微細(xì)電解銑槽加工技術(shù)研究.pdf

1、近年以來(lái)，隨著先進(jìn)制造技術(shù)的迅猛發(fā)展，微型零部件結(jié)構(gòu)越來(lái)越廣泛地應(yīng)用于航空航天、生物醫(yī)療以及微機(jī)電系統(tǒng)(MEMS)等領(lǐng)域。微細(xì)電解加工技術(shù)作為微細(xì)特種加工技術(shù)之一，相比于其他微細(xì)加工技術(shù)，微細(xì)電化學(xué)加工是以離子形式進(jìn)行材料去除，且加工表面質(zhì)量高，無(wú)再鑄層，加工工具電極無(wú)損耗，工具電極與工件不接觸，無(wú)加工應(yīng)力和加工熱等優(yōu)點(diǎn)，成為先進(jìn)制造技術(shù)中的關(guān)鍵技術(shù)之一。
　　微型槽結(jié)構(gòu)作為微型結(jié)構(gòu)中的基本結(jié)構(gòu)單元，是渦噴式航空發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪葉片散熱

2、單元的核心結(jié)構(gòu)，對(duì)其要求極其苛刻，要求具有耐高溫高壓，表面質(zhì)量高且無(wú)再鑄層，微型槽幾何成型精度高等特性。本文基于微細(xì)電解加工技術(shù)，設(shè)計(jì)研制了實(shí)驗(yàn)室首臺(tái)微細(xì)電解加工機(jī)床，基于此研制機(jī)床進(jìn)行微細(xì)電解加工型槽結(jié)構(gòu)進(jìn)行深入研究和探索實(shí)驗(yàn)，并對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析討論，主要從以下方面進(jìn)行研究。
　　研制實(shí)驗(yàn)室首臺(tái)Micro ECM機(jī)床，并基于LabVIEW平臺(tái)開(kāi)發(fā)機(jī)床在線(xiàn)控制系統(tǒng)。通過(guò)優(yōu)化控制程序和調(diào)節(jié)機(jī)床主軸PID參數(shù)，使其運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)響應(yīng)時(shí)

3、間小于0.1ms，最大超調(diào)量小于0.1μm，可實(shí)現(xiàn)工具電極在線(xiàn)制備、加工信號(hào)在線(xiàn)監(jiān)測(cè)以及可讀取CNC數(shù)控加工代碼執(zhí)行三維加工指令等功能，滿(mǎn)足微細(xì)電解加工要求。
　　本文針對(duì)微細(xì)電解銑槽加工技術(shù)中的加工參數(shù)對(duì)微型槽加工結(jié)果的影響進(jìn)行探索研究實(shí)驗(yàn)。通過(guò)改變加工電源頻率、脈寬、加工電壓、工具電極轉(zhuǎn)速以及電解液濃度等不同加工參數(shù)設(shè)計(jì)五組實(shí)驗(yàn)，加工出19組微型槽陣列，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，采用低壓高頻窄脈寬加工電源結(jié)合工具電極高速旋轉(zhuǎn)能夠在保證加工

4、材料去除效率的同時(shí)顯著提高微細(xì)電解銑槽加工成型精度和表面質(zhì)量，其加工底面表面粗糙度為80nm。
　　針對(duì)上述實(shí)驗(yàn)過(guò)程中出現(xiàn)的微型槽左右側(cè)壁與底面拐角曲率半徑以及左右側(cè)壁斜度偏差較大等問(wèn)題，本文基于流體力學(xué)伯努利原理建立了雙噴嘴對(duì)流式電解液流場(chǎng)模型，并設(shè)計(jì)2組對(duì)比實(shí)驗(yàn)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證其模型的可行性。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，采用雙噴嘴對(duì)流式電解液流場(chǎng)的微細(xì)電解銑槽加工能夠有效均化加工區(qū)域電解液流場(chǎng)和電場(chǎng)，提高微型槽加工幾何精度的一致性。其加工后微型