利用放电进行微细深孔加工0电表壳

利用放电进行微细深孔加工

利用放电进行微细深孔加工 2011年12月04日 来源： 研究背景最近，因为电子技术及机械技术等的进步，微传输(micron-order)的加工技术变得更形重要。特别是喷墨印刷喷嘴(inkjetprintnozzle)、光纤维(fiber)的连接器(connector)、引擎(engine)用喷嘴(nozzle)、纺系用喷嘴、医用机械、感测器部品等的高精度深孔加工更加重要。一般的微细放电加工，因为受到加工液游离出来的碳(carbon)或无法完全排出之加工屑等的影响，特别是以不钢为对象时，要进行孔径5倍以上深度的孔加工是非常困难的。本研究是以水为加工液，利用横方向的放电加工来进行不纲(SUS304)的深孔(深度为孔径的15倍以上)加工，进行实用可能性的检讨。加工原理1. 利用线割放电研削(WEDG)的电极加工进行深孔加工用电极的加工时，需要能保持一定长度之精度的轴。2. 以水为加工液加工加工液采用高纯度的水，不会生成碳及产生电解现象，同时保有绝缘性。3. 横方向放电加工为了使加工时的加工屑及气泡等有更佳的排出效果，采用水平的加工进行方向，同时在加工孔的入口附近沿着电极对加工液施加少许的压力。这种方式，可以随时供应新的纯水。4. 利用电磁力的共振加工的孔深愈深，则加工液的供给及加工屑的排出都为更加困难。使工作物振动，可以促进加工屑及气泡的排出。实验装置的概要

图1 装置的主要部份构造图

图1是加工装置的主要部份，图2则是纯水精制装置。加工装置除了具有水平面X轴及Z轴(主轴)的2个自由度外，主轴也可以旋转。X工作台(stage)上固定着wire导引(guide)及工作物装置台，在微细电极成形後，就直接移至孔加工。主轴在旋转电极的情形下，最多可传送3,5OOum。两轴都具有加工上必要的辅助传送机能、决定位置机能、以及接触感测机能。纯水精制装置则是利用含有离子交换树脂的环(loop)来获得导电率0.1uS/cm的纯水。再以80Oum内径的不纲注射筒用力将水注入电极间及其周边。加振器则是将25V的继电器(relay)分解，以电磁石为作动器(actuator)，将工作物装在上面(图3)。如图4所示，50Hz以上时振幅较小。只有在加工状态不安定时才进行。短路状态的恢复不良视为不安定状态。加工回路采用RC回路。

图2 纯水精制装置 图3 电磁力的振动器 图4 加振器的特性

实验结果电极加工以直径300um的钨丝为电极素材，加工电压=80V，在电容器(condenser)容量C=47PF进行端面加工、C=2,2OOpF进行侧面粗加工(加工直径120um、C=lOOpF进行侧面整修加工(加工直径75um)。极性上，wire为(-)被加工电极为(+)。整修加工直径75um、加工长度3,2OOum时，实质的全加工时间约为40分钟(长度/电极直径=40)孔加工加工电压=80V，在电容器容量C=lOOPf，以大约300Orpm来旋转电极。孔的深度在800um以上，放电状态不安定时，利用电磁力使工作物振动。极性上，电极为(-)、工作物为(+)。a. 加工的进行状况图5是孔加工时的电极传送量经时变化。A为末加振时，B为上述加振时的加工状况。

图5 直径75um电极传送量经时变化 图6 间隙和加振周波数的关系

b. 加工时间末振动时，如图5-A所示，加工深度到达800um时，放电状态不安定而无法贯通。即使能贯通，也需花费较多的时间。图5-B则是在放电状态不安定时，利用加振效果，可在大约15分钟贯穿1.5mmSUS304。c. 电极长度消耗率具电极消耗上，在加工而使具电极端面和工作物表面接触，记录其位置，加工终止後，再将其和加工孔旁边的工作物表面接触，由两个位置的差来求取长度消耗量。本实验的消耗长度约为180um，消耗率约为12%。d. 间隙(侧面)图6是加振周波数不同所产生的间隙差异。间隙值较大及有误差的理由为，如振器的位置偏离、电极周边集聚的加工屑产生间接放电、电解作用导致对加工面的浸蚀。如图4所示，周波数较大而振幅减少时，也会影响特性。e. 加工孔的形状相片1、相片2是以直径75um电极加工的加工孔相片。

相片1 加工孔入口 相片2 加工孔出口

相片3 直径75um 电极的外观 相片4 加工後电极的外观

结论本实验的方法，可以贯通传统加工无法加工的深孔(1.5mm)。此外，因为加振器的精度较差，孔径的误差变大。特别是深孔的时候，长电极的变形等理由，会使孔径的精度变差，所以必须针对加振器的精度及电极的挠曲进行检讨。

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