微细电解加工的过程检测及精度控制

超短脉冲微细电解加工时,极间加工间隙很小,加工过程的稳定性是影响加工精度的重要因素。在所建立的加工控制系统中,采用两步短路对刀法精确定位电极初始间隙,利用霍尔电流传感器实时检测平均加工电流,动态控制电极的进给运动速度,从而保持不同加工条件下稳定加工的最小加工间隙。进行了微细结构的电解加工试验,通过检测加工过程的状态,保证了加工的稳定性,实现了线宽只有25μm的微细结构加工。     

单片机在电火花加工控制中的应用

本文介绍一种采用MCS-48系列单片机,用作电火花加工智能化控制的方法。一、工作原理电火花加工是利用脉冲电源使工具电极和工件间脉冲放电时产生的蚀除现象对材料进行加工的一种加工工艺(如图1), 由于脉冲电源放电时电极和工件间的间隙非常小,一般精加工时仅有几至几十微米的距离,而稳定加工时要求在2-5μm范围内变化,而且由于加工时工件不断被蚀除,工具电极也有一定程度的损耗,所以间隙在正常加工时也将不断增大。为了保证良好的加工状态,加工间隙就必须靠工件不断进给调整。如果间隙调整过量或由于加工中产生的残渣而使间隙过小,会引起电弧放电或电极短路,严重影响加工过程和加工产品的质量,甚至于使加工无法进行,所以要始终控制保持良好的加工状态是比较困难的。目前,生产中大量     

单晶硅的电火花线切割过程建模与控制

电火花线切割半导体加工过程中,工件与钼丝之间的间隙是保证工件表面质量和切割效率的关键参数。分析了单晶硅和钼丝之间的间隙与极间电流的关系,由于该间隙在钼丝切入工件后,无法实时测量,根据电流的变化来实时预估间隙的瞬时变化,从而实时调整工件进给速度以间接保证该间隙。采用系统辨识方法建立极间电流与工件进给速度的控制模型,并利用F检验法估计模型的阶次,选择遗忘因子递推最小二乘在线预估模型参数。设计最小方差自校正控制器对切割过程进行实时控制。试验结果表明所设计的控制器增强了加工系统的稳定性,在保证加工效率的前提下,工件表面有了明显提高。     

管电极电解加工工艺过程稳定性研究

为提高管电极电解加工的稳定性,对管电极电解加工的极间流场进行建模仿真,分析底面流场分布与加工稳定性的关系。仿真所得到的底面压强分布变化规律表明,侧面间隙、底面间隙以及电解液流速均对底面流场分布有重大影响,从而影响管电极电解加工的过程稳定性。结合仿真分析,通过对影响加工稳定性的主要工艺参数,如绝缘层的涂覆厚度、工具进给速度、电解液供液压力进行优化,减少深小孔加工中火花、短路等现象的发生。采用优化的参数,利用群电极成功加工出深宽比为2的7×7小孔阵列,加工过程稳定,孔径均匀。     

瞬时高能脉冲消除电火花加工短路

在电火花成型加工过程中,电极和工件间发生短路是一种常见的现象。短路现象减慢了加工速度,降低了生产,增大了电极腐蚀。为了消灭这一现象,CharmillesTechnonogies公司给其Roboform 1000系列成型机床上配备了SPAC脉冲发生器。与其他电火花成型加工相比,该系统采用一波长很短的高能脉冲来切断短路,因此在有些加工中加工速度可提高30％。 该公司的产品经理William Boehmert说:“每一位EDM成型机床的操作人员都知道,当电蚀F的颗粒聚集在工件和电极之间时就会发生短路现象,在精加工阶段,短路现象更为普遍。”这是由于操作电流较低,并且当间隙变小时对间隙处的颗粒冲走不力而造成的。 在精加工过程中消除短路现象的传统方法是用手调节冲刷液喷嘴以及流速,让电极退出间隙,直到情况有     

高温镍基合金涡轮叶片气膜冷却孔电解加工基础试验研究

以探究工艺参数对冷却孔的加工精度和加工效率的影响为主要目的,以高温镍基合金Inconel718为基材进行电解加工气膜冷却孔的基础试验研究。首先利用正交试验初步优化了管电极电解加工冷却孔的参数,其次通过单因素试验进一步研究了电解液入口压力P、加工电压U和电极进给速度f等关键加工参数对加工精度及加工蚀除率的影响,最终确定了最优加工参数组合。试验结果表明:电极进给速度对单边间隙的影响最大,电解液入口压力对单边间隙的影响最小;加工电压对材料蚀除率的影响最大,进给速度对材料蚀除率的影响最小。试验获得的最佳加工参数为:电解液入口压力为0.4 MPa,加工电压为9 V,电极进给速度为0.42 mm/min,在此参数组合下加工出冷却孔的加工精度和加工效率为最优。     

