微細(xì)電化學(xué)加工過程控制系統(tǒng)設(shè)計(jì).pdf

1、科學(xué)技術(shù)的發(fā)展對(duì)加工精度提出越來越高的要求，微細(xì)精加工領(lǐng)域的研究越來越受到人們的重視。微細(xì)電解加工是微細(xì)加工領(lǐng)域的一個(gè)重要研究方向，電解加工是利用電化學(xué)陽(yáng)極溶解的原理將零件加工成型，具有工具無(wú)損耗、加工表面質(zhì)量好、與零件材料硬度無(wú)關(guān)、加工后工件無(wú)應(yīng)力和變形等優(yōu)點(diǎn)，近年來隨著電解加工理論的進(jìn)一步成熟，微細(xì)電解加工以其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)有望成為微細(xì)加工領(lǐng)域的又一主流技術(shù)。研究表明：微細(xì)電解加工過程控制系統(tǒng)的性能主要與兩個(gè)因素有關(guān)：1)微細(xì)電解加工脈

2、沖電源的頻率以及脈沖寬度，要盡可能提高脈沖電源的頻率，減小脈沖寬度。2)加工過程中微動(dòng)進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的精度。以上電解加工關(guān)鍵點(diǎn)是也是本文所要研究的主要內(nèi)容。
　　 首先根據(jù)微細(xì)電解加工原理以及微細(xì)電解加工過程特點(diǎn)，確定微細(xì)電化學(xué)加工控制系統(tǒng)硬件總體設(shè)計(jì)方案。以DDS芯片AD9851為基礎(chǔ)，利用單片機(jī)控制AD9851產(chǎn)生正弦波信號(hào)，結(jié)合外部整形電路，成功研制出ns級(jí)電化學(xué)加工電源，利用MAX912設(shè)計(jì)脈沖電源快速短路保護(hù)電路以避免加工過

3、程中由于短路而對(duì)工具造成損壞。以PZT為核心，通過上位機(jī)控制PZT驅(qū)動(dòng)電源，設(shè)計(jì)微動(dòng)進(jìn)給運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)，微動(dòng)進(jìn)給運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)參數(shù)可以通過上位機(jī)界面進(jìn)行設(shè)置。以集成電容傳感器芯片AD7746設(shè)計(jì)位移檢測(cè)系統(tǒng)，用以調(diào)整初始加工間隙以及檢測(cè)進(jìn)給運(yùn)動(dòng)進(jìn)給量。
　　 根據(jù)設(shè)計(jì)的硬件系統(tǒng)進(jìn)行系統(tǒng)軟件的設(shè)計(jì)，主要包括脈沖電源軟件設(shè)計(jì)、上位機(jī)VC軟件設(shè)計(jì)、壓電陶瓷微動(dòng)進(jìn)給系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)、位移檢測(cè)系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)。
　　 對(duì)設(shè)計(jì)的脈沖電源及微動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)

4、驗(yàn)驗(yàn)證，實(shí)驗(yàn)表明買回從電源最小輸出脈寬為10ns，頻率在1MHz到10MHz范圍內(nèi)可調(diào)，占空比在0.5-0.1之間范圍可調(diào)節(jié)，短路保護(hù)動(dòng)作在5μs以內(nèi)完成。電源輸出信號(hào)穩(wěn)定，脈沖波形良好。微動(dòng)系統(tǒng)最小步進(jìn)為50nm，行程10μm，位移檢測(cè)系統(tǒng)分辨率為0.2μm。
　　 最后利用所設(shè)計(jì)的微細(xì)電化學(xué)加工過程控制系統(tǒng)制作碼板小孔陣列，以鎢絲為加工工具，在一定的脈沖電源參數(shù)下，利用所設(shè)計(jì)的加工過程控制系統(tǒng)，在5μm的鎳片上加工小孔陣列，