微細電解銑槽加工技術(shù)研究.pdf

1、近年以來，隨著先進制造技術(shù)的迅猛發(fā)展，微型零部件結(jié)構(gòu)越來越廣泛地應(yīng)用于航空航天、生物醫(yī)療以及微機電系統(tǒng)(MEMS)等領(lǐng)域。微細電解加工技術(shù)作為微細特種加工技術(shù)之一，相比于其他微細加工技術(shù)，微細電化學加工是以離子形式進行材料去除，且加工表面質(zhì)量高，無再鑄層，加工工具電極無損耗，工具電極與工件不接觸，無加工應(yīng)力和加工熱等優(yōu)點，成為先進制造技術(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)動機渦輪葉片散熱

2、單元的核心結(jié)構(gòu)，對其要求極其苛刻，要求具有耐高溫高壓，表面質(zhì)量高且無再鑄層，微型槽幾何成型精度高等特性。本文基于微細電解加工技術(shù)，設(shè)計研制了實驗室首臺微細電解加工機床，基于此研制機床進行微細電解加工型槽結(jié)構(gòu)進行深入研究和探索實驗，并對實驗結(jié)果進行分析討論，主要從以下方面進行研究。
　　研制實驗室首臺Micro ECM機床，并基于LabVIEW平臺開發(fā)機床在線控制系統(tǒng)。通過優(yōu)化控制程序和調(diào)節(jié)機床主軸PID參數(shù)，使其運動控制系統(tǒng)響應(yīng)時

3、間小于0.1ms，最大超調(diào)量小于0.1μm，可實現(xiàn)工具電極在線制備、加工信號在線監(jiān)測以及可讀取CNC數(shù)控加工代碼執(zhí)行三維加工指令等功能，滿足微細電解加工要求。
　　本文針對微細電解銑槽加工技術(shù)中的加工參數(shù)對微型槽加工結(jié)果的影響進行探索研究實驗。通過改變加工電源頻率、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)計五組實驗，加工出19組微型槽陣列，實驗結(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顯著提高微細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。
　　針對上述實驗過程中出現(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題，本文基于流體力學伯努利原理建立了雙噴嘴對流式電解液流場模型，并設(shè)計2組對比實驗進行實驗驗證其模型的可行性。實驗結(jié)果表明，采用雙噴嘴對流式電解液流場的微細電解銑槽加工能夠有效均化加工區(qū)域電解液流場和電場，提高微型槽加工幾何精度的一致性。其加工后微型