一种医用针管窄槽电解加工工艺研究

文中根据电化学加工原理,以电解加工切割医用针管的槽宽和槽深的切割尺寸和表面光洁度作为评价标准,研究得出了影响针管槽宽和槽深变化的工艺参数,主要有加工电压、阴极进给速度等.在此基础上研究参数变化对小间隙电解加工的影响,并对参数进行了优化,获得具有较高精度和表面质量的切割工件.通过大量的试验研究,证实了优化加工参数不仅可以提高针管槽宽和槽深的加工表面光洁度,还可以减小侧面加工间隙,提高了加工的定域蚀除能力.     

大长宽比微细槽的微细电解铣削实验研究

为了提高大长宽比微细槽电解加工的稳定性和加工精度,在304不锈钢薄板上进行了微细槽的电解铣削加工正交实验,并利用极差值法分析了加工电压、脉冲宽度和进给速度等对侧面加工间隙的影响程度大小,并得到工艺参数的优化组合,在此基础上进行了大长宽比微细槽的电解铣削加工。结果表明:在该工艺条件下,加工过程稳定,加工精度较好,可重复性较高。     

BDK-I电火花加工监视器

电火花加工是在液体介质中工具电极与工件间极小的间隙中进行的。直接观测和判别电火花加工的放电状态非常困难。加工过程中,放电间隙经常变化,其状态瞬息万变,各种放电加工状态(如空载,火花,电弧,短路,搭桥等)总是交错出现的。由于伺服进给速度的不同和脉冲参数选择的变化,使这几种状态在整个加工过程中所占的比例不同。而保持加工的稳定性,提高正常放电状态的比例,对提高加工工艺指     

阳极振动辅助微细电解线切割技术

在微细电解线切割加工过程中,工具线电极与工件之间的加工间隙在微米量级,因此,电解加工产物的及时输运是微细电解线切割加工中极为关键的问题。提出在线电极进行轴向往复运动的同时叠加阳极低频微幅振动的方法,促进加工间隙内产物排出,提高加工精度与加工稳定性。探讨加工间隙内电解产物影响微细电解线切割加工精度的机理,研究线电极往复运动条件下阳极振动对加工间隙内产物排出效率的影响。试验结果表明提高阳极的振动频率和振动幅值可以改善微细电解线切割的加工精度和加工稳定性;阳极叠加振动较阳极无振动的切缝更宽、更均匀。采用优化参数加工出宽度4.28 μm的微缝、微槽以及方螺旋结构。     

脉冲电解加工间隙测控方法的研究进展

介绍电解加工间隙测控的意义及重要性 ;总结电解加工技术中加工间隙的测控方法 ;分析国内外加工间隙测控的现状及关键问题 ,提出一种可实现在线测控加工间隙的新思路———建立六维力、电流信号与加工间隙之间的关系方程式。     

Research on the cathode design and experiments of electrochemical machining a closed impeller internal flow channel

In order to improve the electrochemical machining (ECM) precision and efficiency of a closed impeller internal flow channel, the internal flow channel cathode shape and structure were optimized by gap flow field simulation. Firstly, the theoretical model and three-dimensional gap flow field simulation geometric model were set up. Next, the inter-electrode gap flow field simulation results were draw from the streamline, velocity, and pressure cloud picture. Secondly, the cathode and the frock clamp were designed according to the simulation results. Finally, the verification experiment was carried out to evaluate the cathode structure and the ECM process parameters, and the experimental results were consistent with the simulation results. The whole process is stable and no short-circuit phenomenon with the forward flow field machining pattern. The results show that the method of gap flow field simulation-assisted ECM cathode design is useful and economical for machining closed impeller internal flow channel.     

高频群脉冲电化学加工中频率对极间间隙的影响

给出了脉冲电化学加工极间平衡间隙的数学模型,并据此讨论了高频群脉冲电化学加工中,电源主脉冲频率与平衡加工间隙的关系.在模拟结果中,极间平衡间隙与主脉冲频率则呈严格的线性关系,即随频率增加平衡间隙线性减小.并根据设计的硬币花纹工艺试验表明,选择较高的主脉冲频率,可获得较小的加工间隙,进而获得良好的表面质量.由此可得出结论：良好的加工质量来源于高频所带来的较小极间间隙.     

