靜電壓微細電解加工技術研究.pdf

1、微細電解加工技術是以微米尺度陰極為工具，利用電化學反應中陽極金屬溶解原理，結合多軸加工控制系統(tǒng)，完成微結構加工。因為屬于非接觸式加工，使其具有加工表面質量好、工具陰極無損耗、無接觸應力、與零件材料硬度無關等優(yōu)點，已在航空航天、精密儀器和生物醫(yī)療等領域得到廣泛應用。微細電解加工技術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電解加工的技術瓶頸。本文提出了避免使用納秒脈沖電源的靜電壓微細電解加工技術，包

2、括陰極振動式微細電解加工技術和小間隙微細電解加工技術，通過理論研究和參數優(yōu)化試驗，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方法，設計了結構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的基本流程。
　

3、　設計了微細工具陰極制備裝置，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，通過試驗得到了分段微細電極的制備參數。制備出了端面平整度和陰陽級平行度較好的工具陰極，改進了工具陰極制備裝置結構，成功制備了超微細電極。
　　分析了陰極振動激勵機構的驅動原理和控制機理。通過建立振動激勵機構的動力學模型，求解了振動激勵機構的固有頻率和模態(tài)函數。通過振動激勵機構的諧響應分析，得到了不同參數下陰極振幅的

4、變化規(guī)律。對極間雙電層振動引起的電位差進行耦合分析，得到了極間動態(tài)電壓的變化規(guī)律?；跇O限擴散電流方程，驗證了振動式陰極可有效提高極限擴散電流。通過試驗分析，驗證了陰極振動式靜電壓微細電解加工技術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提出了一種新型微細電解加工技術：靜電壓小間隙微細電解加工技術，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電解加工技術的加工機理。利用可設定電流限定

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