高频窄脉冲电流微细电解加工

微细电解加工是微细加工领域很有发展前景的微细加工技术之一。适合于微细电解加工的装置被研制出来, 它包括机床进给机构、线电极电火花磨削在线制作微细电极装置、短路检测模块、脉冲电源及其他一些辅助装置, 其中,高频窄脉冲电源是微细电解加工最重要的核心技术之一。根据微细电解加工的特点,设计了微细电解加工 MOSFET脉冲电源,该微能脉冲电源能很好地满足微细电解加工的要求。运用该微细电解加工装置进行加工试验, 在低的加工电压和低的钝化电解液浓度条件下,利用高速旋转的微细电极加工微小孔和像小铣刀一样进行微细电解铣削加工微结构,得到了满意的工艺效果,因而进一步说明电解加工在微细加工领域很有发展潜力。     

微细孔电解加工控制方法及试验研究

基于微细电解加工的特点，介绍了一种微细电解加工系统。该系统能够将加工间隙控制到几微米到几十微米的范围内。根据电解加工以离子形式对材料去除的特性，进行微细电极、微细群电极的制备研究，并将其用于微细孔、群孔的加工中。试验分析了各工艺参数如电压、溶液浓度、加工间隙、进给速度等对微细孔电解加工精度的影响。结果表明，微细电解加工的侧面间隙随着加工电压的降低、溶液浓度的减小、脉宽变窄和初始加工间隙的减小而减小，改善了加工的定域性，加工精度得到提高。     

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。     

高频窄脉冲微细电解加工实验研究

加工间隙是电解加工的核心工艺参数,利用在45钢薄片上打微细孔,通过实验分析来探索高频、窄脉冲微细电解加工中频率、电压和电解液浓度对加工间隙及电极截面和加工稳定性的影响规律。     

纳秒脉冲微细电化学加工的理论及试验

根据电化学反应原理,探讨纳秒脉冲电化学加工的特点及其实现微细加工的机理.建立纳秒脉冲微细电化学加工的理论模型,并分析电解液浓度、加工间隙、脉冲参数和加工电压等因素对微细电解加工的影响作用.构建微细电化学加工系统,包括微细加工机床、纳秒脉冲电源、电解液循环系统、运动控制部分和加工检测部分.试验研究了超短脉冲的电压幅值和脉冲宽度对侧面加工间隙的影响,结果表明减小脉冲宽度和降低加工电压可以提高微细电解加工的精度.在自制的微细电化学机床上,实现工具电极和工件微结构的连续加工.将加工间隙控制在5 μm以内,加工出中间有20 μm×30 μm×30 μm棱台的微型腔和30 μm槽宽的十字形孔,分析加工起始点对成形精度的影响,并提出解决方法.试验证明纳秒脉冲微细电解加工可以很好地满足微机电系统(Micro electromechanical system,MEMS)微器件的加工要求.     

电解加工在微细制造技术中的应用研究

电解加工是利用阳极金属电化学溶解原理来去除材料的制造技术,这种微去除方式使得电解具有微细加工的可能,这里着重探讨了高频窄脉冲微细电解加工技术、电液束微细电解加工技术和利用电解制备微细电极的工作原理,技术特点,应用领域和加工精度,并详细的讨论了目前微细电解加工脉冲电源和加工设备的研制和发展。     

微细群缝的精密电解加工研究

以某辐射状分布微细群缝结构的电解加工为研究对象，讨论了电解液、工件材料、加工速度等因素对加工精度的影响，结合研制的加工电极设计流场分布，优化加工参数，实现了以较高的效率加工出缝宽小至0．27mm的微细群缝结构，缝宽一致均匀，加工稳定性和重复性均好。     

微细电解加工的精度及定域性研究

在分析微细电解加工特点的基础上,探讨了底面间隙和侧面间隙之间的关系,并研究了它们对加工精度和定域性的影响。通过对定域性评价指标的比较,提出了以定域蚀除率评价杂散蚀除的新概念。运用定域蚀除率分析了在利用纳秒脉冲电流进行微小孔的电解加工时,脉冲宽度和工具电极直径对加工定域性的影响。结果表明,减小脉冲宽度和占空比可以增强定域蚀除能力,提高加工精度。     

微细电解加工实验研究

采用基于电化学腐蚀法制作直径80μm、长度3000μm的微细电极,分别使用微细圆柱电极和微细螺旋电极进行了加工实验,实验研究丧明微细螺旋电极在孔和槽的加工中比微细圆柱电极具有更快的加工速度以及更小的加工间隙.螺旋结构在加工中有助于排出加工间隙内电解产物,显著地提高了加工效率、加工精度及加工过程的稳定性.     

