微螺旋电极电解切割试验研究

发布时间：2017-09-29 18:25

  本文关键词：微螺旋电极电解切割试验研究

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【摘要】：电解线切割加工采用金属丝作为工具阴极,基于电化学阳极溶解的原理,在数控系统的控制下将工件按设定轨迹切割加工成形。本文针对电解线切割加工中电解液更新困难的问题,提出采用高速旋转的微螺旋电极强化加工间隙传质,提高加工精度和加工效率。主要研究内容如下:(1)基于电解加工电极反应过程,结合电解线切割加工工艺特性,分析总结了微细电解线切割加工传质受限的原因;分析了不同状态下电解切割加工间隙内电解液传质、传热过程,建立了微螺旋电极电解切割加工间隙流场模型;仿真计算结果表明旋转微螺旋电极能够促进加工间隙内电解液轴向流动,随着电极转速增大,传质效果增强。(2)根据微螺旋电极电解切割加工试验需求,改进完善了试验加工系统;该加工机床能够实现高分辨率低速直线进给、高精度回转;基于LabWindows/CVI虚拟仪器平台开发了微螺旋电极电解切割加工控制系统,该控制系统具有短路检测与保护等功能。(3)开展了微螺旋电极电解切割加工试验研究。在3 mm厚的06Cr19Ni10不锈钢材料上进行加工试验,对比分析了电极转速和电极结构形式对加工效率和加工精度的影响,结果表明:提高电极转速可以提高电解切割加工效率,最大进给速度可达8μm/s;采用微螺旋电极相比微圆柱电极,可以提高电解切割加工精度和加工稳定性。开展微螺旋电极电解切割加工参数试验,试验结果表明:采用低脉冲电压、小占空比、高脉冲频率、低浓度电解液、大进给速度,可以减小加工间隙,提高加工精度。最后,采用微螺旋电极在06Cr19Ni10不锈钢材料上加工出阵列微电极、微镂空等复杂微结构。
【关键词】：电解切割 微螺旋电极 强化传质 高转速 微结构
【学位授予单位】：南京航空航天大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TG662
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-11
• 注释表11-12
• 第一章 绪论12-25
• 1.1 微细加工技术12-15
• 1.1.1 LIGA与LIGA-like技术12-13
• 1.1.2 微细切削加工技术13-14
• 1.1.3 激光加工14-15
• 1.1.4 微细电火花加工技术15
• 1.2 微细电化学加工技术15-20
• 1.2.1 微细电铸技术15-16
• 1.2.2 掩模微细电解加工技术16-17
• 1.2.3 电液束微细电解加工技术17
• 1.2.4 超短脉冲微细电解加工技术17-20
• 1.3 微细电解线切割加工技术20-23
• 1.4 课题研究意义及主要研究内容23-25
• 1.4.1 课题研究意义23-24
• 1.4.2 本文研究的主要内容24-25
• 第二章 微螺旋电极电解切割加工原理25-41
• 2.1 电解线切割加工原理25-28
• 2.1.1 电解线切割加工25-26
• 2.1.2 电解线切割加工强化传质方法26-28
• 2.2 微螺旋电极电解切割原理28-39
• 2.2.1 微螺旋电极电解切割加工技术的提出28-29
• 2.2.2 电解切割加工间隙内传质、传热过程分析29-31
• 2.2.3 电解切割加工间隙流场模拟分析31-39
• 2.3 本章小结39-41
• 第三章 微螺旋电极电解切割试验系统41-51
• 3.1 微螺旋电极电解切割试验系统设计41-43
• 3.1.1 微螺旋电极电解切割试验系统的要求41
• 3.1.2 试验系统的总体设计41-43
• 3.2 微螺旋电极电解切割试验系统关键部件43-46
• 3.2.1 运动平台43-44
• 3.2.2 电解液循环系统44-45
• 3.2.3 高速主轴-电极系统45-46
• 3.3 微螺旋电极电解切割试验系统控制方案46-50
• 3.3.1 控制方案总体设计46-47
• 3.3.2 控制系统软件设计47-50
• 3.4 本章小结50-51
• 第四章 微螺旋电极电解切割工艺试验研究51-66
• 4.1 试验安排51-52
• 4.2 旋转电极电解切割加工工艺试验研究52-57
• 4.2.1 圆柱电极旋转对加工的影响52-53
• 4.2.2 圆柱电极与螺旋电极旋转电解切割加工比较53-57
• 4.3 微螺旋电极电解切割工艺试验研究57-64
• 4.3.1 加工电压对切缝侧面间隙的影响57-59
• 4.3.2 脉冲频率对切缝侧面间隙的影响59-60
• 4.3.3 占空比对切缝侧面间隙的影响60-61
• 4.3.4 电解液浓度对切缝侧面间隙的影响61-62
• 4.3.5 进给速度对切缝侧面间隙的影响62-64
• 4.4 典型复杂微结构的加工64-65
• 4.5 本章小结65-66
• 第五章 总结与展望66-67
• 5.1 本论文研究工作总结66
• 5.2 未来研究工作展望66-67
• 参考文献67-71
• 致谢71-72
• 在学期间的研究成果及发表的学术论文72

【参考文献】

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本文编号：943574