高弹性合金材料的微细电解铣削加工技术研究

高弹性合金材料微小型零/部件在航空航天、精密仪器等领域的使用越来越广泛。针对传统方法加工高弹性合金材料微小型零件比较困难的问题,利用纳秒脉冲电源微细电解铣削加工技术对其进行了研究。介绍了微细电解铣削加工技术的原理和实验装置;研究了微细工具电极的在线制备方法和主要工艺参数对微细电解铣削加工精度的影响;并进行了两种典型微小结构的综合加工实例验证。研究表明,利用纳秒脉冲电源微细电解铣削加工技术可以加工出具有良好质量的高弹性材料微小结构。     

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。     

超短脉冲电流微细电解加工技术研究

利用电化学腐蚀方法,在自制的电解加工机床上连续实现微细工具电极的制作和工件的加工,通过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,降低加工电压,可以提高微细电解加工的精度。利用优化的加工参数,进行了微小孔加工、微细直写加工以及成形电极微细加工的实验。     

金属微结构的电解铣削加工技术研究

随着微机电系统的发展,微细加工技术成为了当今世界的研究热点。对微细电解铣削加工技术进行了深入研究,在难加工材料镍基高温合金上进行了一系列微细电解铣削加工工艺试验。首先,基于微细电解铣削加工原理,自行研制了一套高精度微细电解铣削加工系统。其次,分组试验并分析了各主要参数,如铣削层厚度、加工电压、脉冲宽度、电极直径,以及电解液浓度等对形状精度和加工精度的影响规律。最后,通过优化加工参数,成功加工出了数个典型三维平面及曲面微结构,形状精度高,加工稳定性好,充分展现了微细电解铣削工艺在加工复杂金属微结构方面的巨大潜力。     

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.     

微细加工技术在国内外发展趋势的研究

研究了国内外微细加工技术的发展状况,基于MEMS器件的微细加工技术,提出了在低电位、微电流密度下电化学钝化效应基础上,用高频振动效应消除钝化,用与高频振动同频同步的窄脉冲电流电解作用去除机体材料,实现电解复合微细加工,这是微细加工技术的新构想及发展趋势.     

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。     

基于FPGA的纳秒级微细电解加工脉冲电源的研制

针对微细电解加工的精度要求,研制出适合于微细电解加工的纳秒级脉冲电源。利用FPGA内部的高频时钟产生出高频的脉冲信号,经放大和斩波后得到纳秒级脉冲,脉冲频率调节范围较宽。采样信号经FPGA内部编程处理后输出反馈信号实现短路保护。使用该电源进行相关的工艺试验,验证了电源的可行性。     

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。     

同步超声振动调制微细放电-电解加工技术

对超声频振动与微细电加工电源的"开、断"方式进行分析、探讨,研制脉冲电源斩波器,用激光传感器实时测量超声振动,可得斩波脉冲,能对电源进行有序"开、断"控制,实现超声振动与电源"开、断"实时同步;完善同步超声复合微细电加工系统;采用幅值6 V以下脉冲电压、低电导率电解液,进行同步超声振动微细电加工机理及试验研究,通过对超声、超声脉冲电解及同步超声脉冲电解加工结果的对比分析,验证同步超声电解加工方式技术优势;采用复合乙醇工作液、微细半导体混粉,可实现超声调制放电-电解复合微细加工,在保证加工精度、表面质量同时,提高加工过程稳定性与加工效率。     

混气电解加工探讨

电解加工是利用金属在电解液中发生阳极溶解反应而去除工件上多余的材料、将零件加工成形的一种方法。电解加工的加工精度不仅与加工间隙有关,还与机床、工艺装备、工具阴极、工件、工艺参数等诸多因素有关,通常采用混气电解加工、脉冲电解加工、小间隙电解加工和改进电解液等措施提高加工精度。其中混气电解加工是将具有一定压力的气体与电解液按一定比例混合在一起,然后将这种混合物加入到工件的加工间隙中去进行电解加工的一种方法。混气电解加工可以缩小加工间隙,提高电解加工的加工精度和复制精度,但混气电解加工的微观不平度和不直度还不理想。从气液混合比、混气电解加工的特性以及混气电解加工的工艺三个方面对混气电解加工的原理进行一定的探讨,希望摸索一种提高电解加工精度的方法。     