微细电解线切割加工的基础研究

基于电化学原理，讨论了纳秒脉冲电流微细电解线切割加工的机理，建立了微细电解线切割加工数学模型；采用电化学腐蚀原理对微米尺度线电极进行在线制作，建立了微细电解线切割加工试验系统，并进行了微细电解线切割加工试验，切割出带90°直角的微结构，其切缝宽度为30μm。     

微米级电化学加工关键技术研究

针对微米级电化学加工的关键技术问题，研制了用于微米级电化学加工的纳秒脉冲电源，并利用电化学腐蚀方法，在自制的电化学加工机床上连续实现了微细工具电极的制作和工件的加工。基于试验提出了微细电化学加工间隙的检测控制方法，提高了加工过程的稳定性，增强了定域蚀除能力。在低浓度酸性电解液中实现了微米级的电化学加工，利用研制的纳秒脉冲电源，根据加工电流将极间间隙控制在5μm左右，加工出了“NUAA”字形，每个字母高90μm，宽60μm，字母线条的宽度只有20μm。     

超声电解复合微细加工装置与试验研究

分析微细电解复合超声频振动加工过程机理,提出一种微细加工新方法--超声电解复合微细加工;设计、构造并完善复合微细加工装置;研究微细阴极制作工艺,利用微细组合电加工技术制作各类截面形状的微细阴极;进行超声电解复合微细加工试验,验证微细电解复合超声频振动实现微细加工的可行性及其在加工速度、精度、表面质量等方面的技术优势,探讨超声电解复合微细加工制作微结构的工艺规律。     

薄壁回转体表面岛屿状高凸台结构旋印电解加工成形过程研究

以航空发动机机匣为代表的薄壁回转体表面分布有大量岛屿状的高凸台结构,此类零件普遍存在加工变形大、刀具损耗严重等制造难题。旋印电解加工采用回转体工具电极,通过工件与工具的同步对转实现阳极材料的逐层均匀溶解,对于机匣等薄壁回转体零件加工具有独特优势。开展了旋印电解凸台成形过程的仿真研究,建立了电极等效运动分析模型和阳极溶解数学模型,掌握岛屿状高凸台结构旋印电解加工成形规律。仿真结果表明,阴极进给深度和窗口宽度对凸台轮廓形状有着很大的影响。随着阴极工具的不断进给,阴极窗口运动轨迹的包络线逐渐由尖锥形变为纺锤形,凸台侧壁锥度不断减小,呈现从正锥形→垂直→倒锥的变化趋势。阴极窗口宽度的增加会导致窗口运动轨迹倾斜角度增大,有利于获得锥度较小的凸台侧壁轮廓。对于任意阴极窗口宽度的凸台侧壁轮廓均可以通过某一宽度的轮廓通过角度旋转偏置获得。此外,旋印电解加工间隙呈现出非平衡态变化趋势。在仿真分析的基础上,进一步开展了旋印电解加工试验研究,在镍基合金GH4169薄壁回转体表面加工出岛屿状高凸台结构。试验结果表明旋印电解加工技术对于具有较大高度复杂异形岛屿状凸台结构的薄壁回转体零件具有较好的加工能力。     

窄细槽分段速进给电解加工方法研究

针对小间隙电解加工过程中极间间隙不稳定导致加工效率低下甚至发生短路等问题,以窄细槽电解加工过程为研究对象,提出自适应于工件蚀除速度的电极进给分段速加工方法。建立极间电流与加工深度之间的理论关系模型,采用单因素实验法对理论模型进行修正,使其反映实际加工过程。依据电解过程中深度与电流的变化规律,建立电极进给速度实时修正方程,实现电解过程不同进给速度段的划分。采用速度线性矢量混合算法,构建速度控制方程,实现各段速间的平稳过渡,保证电极进给速度变化时极间电流的稳定。实验结果表明,分段速进给控制方法能有效避免小间隙电解过程中由于进给速度与工件蚀除速度不匹配而导致的短路现象,有效保证窄细槽电解加工效率与轮廓精度。     

变电压电解加工对槽侧壁锥度的改善研究

槽结构是双极板的主要结构,电解加工是槽结构的主要加工方式之一.由于杂散腐蚀等原因,电解加工槽结构存在侧壁锥度问题.采用变电压的方法,开展单槽的电解加工仿真和实验,以改善槽的侧壁锥度.以14 V为中心电压,开展线性变电压仿真和线性变电压振动电解加工实验.研究结果表明:变电压能改善槽的侧壁锥度,在10～18 V线性变电压时...     

微细加工技术与应用

微细加工技术是现代机电领域新兴学科微机电系统（MEMS）研究的关键技术之一。分析了近年来微机械领域的主要微细加工方法、能达到的加工尺度与水平、加工范畴及应用;阐述了微细加工技术的发展趋势。     

辅助阳极电解孔加工技术研究

采用辅助阳极法来改善电解孔加工过程中侧面间隙电场的分布。模拟计算和加工试验表明,辅助阳极可以显著减弱孔侧面间隙区域的电场强度,从而有效地抑制发生在侧壁的杂散腐蚀,减小孔锥度,提高加工精度。     

高频群脉冲电解加工中IGBT反向尖峰电压的数学模型

在高频群脉冲电解加工电源的研究中发现电源的核心元件IGBT在关断瞬间会出现反向尖峰电压,由于对他的适当 控制对提高电解加工的精度和加工产品的表面质量起着至关重要的作用,针对这个问题我们建立了反向尖峰电压的数学模 型。本文就此数学模型进行了介绍,同时阐述了该模型的建立对抑制反向尖峰电压的作用。