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一种基于光纤布拉格光栅的微细电火花加工间隙监测新方法

DOI：10.1109/TIM.2019.2941291 期刊：IEEE Transactions on Instrumentation and Measurement 出版年份：2019 更新时间：2025-09-12 10:27:22
摘要： 微细电火花加工（Micro-EDM）是用于在各类耐高温硬质材料上加工微型特征结构最重要的微制造工艺。该工艺的加工参数具有高度随机性，其中放电间隙作为关键参数，与其他工艺参数协同作用可提升微细电火花加工的材料去除率（MRR）。实时精确测量电极间放电间隙极具挑战性，其测量难度主要源于微小间隙尺寸。本研究基于光纤布拉格光栅（FBG）传感器开发了一种新型放电间隙测量传感技术：通过将FBG传感器与悬臂梁结构结合，利用工具电极位移测量实现放电间隙的精准测定。放电过程中悬臂梁的偏转会转化为FBG监测到的应变变化。实验采用灵敏度达10微米/皮米的悬臂梁位移传感系统进行微细电火花加工测试，FBG获取的实时放电间隙数据范围为1.1-18.6微米，并通过与精密测量仪器对比验证了数据可靠性。该微细电火花加工放电间隙测量技术为微细制造领域建立了创新方法，形成了智能化测量系统。
作者： Arjita Das，Shikha Ambastha，Saurav Halder，Sudip Samanta，Nagahanumaiah
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研究概述 实验方案 设备清单

研究目的

利用光纤布拉格光栅（FBG）传感器开发用于微细电火花加工中火花间隙测量的新型传感技术。

研究成果

基于光纤光栅的悬臂梁结构传感系统能有效测量微细电火花加工中的放电间隙，分辨率达10微米/皮米。该系统具有良好的线性度和重复性，测量的放电间隙范围为1.1微米至18.6微米。这种新方法为实时放电间隙测量提供了可行方案，有助于提升微细电火花加工的过程控制与效率。

研究不足

实验步骤包括在产生火花时手动复位，这可能导致某些试验中出现误差。系统性能可能受到显著温度变化的影响，在现场应用中需要进行温度补偿。

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