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。     

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。     

Investigation into fabrication of microslot arrays by electrochemical micromachining

Maskless electrochemical micromachining (EMM) is a prominent and unique surface texturing method to fabricate the arrays of microslots. This article investigates the generation of microslot arrays using maskless EMM method. The developed prototype maskless EMM setup consists of EMM cell, power supply connections, electrode holding devices and constricted vertical cross flow electrolyte system for the fabrication of microslot arrays economically. One textured cathode tool with SU-8 2150 mask is used to produce 22 microslot arrays. Influences of EMM process parameters including voltage, electrolyte concentration, inter electrode gap, flow rate and machining time on the machining performance that is, width overcut, depth and surface roughness (R_a) of microslot arrays are investigated. For lower width overcut, controlled depth, and lower surface roughness, machining with lower voltage, lower electrolyte concentration, lower inter electrode gap, higher flow rate and lower machining time are recommended. From the analysis, it is observed that the best machining conditions including inter electrode gap of 50?μm, applied voltage of 6 V, electrolyte concentration of 20?g L^?1, flow rate of 5.35 m³ hr^?1 and machining time of 1?min fabricate regular microslot array with mean width overcut of 24.321?μm, mean machining depth of 10.7?μm and mean surface roughness of 0.0101?μm.     

带冠整体叶轮组合电加工关键工艺的研究

带冠整体叶轮代表了未来整体叶轮结构设计的重要发展方向,带冠整体叶轮的加工是现代制造领域的难点之一。本文结合某型带冠整体叶轮的加工试验,对组合电加工方案的关键工艺进行了分析,并重点讨论了电解加工叶轮预通道的阴极设计及其运动轨迹的确定,以及电火花加工中的成形电极设计和进给轨迹设计等问题。     

径向整体叶轮电解加工方法探讨

提出采用传统电解加工和数控展成电解加工相结合的方式来加工径向整体叶轮的新方案,并以某型发动机上的 径向整体叶轮为例,介绍其具体加工方法。该方案既可简化阴极设计,又可提高加工效率。     

微细电化学加工技术

介绍了微软电化学加工的原理及特点，详细介绍了基于电化学扫描探针显微镜进行的电化学微细加工技术，EFAB制作技术、刻蚀剂层技术（GELT）、超微细电极电化学加工技术等几种目前主要的微细电化学加工技术。     

基于电容模型的脉冲电解、电化学光整、蚀刻加工机理分析

用一个动态变化的电容模型来描述电化学加工过程,从一个全新的角度———电容,来解释电化学加工的机理。利用电极体系的等效阻抗的变化来解释脉冲电解中线性电解液非线性化的现象;通过界面双电层电容值的变化来解释脉冲电化学光整加工提高精度的根本原因;在脉冲电化学蚀刻中由于保护膜产生的类似电解电容效应,使该处的电容值显著变化,从而解决了在纯化学蚀刻中出现的侧向腐蚀问题。     

电解加工的间隙监测与控制

加工间隙的监测与控制是电解加工的一个重要研究内容。本文提出了循环迭代间隙控制方案,根据前次循环中加工状况,对进给速度、进给量进行相应调整。在自行研制的立式电解加工机床上,采用虚拟仪器技术构建了电解加工控制系统。研究了有电解液存在情况下进行对刀(湿对刀)的问题。试验结果表明,在电解液中可以实现精确对刀;循环迭代间隙控制可以快速调整工具进给速度,使之近似等于工件去除速度,从而精确地维持恒定的小间隙。     

Investigations aiming to increase electrochemical machining accuracy

Under conditions of electrochemical sinking, the standard deviation of inter-electrode gap thickness decreases with the decrease of machined area, while the machining accuracy increases. Advantage may be taken of this fact when using an electrode with a working area smaller than its machined area and when using different electrode kinematics than for sinking. For instance, the working electrode should move above the machined area at a velocity v_p. Theoretical and expeirmental research shows, that electrochemical machining (ECM) processes can show a significant increase of machining accuracy when compared to classical electrochemical sinking. This results mainly from the fact that parameters of the process can be chosen in such a way that the uneven distribution of physical properties in the machining space does not radically affect changes of inter-electrode gap thickness. Because the productivity of the discussed case is lower than for classical electrochemical sinking, it should be applied for finishing operations in which a small material excess is removed.