微細(xì)電解加工裝備研制及其實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、微細(xì)電解加工加工是一種以離子方式去除材料的特種加工方式，具有加工精度高、工具無(wú)損耗、無(wú)殘余應(yīng)力變形存在以及與零件硬度無(wú)關(guān)等顯著優(yōu)點(diǎn)。因此，從理論上來(lái)說(shuō)，微細(xì)電解加工和現(xiàn)在的數(shù)控技術(shù)等相結(jié)合，可以實(shí)現(xiàn)微細(xì)結(jié)構(gòu)的高精度加工。
　　 本文自行研制開(kāi)發(fā)了微細(xì)電解加工裝備。考慮到和其他功能的復(fù)合以及裝備剛性要求，整體結(jié)構(gòu)采用“C”型結(jié)構(gòu)，并與立柱旋轉(zhuǎn)平臺(tái)結(jié)構(gòu)相結(jié)合。旋轉(zhuǎn)平臺(tái)采用防腐性能好的大理石材料制作；應(yīng)用定制的隔振平臺(tái)來(lái)隔離臺(tái)基的振動(dòng)

2、，防止對(duì)加工造成影響：選用帶光柵尺反饋系統(tǒng)的精密直線(xiàn)位移滑臺(tái)進(jìn)行快速接近進(jìn)給，PI精密三位移平臺(tái)實(shí)現(xiàn)對(duì)刀和加工時(shí)的精密進(jìn)給。該裝備的精密進(jìn)給運(yùn)動(dòng)范圍為100×100×10mm，Z向快速運(yùn)動(dòng)范圍為0～400mm，進(jìn)給機(jī)構(gòu)的重復(fù)定位精度為1μm；主軸采用伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)，調(diào)速范圍為0～3000rpm，回轉(zhuǎn)精度在1μm之內(nèi)，且可以自動(dòng)調(diào)節(jié)以補(bǔ)償皮帶的熱蠕變。另外，在裝備上設(shè)有高精度CCD鏡頭對(duì)加工狀態(tài)進(jìn)行實(shí)施檢測(cè)。開(kāi)發(fā)了相應(yīng)的控制和檢測(cè)系統(tǒng)，由運(yùn)

3、動(dòng)控制卡和直線(xiàn)位移滑臺(tái)結(jié)合實(shí)現(xiàn)快速運(yùn)動(dòng)，由運(yùn)動(dòng)控制卡和PI三位移平臺(tái)結(jié)合實(shí)現(xiàn)精密進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)XYZ方向單獨(dú)運(yùn)動(dòng)和兩軸聯(lián)動(dòng)，用以進(jìn)行微細(xì)電解加工；在人機(jī)交互界面上實(shí)時(shí)觀(guān)測(cè)加工參數(shù)并可以進(jìn)行設(shè)置；加工狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)由霍爾電流傳感器、A/D轉(zhuǎn)換模塊和數(shù)據(jù)采集卡構(gòu)成，當(dāng)檢測(cè)電路檢測(cè)到極間間隙加工異常時(shí)，反饋給工控機(jī)和運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)進(jìn)行回退。結(jié)合微細(xì)電解加工的特點(diǎn)，在裝備上進(jìn)行了相應(yīng)的微細(xì)電解加工實(shí)驗(yàn)。分別對(duì)不同的加工電壓、電解液、電解液濃度、占空比和

4、電極形狀等進(jìn)行了試驗(yàn)和比較，經(jīng)過(guò)分析研究，得出了以上各加工參數(shù)對(duì)微細(xì)電解加工效果的影響規(guī)律。另外，本文還以該裝備為基礎(chǔ)，結(jié)合有限元分析軟件，分析在加工狀態(tài)下工具電極周?chē)碾妶?chǎng)分布趨勢(shì)，為用電解加工方法加工微細(xì)電極提供分析依據(jù)，并用微細(xì)電解加工方法在螺旋電極的基礎(chǔ)上加工出了微細(xì)螺旋電極。應(yīng)用微細(xì)圓柱電極和加工出的微細(xì)螺旋電極分別進(jìn)行微細(xì)孔的加工實(shí)驗(yàn)，分別加工出不同的微結(jié)構(gòu)，進(jìn)一步通過(guò)對(duì)比驗(yàn)證了不同加工因素對(duì)加工效果的影響和機(jī)床的精度及穩(wěn)定