花加工脉冲电源.该电源集成了放电状态检测功能,能够判断每一个脉冲的放电状态,并及时切断有害脉冲.设计了... 为了提高微细电火花加工效率,通过分析微细电火花加工特点,改进了主放电回路,设计了一种基于现场可编程门阵列(FPGA)的微细电火花加工脉冲电源.该电源集成了放电状态检测功能,能够判断每一个脉冲的放电状态,并及时切断有害脉冲.设计了应用于微细电火花加工的清扫脉冲回路,可在极间加载高能量窄脉宽的清扫脉冲,以清除积聚在极间的加工屑.利用该电源在桌面式微细电火花加工机床上进行了微细深孔加工实验和微细孔极限加工实验,取得了较好的加工效果. 展开更多

关键词 微细电火花加工 脉冲电源 清扫脉冲 深小孔

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微细电火花加工装置及其控制技术 被引量：8

3

作者 张勇 张广玉 +2 位作者 王振龙 李志勇 赵万生 《上海交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第1期78-82,86,共6页

设计开发出了具有四轴三联动的微细电火花加工装置.针对该装置,对微细电极的制作控制技术、成型加工的伺服控制和微三维结构加工过程中电极损耗的补偿控制等进行了深入研究.在充分分析伺服机构性能的基础上,提出针对不同加工目的采用不... 设计开发出了具有四轴三联动的微细电火花加工装置.针对该装置,对微细电极的制作控制技术、成型加工的伺服控制和微三维结构加工过程中电极损耗的补偿控制等进行了深入研究.在充分分析伺服机构性能的基础上,提出针对不同加工目的采用不同的伺服控制策略,不仅解决了伺服机构在微位移进给过程中存在的爬行问题,同时也较好地解决了电极制作过程中存在的伺服振荡问题;对电极损耗的补偿控制技术进行了深入的研究,进而提出了电极损耗的在线补偿策略,该补偿策略作为微细电火花加工控制系统的一个组成部分,使电极损耗的补偿与微细铣削加工的CAD/CAM系统分开,大大提高了微细电火花进行三维微结构加工的实用性.实验加工出最小直径为6μm的微细轴以及最小直径为10μm微细孔,并实现了外径为4 mm、具有24个叶片的微型涡轮盘以及直径为150μm微小半球的加工. 展开更多

关键词 微细电火花加工 伺服控制策略 电极损耗补偿 微结构

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集肤效应对微细电火花加工的影响 被引量：7

4

作者 刘宇 赵福令 +2 位作者 王元刚 王津 黄博 《大连理工大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第3期362-367,共6页

针对微细电火花加工中常用的高频脉冲电源,引入集肤效应的概念,并用电磁场理论对其在微细电火花加工中的存在性加以证明.对集肤效应影响下的微细电火花加工过程进行了理论分析,总结了电场强度与电流密度的非均匀分布导致电火花放电点位... 针对微细电火花加工中常用的高频脉冲电源,引入集肤效应的概念,并用电磁场理论对其在微细电火花加工中的存在性加以证明.对集肤效应影响下的微细电火花加工过程进行了理论分析,总结了电场强度与电流密度的非均匀分布导致电火花放电点位置的变化规律,分析并实验研究了考虑集肤效应作用的工具电极的损耗形式,认为集肤效应导致的放电能量分布差异是微细电火花加工中微细电极损耗严重的又一重要原因. 展开更多

关键词 微细电火花加工 集肤效应 电极损耗 电场强度

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微细电火花加工的底面轮廓模型及定长补偿方法 被引量：15

5

作者 裴景玉 邓容 胡德金 《上海交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第1期42-46,共5页

针对三维金属微细结构的微细电火花加工,应用等损耗理论,采用分层加工方法建立了单道加工时底面形状随电极损耗变化的轮廓模型.在此基础上,提出定长补偿的方法,给出了补偿长度计算公式,并对底面轮廓模型以及定长补偿方法进行仿真分析.... 针对三维金属微细结构的微细电火花加工,应用等损耗理论,采用分层加工方法建立了单道加工时底面形状随电极损耗变化的轮廓模型.在此基础上,提出定长补偿的方法,给出了补偿长度计算公式,并对底面轮廓模型以及定长补偿方法进行仿真分析.实验测定了微细条件下钨打钢的相对体积损耗比,进行了无补偿和定长补偿的实验加工.仿真及实验结果表明:无补偿时底面轮廓呈指数曲线,与实验结果相吻合;定长补偿方法加工的底面轮廓为恒定的波动曲线;随着补偿精度增加,底面轮廓的波动范围增大;在符合端面损耗理论的范围内,分层厚度越大,加工的相对误差越小.所提出的定长补偿方法提高了加工尺寸精度和形状精度. 展开更多

