可控脉冲微细电解加工技术研究
发布时间：2021-10-09 07:48
微机电系统作为最典型的产品微型化和智能化的应用,一直是国内外学者研究的热点。其中,微型构件的加工制造是最为核心的技术难题。微细电解加工技术是利用导电金属在电解液中发生阳极溶解的原理来对工件进行蚀除加工的一种特种加工方法。采用超短脉冲电解加工技术可以极大地提高电解加工精度,但其精度会受到超短脉冲电源的限制。本文提出了新型可控脉冲微细电解加工技术,能够将微细电解加工精度控制在亚微米级,避免使用昂贵的超短脉冲电源。自行研制高精度、高稳定性的三轴微细电解加工试验平台。该试验平台包括运动控制系统、短路检测系统和电源系统,完成三维电解铣削加工控制与检测软件系统的开发。根据微细构件加工尺寸小的特点选择采用静液加工方式,并对工件装夹方式进行优化。提出一种基于电感的新型可控脉冲微细电解加工技术。在脉冲电解加工等效电路的基础上引入可调电感,使原来的一阶线性RC等效电路变为LRC二阶振荡电路。通过系统数学模型的建立,分析该方法获得高加工精度的机理。利用该技术进行二维和三维微结构的电解加工试验,得到亚微米级的加工精度。提出一种基于电容的新型可控脉冲微细电解加工技术。在脉冲电解加工等效电路的基础上引入可调电容,...
【文章来源】：燕山大学河北省
【文章页数】：129 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
微型
奇等公司已经有比较成熟的微细电火花加工机床产品。其中日本松下精机生产的微细电火花加工机床能加工直径为 5μm 的微孔，代表着这一领域的最高水平。图1-4a)为日本东京大学曾泽隆久等人利用微细电火花加工得到的直径为5μm的微孔[24]，其工具电极是利用 WEDG 技术制造的直径为 2.5μm 的微细轴。图 1-4b)为美国普渡大学的 Saldana C 等人利用电火花微细加工技术加工的微齿轮结构[25]，微齿轮最大直径为 1.5mm，加工材料为镍基高温合金 Inconel718。国内，哈尔滨工业大学、上海交通大学、广东工业大学和南京航空航天大学等对微细电火花加工做了深入研究，并取得了许多卓有成效的成果。哈尔滨工业大学的禇旭阳利用微细电火花集成加工技术成功加工出了微型齿轮减速器[26]，其减速器外径尺寸仅有 1.8mm，厚度为0.8mm
不少学者开始研究双面掩膜工艺，由工件双面同时进行腐蚀加工。图1-9 是在厚度为 125μm 的不锈钢板上采用掩膜微细电解加工技术得到的微孔结构[117]，其中单面掩膜工艺加工出的微孔锥度较大，采用双面掩膜工艺加工出的微孔侧壁垂直度和表面质量较高。a) 单面掩膜工艺 b) 双面掩膜工艺图 1-9 掩膜微细电解加工的微孔Fig.1-9 Micro holes by mask electrochemical micromachining(2)电液流微细电解加工电液流微细电解加工是将通电后的高压电解液经电极微孔高速喷射在工件表面，利用高压电场对金属工件溶解去除一种微细电解加工方法。电液流微细电解加工所采用的玻璃管电极是其加工的最主要工具。玻璃管电极的直径决定了电液流微细电解加工的尺度，其加工微孔的直径一般为 0.13-1.30mm。若采用阴极不进给的方式进行电液流的微细电解加工，加工孔径将不再受到玻璃管电极直径的限制，可以加工出孔径小于 0.1mm 的微孔，但对加工微孔的深度会有更大的限制。当加工微孔大于0.2mm 时，一般采用阴极进给式加工，可加工出深径比达 100:1 的微孔[118-120]。
【参考文献】：
期刊论文
[1]微细电火花微孔加工技术的发展现状[J]. 解宝成,崔贺新,张元,刘献礼. 哈尔滨理工大学学报. 2018(04)
[2]微细电铸制造技术的研究进展[J]. 房佳恒,张华,姜新东,孟礼. 电镀与涂饰. 2018(13)
[3]微细电解加工技术发展现状[J]. 魏曾. 机械制造. 2018(04)
[4]UV-LIGA工艺误差对MEMS万向惯性开关性能的影响[J]. 曹云,席占稳,王炅,聂伟荣,孔南. 浙江大学学报(工学版). 2017(09)
[5]电铸技术的发展和应用综述[J]. 章勇. 沙洲职业工学院学报. 2017(02)
[6]基于应变梯度塑性理论的AISI4340微细铣槽研究[J]. 孟杰,雷贞贞,刘敏. 现代制造工程. 2017(01)
[7]工艺参数对微小方孔的微细电解加工精度的影响[J]. 张长富,张振羽,徐世玉. 机床与液压. 2016(03)
[8]加工电压对微细电解加工凹槽的影响研究[J]. 何宇斌,王冠,黄红光. 现代制造工程. 2016(01)
[9]折叠波导高频结构UV-LIGA技术研究[J]. 马天军,孙建海,陈振海,伊福廷,刘濮鲲. 真空科学与技术学报. 2015(11)
