微细电化学加工技术
电解加工的理论及应用
详细描述
电极应具备足够的导电性、耐腐蚀性和加工稳定性。电极的设计需根据加工需求，如工件形状、材料 特性、加工精度等，进行优化。此外，电极的形状和尺寸也会影响加工效果，如电流密度分布、加工 区域等。
加工参数的确定与控制
总结词
加工参数的合理选择和控制对电解加工效果至关重要。
快速原型制造
电解加工可用于快速原型制造，缩短产品开发周期，降低开 发成本。
能源领域
核能设备制造
电解加工在核能设备制造中用于加工特殊材料和复杂结构，提高设备的可靠性 和安全性。
太阳能光伏板制造
电解加工在太阳能光伏板制造中用于高效硅片的切割和表面处理，提高光电转 换效率。
03 电解加工的关键技术
电解液的选择与优化
电解加工的未来展望
随着新材料、新工艺、智能制造等领 域的快速发展，电解加工技术将不断 革新，加工范围和加工精度将得到进 一步拓展和提高。
电解加工技术与其他先进制造技术的 结合将为复杂构件的精密制造提供更 多可能性，为高端装备制造和智能制 造提供有力支撑。
未来电解加工技术将更加注重环保、 节能和可持续发展，推动绿色制造和 智能制造的深度融合。
高加工精度
加工范围广
加工效率高
环境友好
由于电解加工是依靠电化学反 应进行加工的，因此加工过程 中没有机械切削力，可以减少 工具磨损和热变形等误差，实 现高精度的加工。
电解加工可以加工各种硬、脆 、软等难加工材料，如不锈钢 、硬质合金、金刚石等。同时 ，通过调整电解液的成分和加 工参数，可以实现对不同材料 的加工。
微细电解加工
利用微细电极和微细电解液，实现微小尺寸和复杂结构的加工，满足微电子、生物医学 等领域的需求。
表面微坑电化学加工技术研究
工具（ 板） 阴
／ ＿
间、 阴极贯 穿孔 尺寸、 电解液等加 工参数 对所加 工微坑的 影响 ， 优化 了加工参数和加工条件 ， 高 了所加工微坑的精度。 提 【 关键词 】 窝状微坑 ； 蜂 电解加 工； 加工精度 【 中图分类号 】 Ｎ ０ 【 Ｔ ３４ 文献标识码 】 Ａ 【 文章编号 】 ７－ ９９２０ ）１ ０９— ２ １ １ ５６（０７２ － １３ ０ ６
稳定。Ｊ ） ｔ ４ 电解加工方法 。 ３ （ 是利用金属在 电解 液中发生 阳极溶解
其次 ， 将表 面已形成掩膜 的工件与 工具 阴极放入夹具装夹 。
由于本试验在 电解槽 中完成 ， 需要设计专用的夹具 。 夹具 的设计
主要遵循 三个 方面的原则 ： 一是能对 电极 和工件进行定位 ； 二是
而形成微坑。根据驱动方式的不 同 ， 又可分 为 自激 振动、 低频振
动冲击 、超声振动加工。这种加工方法使工件表面发生塑性变 形， 微坑周 围材料隆起 ， 需要二次加工。（ ） ２ 数控激光珩磨技术 。 首先 用激光 打坑 ， 实现表面微坑结构造型 ， 然后进行珩磨。这种 加工方法 工序多 、 成本 高， 还可能造成局部材料性能 的变化。（ ） ３ 微研磨方法 。 利用表 面镀有金刚石或立方氮化硼（Ｂ ） Ｃ Ｎ 的微研磨 工具研磨 工件 加工出微坑 。这种方法设备 复杂 ， 成本 高， 加工不
由法拉第 定律计算出每个点的溶解深度 。从 图 ２中可 以看 出反
应初始阶段不均匀 的电流分布导致 图形 中心区域 的隆起 ，随着 溶解过程的进行 ， 解速度变得越 来越 均匀 ， 溶 图形逐渐接近于半 圆 ；从仿真 的结果也可看 出在掩膜刻蚀 中的侧 向腐蚀导致 了微
第四章电化学加工
4.2 电解加工 一、电解加工过程及其特点 电解加工（electrochemical machining，ECM）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。
1-直流电源 2-工具阴
极 3-工件阳极
4-电解液泵
5-电
解液
加工时，工件接电源正极（阳极），按一定形状要求制成的工具接负极（阴极），工具电极向工件缓慢进给，并 使两极之间保持较小的间隙（通常为0.02～0.7mm），利用电解液泵在间隙中间通以高速（5～50m/s）流动 的电解液。
时水(H2O)离解为氢氧根负离子OH－和氢正离子H+，CuCl2离解为两个氯负离子2Cl－和二价铜正离子Cu2+。 当两个铜片接上直流电形成导电通路时，导线和溶液中均有电流流过，在金属片(电极)和溶液的界面上就会 有交换电子的反应，即电化学反应。溶液中的离子将作定向移动，Cu2+正离子移向阴极，在阴极上得到电子 而进行还原反应，沉积出铜。
在工件及工具之间施加一定电压，阳极工件的金属被逐渐电解蚀除，电解产物被电解液带走，直至工件表面形成 与工具表面基本相似的形状为止。