关键词 电火花加工 微细电火花加工 底面轮廓 补偿

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微细电火花加工的关键技术分析 被引量：15

6

作者 李文卓 赵万生 于云霞 《石油大学学报（自然科学版）》 EI CSCD 北大核心 2002年第3期65-68,共4页

微细电火花加工方面的几项关键技术包括微小进给装置、微细电极的制备、微小能量加工电源、与其他技术组合的新型加工技术和微细电火花加工过程控制技术。比较了微小进给装置与传统的进给伺服系统的结构特点 ,并对各项微细电火花技术的... 微细电火花加工方面的几项关键技术包括微小进给装置、微细电极的制备、微小能量加工电源、与其他技术组合的新型加工技术和微细电火花加工过程控制技术。比较了微小进给装置与传统的进给伺服系统的结构特点 ,并对各项微细电火花技术的技术特点进行了详细分析。微小进给装置的传动精度及系统的频响较高 ;微细电极的制备技术解决了圆柱、圆锥、螺纹等不同形状的电极或微小零件的制备及对硬质合金、聚晶金刚石等超硬材料的加工问题 ;可控RC脉冲电源技术易于调整脉冲能量 ,避免发生电弧性脉冲放电现象 ;微细电火花加工可与超声加工、电铸加工等技术组合形成各种复合加工技术 ;模糊控制技术可用于控制电火花加工过程。 展开更多

关键词 微细电火花加工 微型进给装置 微能脉冲电源 模糊控制 特种加工

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微细电火花加工MEMS器件技术关键分析 被引量：5

7

作者 明平美 胡洋洋 朱健 《微纳电子技术》 CAS 2005年第4期157-163,194,共8页

微细电火花加工作为一种低成本、高材料选择度的柔性非接触式加工技术,在微加工中具有独特的工艺优势。本文研究分析了利用微细电火花加工技术制造MEMS微结构、微器件的技术关键及其解决思路。

关键词 微细电火花加工 微机电系统 微结构 微器件

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UV-LIGA与微细电火花加工组合制造微细电解阵列电极 被引量：2

8

作者 胡洋洋 朱荻 +2 位作者 李寒松 曾永彬 明平美 《东南大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第1期106-110,共5页

采用UV-LIGA与微细电火花加工组合技术制造大长径比微细阵列电极.先通过UV-LI-GA技术制作微细群孔工具电极,然后通过电火花套料加工制作大长径比微细阵列电极.选取优化的工艺参数:前烘110℃保持12h;三步后烘50℃保持5min、70℃保持10min... 采用UV-LIGA与微细电火花加工组合技术制造大长径比微细阵列电极.先通过UV-LI-GA技术制作微细群孔工具电极,然后通过电火花套料加工制作大长径比微细阵列电极.选取优化的工艺参数:前烘110℃保持12h;三步后烘50℃保持5min、70℃保持10min、90℃保持30min;采用谐振式电火花电源,电压200V、峰值电流1.5A、脉宽3.2μs、脉间6.4μs、放电间隙12μm等,制备了直径85μm、长1.5mm,长径比达17.65的微细阵列电极.最后用制作出的微细阵列电极作为工具电极进行微细电解加工实验,在120μm厚不锈钢板上电解加工出直径150μm、形状均匀的微细阵列群孔结构.实验证明:UV-LIGA与微细电加工组合制造技术是一种可行的制作高深宽比微结构的方法;利用微细阵列电极进行电解加工,能实现高效和高精度加工. 展开更多

关键词 UV-LIGA 微细电火花加工 微细电解加工 组合加工

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半导体硅材料微细电火花加工技术 被引量：1

9

作者 张勇 张广玉 +1 位作者 王振龙 赵万生 《哈尔滨工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第11期1736-1740,共5页

