玻璃微结构电解电火花加工关键技术研究
[Abstract]:Non-conductive hard brittle materials are more and more widely used in various engineering fields, especially with the rapid development of MEMS, because of their excellent properties, such as high hardness, high strength, good wear resistance, insulation and thermal conductivity, etc. All kinds of non-conductive hard-brittle materials are widely used in aerospace, automotive electronics, biomedicine, defense science and technology and so on. Due to the properties of non-conductive hard brittle materials, it is very difficult to process the microstructure. Electrolysis EDM (EDM) has been reported to be an economical and effective method for micro-structure machining of non-conductive hard brittle materials, which can overcome its hard-brittle and non-conductive characteristics. In order to meet the great demand for the microstructure of non-conductive hard brittle materials, a series of experiments were carried out in this paper by using the micro-electrolysis EDM (EDM) technology, and glass was selected as the research object. The main research contents are as follows: (1) the mechanism of EDM is analyzed, and the mechanism of dielectric film formation and material removal are discussed. It is considered that the main ways of material removal are tool electrode discharge electrothermal removal and high temperature accelerated chemical reaction removal. According to the machining mechanism and test requirements, a micro-electrolysis EDM test platform is set up. (2) the simulation model of gap flow field in micro-ECEDM milling is established, and the simulation results show that, The threaded tool electrode with high speed rotation plays an important role in the renewal of electrolyte in the gap flow field, and the mathematical model of energy and side machining gap in micro electrolysis EDM milling is established. The effects of main process parameters on machining localization were studied respectively. The processing localization was characterized by side machining clearance. The results show that the processing localization becomes worse with the increase of voltage and duty cycle, and increases with the increase of pulse frequency and feed speed. The optimized process parameters are used to drill out the microporous array on the glass workpiece, milling the microgroove array, and machining the glass microstructures such as deep holes, complex microchannels, three-dimensional steps, and so on. The effect of ultrasonic vibration electrolyte on drilling efficiency is discussed. It is found that ultrasonic vibration electrolyte can obtain better quality of inlet machining. (3) A method of micro electrolysis EDM with rotating electrode is proposed. The simulation model of the gap flow field of this method is established. The simulation results show that the method can effectively improve the electrolyte renewal in the cutting gap. A mathematical model of energy and side machining clearance is established by using this method, and the effects of various process parameters on processing localization are studied experimentally. The experimental results show that with the increase of voltage, duty cycle and electrolyte concentration, the processing localization becomes worse, and with the increase of pulse frequency, spindle speed and feed speed, the processing localization becomes better. The glass material was cut and processed, and the optimized parameters were used to fabricate the microslot array, and several typical glass microstructures were successfully machined. The results show that the rotating electrode cutting method proposed in this paper can effectively process glass microstructures. In this paper, the effects of main technological parameters on machining localization are studied by means of micro electrolytic EDM drilling and cutting respectively. Microholes, microgrooves, microslot arrays, deep glass holes are drilled, and complex microchannels are machined by milling. Three dimensional step structure. Many typical glass microstructures have been fabricated by using the rotating electrode cutting method proposed in this paper, and good processing results have been obtained.
【学位授予单位】:山东大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:TQ171.68
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,本文编号:2279921
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