图中的细竖线表示通过阳极（工件）和阴极（工具）间的电流。竖线的疏密程度表示电流密度的大小加工开始时， 工件阳极及工具阴极的形状不同，工件表面上的各点至工具表面的距离不等，因而各点的电流密度不等。
3) 电解液系统 组成有泵、电解液槽、过滤装置、管道和阀。
七、电解加工工艺及其应用
1 深孔扩孔加工 深径比大于5的深孔，用传统切削加工方法加工，刀具磨损严重，表面质量差，加工效率低。目前采用电
解加工方法加工φ4×2000mm、φ100×8000mm的深孔，加工精度高，表面粗糙度低，生产率高。电 解加工深孔，按工具阴极的运动方式可分为固定式和移动式两种。
微机械及其微细加工技术
第三节 微机械及其微细加工技术
a) LIGA 工艺得到的三个镍材料的微型齿 轮，每个齿轮高100m
b) 组装后的电磁驱动微马达的SEM 照片，由 牺牲层和LIGA技术获得，转子直径为150m， 三个齿轮的直径分别为77m,100m和150m
第三节 微机械及其微细加工技术
微机械具有以下几个基本特点：
体积小，精度高，重量轻。 性能稳定，可靠性高。 能耗低，灵敏性和工作效率高。
多功能和智能化。
适于大批量生产，制造成本低廉。
第三节 微机械及其微细加工技术
一些典型的微机械产品
研制国家及单位 主要工艺方法 美国斯坦福大学，加州弗里蒙特新传感器制造公司，日 异向刻蚀工艺及加硼控制 本横河电机公司等 法 微加速度传感器 航空航天，汽车工业 美国斯坦福大学， 制版术和 加州弗里蒙特新传感器制造公司， 刻蚀工艺， 德国卡尔斯鲁核研究中心微结构技术研究所， LIGA技术 瑞士纳沙泰尔电子和微型技术公司等 微型温度传感器 航空航天， 美国斯坦福大学， 制版术和 汽车工业 加州弗里蒙特新传感器制造公司等 刻蚀工艺 德国慕尼黑夫琅霍费固体工艺研究所等 制版术和 螺旋状振动式压力传感器和加 航空航天， 速度传感器 汽车工业 刻蚀工艺 智能传感器 微机械人 德国菲林根施韦宁根微技术研究所 制版术和 刻蚀工艺 微型冷却器 制版术和 航空航天和电子工业， 美国斯坦福大学， 用于集成电路中 加州弗里蒙特新传感器制造公司等 异向刻蚀工艺 微型干涉仪 类似于电子滤波器 美国IC传感器制造公司等 制版术和 刻蚀工艺 硅材油墨喷嘴 计算机设备 美国斯坦福大学 异向刻蚀工艺 分离同位素的微喷嘴 核工业 德国卡尔斯鲁核研究中心微结构技术研究所等 LIGA技术 微型泵 医疗器械， 日本东北大学，荷兰特温特大学，德国慕尼黑夫琅霍费 刻蚀工艺 电子线路 固体工艺研究所等 和堆装技术 微型阀 医疗器械 德国慕尼黑夫琅霍费固体工艺研究所 制版术 和刻蚀工艺 微型开关（密度12400个/cm2) 航空航天和武器工业 美国明尼苏达州大学 制版术 和异向刻蚀工艺 分离层技术， 微齿轮，微弹簧及微曲柄，叶 微执行机构，核武器安 美国加利福尼亚大学伯克利分校， 片，棘轮 全装置 圣迪亚国家实验室 制版术 和刻蚀工艺 直径的微静电电机 分离层技术 计算机和通讯系统的控 美国加利福尼亚大学伯克利分校， 制 麻省理工学院 产 品 硅压力传感器 主要应用领域 航空航天，医疗器械
【国家自然科学基金】_微细电化学加工_基金支持热词逐年推荐_【万方软件创新助手】_20140801
推荐指数 2 2 2 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
2010年 序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18
科研热词 高速旋转 电解加工 电化学加工 电化学刻蚀 激光加工 溅射物 气泡层 模拟 柱状电极 机械制造自动化 微细电解铣削 微细电化学加工 微细工具电极 微细加工 微三维结构 工具阴极 分层铣削 再铸层
2008年 序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16
科研热词 铜衬底 超声频振动 纳秒脉冲电流 电解 电火花加工 电化学钝化 电化学加工 田口方法 理论模型 激光加工 抛光 微结构加工 微细阵列孔 微细电 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
推荐指数 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
2011年 序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22
2011年 科研热词 铟场致发射电推力器 超窄脉宽 超短脉冲电压 脉冲电源 精微加工 电流密度 电极直径 电化学铣削 电化学腐蚀 电化学加工 柱状电极 微细电解加工 微细电极制备 微细球状电极 微细槽 微电极 微小型腔 多阶 发射针 单脉冲放电 加工定域性 伏安特性 推荐指数 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