为了拓展微细电火花加工技术的应用领域,开展了半导体硅材料的微细电火花加工技术研究,从硅材料的抗腐蚀系数、掺杂浓度、掺杂类型以及硅材料的晶向特性等几方面对硅材料的微细电火花加工性能进行研究;在自主开发的微细电火花加工机床... 为了拓展微细电火花加工技术的应用领域,开展了半导体硅材料的微细电火花加工技术研究,从硅材料的抗腐蚀系数、掺杂浓度、掺杂类型以及硅材料的晶向特性等几方面对硅材料的微细电火花加工性能进行研究;在自主开发的微细电火花加工机床上进行了大量工艺实验,研究了不同加工规准下不同掺杂类型硅材料的微细电火花加工工艺规律,并与加工不锈钢材料的工艺规律进行对比分析;阐述了不同工作液类型对硅材料加工后性能的影响;在此基础上进行硅材料的微结构加工实验,给出加工实例.在N型硅和P型硅上分别加工出了最窄梁宽为23μm和12μm的微细梁,并在P型硅上实现了直径为0.15 mm的微半球以及外环直径为4mm,具有24个微型叶片的微型涡轮盘的加工. 展开更多

关键词 微细电火花加工 硅材料 微细梁 微结构

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微细电火花加工微孔时加工作用力影响 被引量：2

10

作者 李剑忠 张余升 +1 位作者 栾纪杰 余祖元 《大连理工大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第1期35-39,共5页

在用微细电火花加工大深径比微孔的过程中发现,相同加工条件下工具电极越长则加工孔径越大.为了解释这一现象,采用经典Bernoulli-Euler杆件理论,针对加工作用力对电极变形影响的3种情况,对工具电极的变形量进行了求解,结果表明计算值与... 在用微细电火花加工大深径比微孔的过程中发现,相同加工条件下工具电极越长则加工孔径越大.为了解释这一现象,采用经典Bernoulli-Euler杆件理论,针对加工作用力对电极变形影响的3种情况,对工具电极的变形量进行了求解,结果表明计算值与实验结果非常接近,从理论上揭示了加工作用力对微孔加工过程的影响.加工中随电极长度的增加,加工作用力使其弯曲变形随之增大,从而导致同一直径的电极在长度不同时加工出的孔径不等. 展开更多

关键词 微细电火花加工 微孔 加工作用力 理论模型

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微细电火花加工机床微进给机构的分析 被引量：1

11

作者 甘真玮 李文卓 李玉坤 《中国石油大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第3期85-88,共4页

微进给机构是微细电火花机床最重要的组成部分之一。运用直接耦合的方法,在ANSYS软件环境下,对微细电火花机床的微伺服系统中的高频响微进给机构进行了结构的静态分析和模态分析,得到该压电微进给机构的固有频率和振型以及在电压激励下... 微进给机构是微细电火花机床最重要的组成部分之一。运用直接耦合的方法,在ANSYS软件环境下,对微细电火花机床的微伺服系统中的高频响微进给机构进行了结构的静态分析和模态分析,得到该压电微进给机构的固有频率和振型以及在电压激励下的最大变形量,并据此设计加工出微进给机构。结果表明,所设计的微进给机构具有很高的固有频率,可以实现高精度、高频响进给,满足了微细电火花加工的要求。采用所设计的微进给机构进行的微细电火花加工获得了非常好的效果,加工效率大大提高,加工质量明显改善。 展开更多

关键词 微细电火花加工 微进给机构 有限元分析 直接耦合场

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微细电火花加工放电状态特性及其识别方法 被引量：5

12

作者 刘晓萌 白基成 《航空制造技术》 2017年第14期37-43,共7页

微细电火花加工放电状态的准确识别是高精度、高效率加工的重要保证,但是微细电火花加工脉冲能量小、放电频率高、随机性强的特点严重影响了放电状态的识别精度。针对此问题,对微细电火花加工放电状态特性进行了研究,分析各放电状态产... 微细电火花加工放电状态的准确识别是高精度、高效率加工的重要保证,但是微细电火花加工脉冲能量小、放电频率高、随机性强的特点严重影响了放电状态的识别精度。针对此问题,对微细电火花加工放电状态特性进行了研究,分析各放电状态产生的原因,同时根据各放电状态特性的不同对放电状态进行识别,通过设置间隙电压阈值、间隙电流阈值和频谱阈值的方法,实现了开路状态、火花放电状态、稳定电弧状态、短路状态以及脉冲间隔的准确有效识别,从而为高精度加工提供依据。 展开更多

