靜電壓微細(xì)電解加工技術(shù)研究.pdf

1、微細(xì)電解加工技術(shù)是以微米尺度陰極為工具，利用電化學(xué)反應(yīng)中陽極金屬溶解原理，結(jié)合多軸加工控制系統(tǒng)，完成微結(jié)構(gòu)加工。因?yàn)閷儆诜墙佑|式加工，使其具有加工表面質(zhì)量好、工具陰極無損耗、無接觸應(yīng)力、與零件材料硬度無關(guān)等優(yōu)點(diǎn)，已在航空航天、精密儀器和生物醫(yī)療等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。微細(xì)電解加工技術(shù)的精度水平主要依靠納秒脈沖電源的精度，納秒脈沖電源研制成本高，成為低成本高精度微細(xì)電解加工的技術(shù)瓶頸。本文提出了避免使用納秒脈沖電源的靜電壓微細(xì)電解加工技術(shù)，包

2、括陰極振動式微細(xì)電解加工技術(shù)和小間隙微細(xì)電解加工技術(shù)，通過理論研究和參數(shù)優(yōu)化試驗(yàn)，得到了較好的加工精度和加工穩(wěn)定性。
　　自行研制了精度高、穩(wěn)定性好、功能齊全的微細(xì)電解加工系統(tǒng)。該系統(tǒng)擁有良好的剛度、精密的陰陽極裝夾裝置、完善的宏微運(yùn)動控制和加工檢測系統(tǒng)。針對本文提出的靜電壓條件下陰極振動式和小間隙法兩種技術(shù)方法，設(shè)計(jì)了結(jié)構(gòu)簡單的陰極振動激勵裝置和可限定加工電流的控制程序，制定了常規(guī)微孔、微槽和微梁等加工技術(shù)的基本流程。
　

3、　設(shè)計(jì)了微細(xì)工具陰極制備裝置，研究了分段工具陰極、超平工具陰極和超微細(xì)工具陰極的制備工藝。為了提高工具陰極的抗彎剛度，通過試驗(yàn)得到了分段微細(xì)電極的制備參數(shù)。制備出了端面平整度和陰陽級平行度較好的工具陰極，改進(jìn)了工具陰極制備裝置結(jié)構(gòu)，成功制備了超微細(xì)電極。
　　分析了陰極振動激勵機(jī)構(gòu)的驅(qū)動原理和控制機(jī)理。通過建立振動激勵機(jī)構(gòu)的動力學(xué)模型，求解了振動激勵機(jī)構(gòu)的固有頻率和模態(tài)函數(shù)。通過振動激勵機(jī)構(gòu)的諧響應(yīng)分析，得到了不同參數(shù)下陰極振幅的

4、變化規(guī)律。對極間雙電層振動引起的電位差進(jìn)行耦合分析，得到了極間動態(tài)電壓的變化規(guī)律。基于極限擴(kuò)散電流方程，驗(yàn)證了振動式陰極可有效提高極限擴(kuò)散電流。通過試驗(yàn)分析，驗(yàn)證了陰極振動式靜電壓微細(xì)電解加工技術(shù)對加工精度的有利影響。
　　基于小間隙條件下雙電層電壓的距離效應(yīng)提出了一種新型微細(xì)電解加工技術(shù)：靜電壓小間隙微細(xì)電解加工技術(shù)，可有效改善較低電壓下電解加工能力，提高加工精度。分析了靜電壓小間隙微細(xì)電解加工技術(shù)的加工機(jī)理。利用可設(shè)定電流限定

5、值的控制程序，對電流限定值、加工電壓、進(jìn)給速度、電解液濃度和工具陰極直徑等參數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化。引入了工具陰極往復(fù)進(jìn)給、電解液添加劑、反向電流法等改進(jìn)措施，在保留靜電壓小間隙法高效加工能力的基礎(chǔ)上，將加工精度提高到了高頻脈沖微細(xì)電解加工技術(shù)的水平，微孔加工側(cè)隙減小到納米級別。
　　將靜電壓小間隙法應(yīng)用于微細(xì)電解銑削加工。通過試驗(yàn)優(yōu)化了電流限定值、加工電壓、進(jìn)給速度、電解液濃度和銑削厚度等加工參數(shù)，使得微槽的加工側(cè)隙減小到1μm，且邊緣質(zhì)