2012年 序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20
科研热词 电化学加工 复合加工 铂黑 脉冲电源 脉冲激光 结构化表面 纳秒脉冲 窄脉宽 电化学刻蚀 生物医学工程 激光电化学 激光冲击 派瑞林 植入式 放电加工 掩模 微细加工 微电极 力学电化学效应 dds技术
细微加工技术(精密加工)
2013-8-10
第3节 微细加工机理 二、材料缺陷分布对其破坏方式的影响 空位
在晶体晶格中, 若某结点 上没有原子, 则这结点称 为空位。空位附近的原子 会偏离正常结点位臵, 造 成晶格畸变。空位的存在 有利于金属内部原子的迁 移(即扩散)。
2013-8-10
第3节 微细加工机理 二、材料缺陷分布对其破坏方式的影响
间隙原子
位于晶格间隙之中的原 子叫间隙原子。间隙原 子会造成其附近晶格的 很大畸变。
2013-8-10
第3节 微细加工机理 二、材料缺陷分布对其破坏方式的影响 异类原子
任何纯金属中都或多或少会存在杂质, 即其它元素, 这些原子 称异类原子(或杂质原子)。当异类原子与金属原子的半径接近时, 则异类原子可能占据晶格的一些结点; 当异类原子的半径比金属 原子的半径小得多, 则异类原子位于晶格的空隙中, 它们都会导 致附近晶格的畸变。
结合加工
2013-8-10
变形加工
加工方法
压力加工 铸造(精铸、压铸)
可加工材料
金属 金属、非金属
应
用
板、丝的压延、精冲、拉拔、挤压、波导管、衍射光栅 集成电路封装、引线
2013-8-10
第4节 微细加工方法 二、微细加工的基础技术 1.电子束加工
电子束加工 （electron beam machining， EBM） 是在真空条件下，利用电子枪 中产生的电子经加速、聚焦后能量密 度为106 ～109w/cm2 的极细束流高速 冲击到工件表面上极小的部位，并在 几分之一微秒时间内，其能量大部分 转换为热能，使工件被冲击部位的材 料达到几千摄氏度，致使材料局部熔 化或蒸发，来去除材料。
去除加工 （又称为分离加工， 是从工件上去除多余 的材料 ）
基于FPGA的纳秒级微细电解加工脉冲电源的研制
基于FPGA的纳秒级微细电解加工脉冲电源的研制梁劲斐;于兆勤;郭钟宁【摘要】To the demand of micro electrochemical machining accuracy, a nanosecond power supply was developed which suitable for micro electrochemical machining. To utilize FPGA inside high-frequency clock to generate high-frequency pulse signal, acquire nanosecond pulse through amplify and chopping. The pulse frequency has wide range to regulate. For short-circuit protection, programming in FPGA to deal with sampling signal and output the feedback signal. When employed this power supply to carry out some experiments,verified the feasibility of the power supply.%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。
【期刊名称】《机电工程技术》【年(卷),期】2013(000)009【总页数】4页(P87-90)【关键词】微细电解加工;FPGA;纳秒电源【作者】梁劲斐;于兆勤;郭钟宁【作者单位】广东工业大学，广东广州 510006;广东工业大学，广东广州 510006;广东工业大学，广东广州 510006【正文语种】中文【中图分类】TP230 前言随着微机电系统（Micro-Electro-Mechanical Systems，MEMS）的发展，微型复杂结构金属器件的应用范围越来越广，如生物医学和航空领域，因此微细加工技术成为现代工业的一个热点问题。
微细与超微细加工技术
溅射材料
溅射粒子
离子束溅射镀膜加工
◎离子镀氮化钛,即美观,又耐磨.应用在刀具上可提高寿命1-2 倍.