关键词 微细电火花加工 伏安特性 频率特性 放电状态识别

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复杂形状零件的微细电火花加工 被引量：3

13

作者 邹丽芸 杨大勇 +1 位作者 吴洪波 伏金娟 《航空制造技术》 2006年第1期78-80,94,共4页

介绍了将LIGA技术与微细电火花加工技术相结合来实现复杂形状微细结构的加工;初步探讨了复杂形状微细结构的加工工艺,获得了优化参数,试制出典型的复杂微细形状构件。

关键词 微细电火花加工 复杂形状微细结构电极 LIGA技术 加工工艺

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高精度三维微结构微细电火花加工系统研究

14

作者 林海波 杨国哲 《压电与声光》 CAS CSCD 北大核心 2015年第3期526-528,532,共4页

针对微细电火花加工技术的特点,开发、研制了高精度三维微结构加工的细电火花设备,主要介绍了该装置的结构和数字比例、积分和微分(PID)结合双向静差补偿的控制方法,实现放电间隙与放电状态的自适应调节,并利用该装置进行了平台性能的... 针对微细电火花加工技术的特点,开发、研制了高精度三维微结构加工的细电火花设备,主要介绍了该装置的结构和数字比例、积分和微分(PID)结合双向静差补偿的控制方法,实现放电间隙与放电状态的自适应调节,并利用该装置进行了平台性能的试验研究,试验结果表明该加工技术响应时间快、平稳、超低速和超高分辨率、加工效率较高,可实现平台在100 mm行程内达到亚微米级精度,最低速度为0.1μm/s,闭环最小步进量为100nm,可满足微细电火花加工的要求。 展开更多

关键词 微细电火花加工 超精密 压电陶瓷电动机 自适应调节 双向静差补偿

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微细电火花加工用宏微驱动系统

15

作者 于云霞 《航空制造技术》 北大核心 2003年第10期49-52,共4页

研制了一种宏微电极伺服驱动系统 ,并对系统性能进行了测试。该系统由压电陶瓷与步进电机组合而成 ,能实现电极的高性能伺服 ,并可实现振动式进给 ,以利于蚀除产物的排出 。

关键词 微细电火花加工 宏微驱动系统 伺服进给系统 结构 性能测试

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电极摇动对微细电火花加工微孔深径比的影响 被引量：5

16

作者 朱应宝 余祖元 +2 位作者 李剑中 郭学杰 殷国强 《航空制造技术》 2017年第3期56-61,共6页

微细电火花具备加工任何导电材料和大深径比微孔的能力。但是随着孔深度的增加,气泡和加工屑很难排出孔外,导致频繁的非正常放电,从而使得电火花常规放电状态下微孔的深径比有限,然而电极摇动可以为电火花狭小放电间隙提供一个非均匀的... 微细电火花具备加工任何导电材料和大深径比微孔的能力。但是随着孔深度的增加,气泡和加工屑很难排出孔外,导致频繁的非正常放电,从而使得电火花常规放电状态下微孔的深径比有限,然而电极摇动可以为电火花狭小放电间隙提供一个非均匀的流场,提高了排屑能力,这有助于提高微孔的深径比。着重研究微孔加工在去离子水和油两种介质下,电极摇动参数和电参数对微孔深径比的影响。试验结果表明:电火花常规放电状态下微孔的深径比随着摇动半径和电容的增加而增加,摇动速度对微孔深径比则没有明显的影响,这为实际生产中加工大深径比微孔提供了参考依据。 展开更多

关键词 微细电火花加工 电极摇动 深径比 摇动半径 摇动速度

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典型微结构的微细电火花加工工艺研究及工程应用 被引量：4

17

作者 张扬 陈济轮 +3 位作者 李森 张昆 钟晓红 马宁 《航天制造技术》 2013年第5期1-4,共4页

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... 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。 展开更多

