由中國石油大學(華東)機電工程學院博士生導師劉永紅教授主持完成的“非導電工程陶瓷電火花加工技術研究”獲得2006年度教育部高等學校科學技術獎科技進步二等獎。
“非導電工程陶瓷電火花加工技術研究”屬于特種加工領域。該項研究開發(fā)出了一種高效、高精度、無污染的非導電工程陶瓷電火花加工新技術;研制出了適合于該加工技術的高效節(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電工程陶瓷雙電極同步伺服跟蹤電火花加工新技術,它綜合了電火花加工與機械磨削加工的優(yōu)點,加工非導電工程陶瓷比單純機械磨削加工效率提高了6~8倍;不受被加工材料導電性的影響,可在被加工材料表面形成均勻變質層,機械磨削作用用于去除該變質層,去除力比單純的機械磨削降低2~4倍;通過調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的各種復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; 可在線修整導電磨輪,有利于實現(xiàn)非導電工程陶瓷的精密加工; 采用新型拓撲結構和控制策略研制出的調壓式節(jié)能脈沖電源,具有自適應調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,電火花機床在導電材料的加工領域中得到了廣泛的應用,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)模和應用范圍日益擴大的非導電材料。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、光學玻璃、石材和纖維增強復合材料等難加工材料的領域中有著廣闊的應用前景,而且還可以加快電火花加工技術向非導電材料領域的擴展步伐。
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先水平。