高頻窄脈沖微細(xì)電解加工機(jī)理的研究.pdf

1、近年來，隨著尖端技術(shù)的發(fā)展，高新產(chǎn)品越來越趨于集成化、超精密化、外形小型化方向發(fā)展，因此其零部件也越來越趨于小型化，這就需要加工精度能達(dá)到微米級、亞微米級甚至納米級的加工技術(shù)。 電解加工是利用陽極溶解的原理來去除材料，將零件加工成型的一種現(xiàn)代特種加工技術(shù)。從原理上講加工過程中材料是以“離子”溶解的方式去除，因此該加工技術(shù)具有加工效率高、工具無損耗、加工表面質(zhì)量好、與零件材料硬度無關(guān)、加工后工件無應(yīng)力和變形等優(yōu)點(diǎn)，故使得電解加工在

2、微、納米加工領(lǐng)域有著很大的發(fā)展前景。 國內(nèi)外大量研究表明，應(yīng)用高頻窄脈沖電源是提高電解加工精度最有效的技術(shù)途徑之一。當(dāng)采用高頻窄脈沖電源進(jìn)行微細(xì)電解加工時(shí)，工件陽極在電解液中發(fā)生高頻斷續(xù)的電化學(xué)溶解，其間隙的理化特性、電場、流場發(fā)生的一系列變化使電流效率特性得到改善、加工截止間隙進(jìn)一步縮小、陽極的集中蝕除能力進(jìn)一步增強(qiáng)，從而提高了加工精度、表面質(zhì)量和加工效率，使加工精度達(dá)到微米級。因此研究高頻窄脈沖微細(xì)電解加工機(jī)理，優(yōu)化工藝參數(shù)

3、，對電解加工在微細(xì)制造中的應(yīng)用具有重要意義。 本文運(yùn)用電極過程動力學(xué)理論，對高頻窄脈沖微細(xì)電解加工過程中的極間間隙和流場進(jìn)行了分析研究。通過對電解過程中電極/溶液界面雙電層結(jié)構(gòu)和特性的分析，提出了陽極的阻容等效電路，推導(dǎo)了其數(shù)學(xué)模型，對該模型在不同電源頻率下的響應(yīng)作了分析；依據(jù)該數(shù)學(xué)模型對脈沖電源的電壓、頻率、占空比及初始間隙與極間間隙的關(guān)系在MATLAB中進(jìn)行了模擬仿真，并進(jìn)行了分析研究；同時(shí)，運(yùn)用該模型合理的解釋了高頻窄脈沖

4、微細(xì)電解加工定域蝕除機(jī)理，推導(dǎo)了極間平衡間隙的極限數(shù)學(xué)表達(dá)式，并指出了該數(shù)學(xué)模型的適用條件。在流場方面，本文探討了陰極的析氣效應(yīng)以及由氣泡的徑向運(yùn)動產(chǎn)生的壓力波，運(yùn)用流體力學(xué)和爆炸學(xué)理論推導(dǎo)了壓力波數(shù)學(xué)模型，在MATLAB中進(jìn)行了模擬仿真，分析了脈沖電源的電壓、頻率、占空比與壓力波特性的關(guān)系以及對極間間隙流場的影響。本文在自行改造的微細(xì)電解加工機(jī)床上進(jìn)行了工藝實(shí)驗(yàn)，實(shí)現(xiàn)了微細(xì)工具電極的制作和微細(xì)小孔的加工；通過實(shí)驗(yàn)研究了脈沖電源的電壓、