由中國石油大學(xué)(華東)機電工程學(xué)院博士生導(dǎo)師劉永紅教授主持完成的“非導(dǎo)電工程陶瓷電火花加工技術(shù)研究”獲得2006年度教育部高等學(xué)?茖W(xué)技術(shù)獎科技進步二等獎。
“非導(dǎo)電工程陶瓷電火花加工技術(shù)研究”屬于特種加工領(lǐng)域。該項研究開發(fā)出了一種高效、高精度、無污染的非導(dǎo)電工程陶瓷電火花加工新技術(shù);研制出了適合于該加工技術(shù)的高效節(jié)能脈沖電源、伺服控制系統(tǒng)、主軸電機交流變頻調(diào)速系統(tǒng)、工作液循環(huán)系統(tǒng)、專用磨輪和機床本體等;對該技術(shù)的加工機理和加工工藝規(guī)律進行了研究。
科研人員首次提出了非導(dǎo)電工程陶瓷雙電極同步伺服跟蹤電火花加工新技術(shù),它綜合了電火花加工與機械磨削加工的優(yōu)點,加工非導(dǎo)電工程陶瓷比單純機械磨削加工效率提高了6~8倍;不受被加工材料導(dǎo)電性的影響,可在被加工材料表面形成均勻變質(zhì)層,機械磨削作用用于去除該變質(zhì)層,去除力比單純的機械磨削降低2~4倍;通過調(diào)整火花放電和機械磨削參數(shù)可在同一臺機床上實現(xiàn)對非導(dǎo)電工程陶瓷的粗、中、精加工;用乳化液作電火花磨削工作液,避免了以電解電火花為基礎(chǔ)的各種復(fù)合加工方法存在的易污染環(huán)境、銹蝕機床和效率低等問題; 可在線修整導(dǎo)電磨輪,有利于實現(xiàn)非導(dǎo)電工程陶瓷的精密加工; 采用新型拓撲結(jié)構(gòu)和控制策略研制出的調(diào)壓式節(jié)能脈沖電源,具有自適應(yīng)調(diào)壓和等電流脈沖寬度特性,可實現(xiàn)空載電壓、脈沖寬度、脈沖間隔大范圍獨立調(diào)整,電能利用率能提高2倍左右;研制出了BOOST-APFC功率因數(shù)校正器,有效地提高了脈沖電源的抗干擾能力和功率因數(shù),減少了脈沖電源的諧波污染。
據(jù)了解,電火花機床在導(dǎo)電材料的加工領(lǐng)域中得到了廣泛的應(yīng)用,帶了巨大的社會和經(jīng)濟效益,然而,此類機床不適用于規(guī)模和應(yīng)用范圍日益擴大的非導(dǎo)電材料。因此,該項研究成果不僅在金剛石、立方氮化硼、工程陶瓷、單晶硅、光學(xué)玻璃、石材和纖維增強復(fù)合材料等難加工材料的領(lǐng)域中有著廣闊的應(yīng)用前景,而且還可以加快電火花加工技術(shù)向非導(dǎo)電材料領(lǐng)域的擴展步伐。
該項研究成果還通過了由教育部組織的專家鑒定。專家鑒定委員會一致認為,該項成果達到了國際領(lǐng)先水平。