[10]UV-LIGA工艺制作微注塑模具型腔[J]. 马雅丽,刘文开,路学成,刘冲. 大连理工大学学报. 2015(05)
博士论文
[1]微细电火花集成加工技术的研究[D]. 禇旭阳.哈尔滨工业大学 2010
[2]屏蔽模板随动式微细电铸技术的基础研究[D]. 曾永彬.南京航空航天大学 2008
硕士论文
[1]微细电解铣削加工精度控制问题研究[D]. 袁和传.大连理工大学 2017
[2]微铣削加工毛刺的形成过程仿真与实验研究[D]. 倪海波.哈尔滨工业大学 2012
本文编号：3425945
【文章来源】：燕山大学河北省
【文章页数】：129 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
微型
奇等公司已经有比较成熟的微细电火花加工机床产品。其中日本松下精机生产的微细电火花加工机床能加工直径为 5μm 的微孔，代表着这一领域的最高水平。图1-4a)为日本东京大学曾泽隆久等人利用微细电火花加工得到的直径为5μm的微孔[24]，其工具电极是利用 WEDG 技术制造的直径为 2.5μm 的微细轴。图 1-4b)为美国普渡大学的 Saldana C 等人利用电火花微细加工技术加工的微齿轮结构[25]，微齿轮最大直径为 1.5mm，加工材料为镍基高温合金 Inconel718。国内，哈尔滨工业大学、上海交通大学、广东工业大学和南京航空航天大学等对微细电火花加工做了深入研究，并取得了许多卓有成效的成果。哈尔滨工业大学的禇旭阳利用微细电火花集成加工技术成功加工出了微型齿轮减速器[26]，其减速器外径尺寸仅有 1.8mm，厚度为0.8mm
不少学者开始研究双面掩膜工艺，由工件双面同时进行腐蚀加工。图1-9 是在厚度为 125μm 的不锈钢板上采用掩膜微细电解加工技术得到的微孔结构[117]，其中单面掩膜工艺加工出的微孔锥度较大，采用双面掩膜工艺加工出的微孔侧壁垂直度和表面质量较高。a) 单面掩膜工艺 b) 双面掩膜工艺图 1-9 掩膜微细电解加工的微孔Fig.1-9 Micro holes by mask electrochemical micromachining(2)电液流微细电解加工电液流微细电解加工是将通电后的高压电解液经电极微孔高速喷射在工件表面，利用高压电场对金属工件溶解去除一种微细电解加工方法。电液流微细电解加工所采用的玻璃管电极是其加工的最主要工具。玻璃管电极的直径决定了电液流微细电解加工的尺度，其加工微孔的直径一般为 0.13-1.30mm。若采用阴极不进给的方式进行电液流的微细电解加工，加工孔径将不再受到玻璃管电极直径的限制，可以加工出孔径小于 0.1mm 的微孔，但对加工微孔的深度会有更大的限制。当加工微孔大于0.2mm 时，一般采用阴极进给式加工，可加工出深径比达 100:1 的微孔[118-120]。
【参考文献】：
期刊论文
[1]微细电火花微孔加工技术的发展现状[J]. 解宝成,崔贺新,张元,刘献礼. 哈尔滨理工大学学报. 2018(04)
[2]微细电铸制造技术的研究进展[J]. 房佳恒,张华,姜新东,孟礼. 电镀与涂饰. 2018(13)
[3]微细电解加工技术发展现状[J]. 魏曾. 机械制造. 2018(04)
[4]UV-LIGA工艺误差对MEMS万向惯性开关性能的影响[J]. 曹云,席占稳,王炅,聂伟荣,孔南. 浙江大学学报(工学版). 2017(09)
[5]电铸技术的发展和应用综述[J]. 章勇. 沙洲职业工学院学报. 2017(02)
[6]基于应变梯度塑性理论的AISI4340微细铣槽研究[J]. 孟杰,雷贞贞,刘敏. 现代制造工程. 2017(01)
[7]工艺参数对微小方孔的微细电解加工精度的影响[J]. 张长富,张振羽,徐世玉. 机床与液压. 2016(03)
[8]加工电压对微细电解加工凹槽的影响研究[J]. 何宇斌,王冠,黄红光. 现代制造工程. 2016(01)
[9]折叠波导高频结构UV-LIGA技术研究[J]. 马天军,孙建海,陈振海,伊福廷,刘濮鲲. 真空科学与技术学报. 2015(11)
[10]UV-LIGA工艺制作微注塑模具型腔[J]. 马雅丽,刘文开,路学成,刘冲. 大连理工大学学报. 2015(05)
博士论文
[1]微细电火花集成加工技术的研究[D]. 禇旭阳.哈尔滨工业大学 2010
[2]屏蔽模板随动式微细电铸技术的基础研究[D]. 曾永彬.南京航空航天大学 2008
硕士论文
[1]微细电解铣削加工精度控制问题研究[D]. 袁和传.大连理工大学 2017
[2]微铣削加工毛刺的形成过程仿真与实验研究[D]. 倪海波.哈尔滨工业大学 2012
本文编号：3425945
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