关键词 微细电火花加工 微细轴 微细孔阵 微三维结构

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超声辅助等离子体中微细电火花加工技术研究 被引量：3

18

作者 张从阳 邹日貌 余祖元 《航空制造技术》 2019年第11期32-38,共7页

冷等离子体射流中微细电火花加工在一定程度上获得了比纯气体介质中更好的加工性能。然而由于放电脉冲能量小,造成放电间隙小,使得电蚀产物排出困难,短路、拉弧等不正常放电现象仍然频繁发生,严重影响了加工的质量和稳定性。为此,提出... 冷等离子体射流中微细电火花加工在一定程度上获得了比纯气体介质中更好的加工性能。然而由于放电脉冲能量小,造成放电间隙小,使得电蚀产物排出困难,短路、拉弧等不正常放电现象仍然频繁发生,严重影响了加工的质量和稳定性。为此,提出在工件上施加超声振动的方法以改善冷等离子体射流中微细电火花加工过程的稳定性,并探究其加工特性。针对电火花加工的击穿距离、材料去除率、表面粗糙度以及工具电极相对损耗率等工艺指标,进行了工艺试验。试验结果表明:工件施加超声振动以后,熔融的电蚀产物更容易从工件表面剥离;当以冷等离子体和压缩空气混合射流为加工介质时,超声辅助等离子体中微细电火花加工性能得以明显改善,材料去除率提高13%,表面粗糙度降低19%,电极相对损耗率降低13%。 展开更多

关键词 超声振动 微细电火花加工 击穿距离 冷等离子体射流 混合射流

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基于集成正交实验与CNN方法的微细电火花微孔加工精度 被引量：1

19

作者 莫远东 王雅芝 +1 位作者 黄舒琦 钟佳俊 《工程科学与技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第4期261-272,共12页

针对改善微细电火花微孔加工精度问题,提出一种集成正交试验与卷积神经网络的方法。首先,利用正交试验研究进给速度、主轴转速、脉冲占空比和脉冲频率4个因素对微细电火花加工H62黄铜微孔入口过切(En-OV)、出口过切(ExOV)和锥度(TA)的... 针对改善微细电火花微孔加工精度问题,提出一种集成正交试验与卷积神经网络的方法。首先,利用正交试验研究进给速度、主轴转速、脉冲占空比和脉冲频率4个因素对微细电火花加工H62黄铜微孔入口过切(En-OV)、出口过切(ExOV)和锥度(TA)的影响规律及其最优加工工艺参数。然后,采用基于PyTorch框架的卷积神经网络对试验结果进行预测。结果表明:对于微孔加工入口过切,各因素按影响程度由高到低依次为脉冲占空比、脉冲频率、进给速度和主轴转速;对于微孔加工出口过切,各因素按影响程度由高到低依次为进给速度、主轴转速、脉冲占空比和脉冲频率;对于微孔加工锥度,各因素按影响程度由高到低依次为进给速度、脉冲占空比、主轴转速和脉冲频率。综合考虑并分析各因素之间关系,通过验证实验得到微孔加工精度最优组合参数:进给速度为0.02mm/s、主轴转速为1000r/min、脉冲占空比为60%、脉冲频率为3000Hz。微孔加工入口过切、出口过切和锥度的预测值与试验真实值吻合程度较高,两者相对误差均小于12%。基于PyTorch框架的卷积神经网络(CNN)具有较高的预测准确性,满足实际生产加工需求,为微细电火花微孔加工精度预测研究提供了新方法,也为实际生产加工指导提供了依据。 展开更多

关键词 微细电火花加工 正交实验 卷积神经网络 H62黄铜 微孔

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钛合金深小孔的微细超声电火花加工技术 被引量：19

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作者 王振龙 迟关心 +1 位作者 狄士春 赵万生 《兵工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2000年第4期346-349,共4页

本文分析了钛合金深小孔加工的技术难点 ,研究了超声振动在深小孔电火花加工中的作用机理 ,并据此研制出了四轴联动微细超声电火花加工机床。在所研制的机床上 ,成功地在 TC4钛合金上加工出了直径为 Φ0 .2 mm,深径比为 1 5的深小孔。

关键词 钛合金 深小孔 超声振动 微细电火花加工

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