高頻窄脈沖微細電解加工機理的研究.pdf

1、近年來，隨著尖端技術的發(fā)展，高新產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到微米級、亞微米級甚至納米級的加工技術。 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代特種加工技術。從原理上講加工過程中材料是以“離子”溶解的方式去除，因此該加工技術具有加工效率高、工具無損耗、加工表面質量好、與零件材料硬度無關、加工后工件無應力和變形等優(yōu)點，故使得電解加工在

2、微、納米加工領域有著很大的發(fā)展前景。 國內外大量研究表明，應用高頻窄脈沖電源是提高電解加工精度最有效的技術途徑之一。當采用高頻窄脈沖電源進行微細電解加工時，工件陽極在電解液中發(fā)生高頻斷續(xù)的電化學溶解，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、加工截止間隙進一步縮小、陽極的集中蝕除能力進一步增強，從而提高了加工精度、表面質量和加工效率，使加工精度達到微米級。因此研究高頻窄脈沖微細電解加工機理，優(yōu)化工藝參數

3、，對電解加工在微細制造中的應用具有重要意義。 本文運用電極過程動力學理論，對高頻窄脈沖微細電解加工過程中的極間間隙和流場進行了分析研究。通過對電解過程中電極/溶液界面雙電層結構和特性的分析，提出了陽極的阻容等效電路，推導了其數學模型，對該模型在不同電源頻率下的響應作了分析；依據該數學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系在MATLAB中進行了模擬仿真，并進行了分析研究；同時，運用該模型合理的解釋了高頻窄脈沖

4、微細電解加工定域蝕除機理，推導了極間平衡間隙的極限數學表達式，并指出了該數學模型的適用條件。在流場方面，本文探討了陰極的析氣效應以及由氣泡的徑向運動產生的壓力波，運用流體力學和爆炸學理論推導了壓力波數學模型，在MATLAB中進行了模擬仿真，分析了脈沖電源的電壓、頻率、占空比與壓力波特性的關系以及對極間間隙流場的影響。本文在自行改造的微細電解加工機床上進行了工藝實驗，實現了微細工具電極的制作和微細小孔的加工；通過實驗研究了脈沖電源的電壓、