AUTOREGRESSIVE MODEL AND POWER SPECTRUM CHARATERISTICS OF CURRENT SIGNAL IN HIGH FREQUENCY GROUP PULSE MICRO-ELECTROCHEMICAL MACHINING

The identification of the inter-electrode gap size in the high frequency group pulse micro-electrochemical machining (HGPECM) is mainly discussed. The auto-regressive(AR) model of group pulse current flowing across the cathode and the anode are created under different situations with different processing parameters and inter-electrode gap size. The AR model based on the current signals indicates that the order of the AR model is obviously different relating to the different processing conditions and the inter-electrode gap size; Moreover, it is different about the stability of the dynamic system, i.e. the white noise response of the Green's function of the dynamic system is diverse. In addition, power spectrum method is used in the analysis of the dynamic time series about the current signals with different inter-electrode gap size, the results show that there exists a strongest power spectrum peak, characteristic power spectrum(CPS), to the current signals related to the different inter-electrode gap size in the range of 0-5 kHz. Therefore, the CPS of current signals can implement the identification of the inter-electrode gap.     

基于六维力电解加工间隙在线检测试验研究

为了实时检测加工间隙,把流体作用在阴极上的六维力作为研究参数:设计通电解液不通电、通电加工两大类工况,从定性和定量两个角度分析六维力与加工间隙之间的关系;并以平面、斜面、叶片型面三种阴极进行试验加工,用最小二乘多变元线性拟合法,分别建立平面、斜面阴极加工的六维力与加工间隙之间的关系方程式,用叶片型面加工数据对建立的关系方程式进行检验与修正,得到最终的修正关系式:分析关系式各参量之间的关系,并得到结论:在15％的误差范围内,关系式可以用于在线检测加工间隙。     

高频群脉冲电化学微小型加工中的反向电流与压力波

针对脉冲电化学加工，建立了反向电流和压力波的数学模型，提出了高频群脉冲电化学加工方法。结果表明，充分发挥反向电流作用的电源频率在10～24kHz之间，压力波频率在400～1333Hz之间。反向电流仅与电极本身有关，它决定了高频群脉冲电化学加工的主脉冲频率；压力波则除了电极外，还与电解质性质和流速、极间间隙和电压等有关，它决定了高频群脉冲电化学加工的调制脉冲频率。根据模拟结果设计的实验表明，良好的加工质量来源于高频群脉冲带来的较小极间间隙。     

基于流体力学的脉冲电解加工间隙在线检测的理论研究

为实现加工间隙的在线检测,建立间隙流场中流体运动的计算模型,分析作用在阴极面上的压力矢量分布, 并构建坐标系进行六维力分解,通过调整加工间隙及进口流速,建立阴极上的六维力与加工间隙之间的关系方程 式,用此关系式来实时检测加工间隙。     

Recent developments and research challenges in electrochemical micromachining (µECM)

Electrochemical machining (ECM) and especially electrochemical micromachining (μECM) became an attractive area of research due to the fact that this process does not create any defective layer after machining and that there is a growing demand for better surface integrity on different micro-applications such as microfluidics systems and stress free drilled holes in automotive and aerospace manufacturing with complex shapes. Electrochemical machining is a non-conventional machining process based on the phenomenon of electrolysis. This process requires maintaining a small gap (size of a few μm)—the inter-electrode gap—between the anode (workpiece) and the cathode (tool electrode) in order to achieve acceptable machining results (i.e. accuracy, high aspect ratio with appropriate material removal rate and efficiency). This paper presents different problematic areas of electrochemical micromachining (often referred to as electrochemical micromachining or μECM). The aim of this paper is to address the problems met by the μECM technology developers and to present the current state-of-the-art solutions.     

基于六维力的电解加工间隙检测的数值分析

为了实现实时检测电解加工间隙，把流体作用在阴极上的六维力作为研究参数，建立间隙流场中流体运动的计算模型，用流场计算软件FLUENT进行数值计算，分析作用在阴极面上的压力矢量分布，在阴极中心坐标系上把各分布的压力矢量进行合并，得到三力和三力矩的六维力；调整进口流速、出口背压等流场参数，用最小二乘法多变元线性拟合建立六维力与加工间隙的关系方程式。