➢ 离子束溅射注入加工 ◎用高能离子〔数十万KeV〕轰击工件表面,离子打入工件 表层,其电荷被中和,并留在工件中〔置换原子或填隙原 子〕,从而改变工件材料和性质.
变形加 热表面流动 工(流动 粘滞性流动 加工) 摩擦流动
热流动加工（火焰，高频，热射线，激光） 压铸，挤压，喷射，浇注 微离子流动加工
二、微细机械加工
◆主要采用铣、钻和车 三种形式,可加工平面、 内腔、孔和外圆表面. ◆刀具：多用单晶金刚 石车刀、铣刀.铣刀的回 转 半 径 〔 可 小 到 5μm〕 靠刀尖相对于回转轴线 的偏移来得到.当刀具回 转时,刀具的切削刃形成 一个圆锥形的切削面.
单晶金刚石铣刀刀头形状
◆ 微细机械加工设备 ➢微小位移机构 ,微量移动应可小至几十个纳米 . ➢高灵敏的伺服进给系统.要求低摩擦的传动系统和导轨 支承系统,以及高跟踪精度的伺服系统. ➢高的定位精度和重复定位精度,高平稳性的进给运动. ➢低热变形结构设计. ➢刀具的稳固夹持和高的安装精度. ➢高的主轴转速及动平衡. ➢稳固的床身构件并隔绝外界的振动干扰. ➢具有刀具破损检测的监控系统.
电磁铁 1
逆压电元件
电磁铁 2
电磁铁加励磁，夹紧
电磁铁 1
逆压电元件
电磁铁 2
Δ
电磁铁2去掉励磁，松开
电磁铁 1
逆压电元件
电磁铁 2
电磁铁 1
逆压电元件
电磁铁 2
Δ
电磁铁 1
逆压电元件
电磁铁 2
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© 1994-2009 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http://www.cnki.net 第3卷第2期2005年6月纳 米 技 术 与 精 密 工 程NanotechnologyandPrecisionEngineeringVol.3 No.2Jun.2005 微细电化学加工技术3
朱 荻,王明环,明平美,张朝阳(南京航空航天大学机电学院,南京210016)
摘 要:开展了微细电化学加工技术的试验研究工作,内容包括微细电铸和微细电解加工.讨论了微细电化学加工的工艺特点和主要技术步骤.针对若干典型微结构,提出了相应的微细电化学加工方法和技术方案,采取了纳秒脉宽脉冲电流、电化学微铣削等手段,结合若干实例进行了加工试验,例如:微缝电解加工、微轴电解加工、微针尖电解加工及微齿轮模具模芯电铸成型等,获得了很好的试验结果.提出的加工方法在金属零件微制造方面有着重要的应用前景.
关键词:微细加工;电化学制造;脉冲电流中图分类号:TG661 文献标识码:A 文章编号:167226030(2005)0220151205
MicroElectrochemicalFabricationZHUDi,WANGMing2huan,MINGPing2mei,ZHANGZhao2yang(CollegeofMechanicalandElectricalEngineering,NanjingUniversityofAeronautics
andAstronautics,Nanjing210016,China)
Abstract:Thispaperisfocusedondevelopingmicroelectrochemicalfabricationprocesses,includingmicroe2lectroformingandmicroelectrochemicalmachining.Theprinciple,advantageandsomeimportantissuesofmi2croelectrochemicalfabricationprocessesarediscussed.Forsometypicalmicrostructures,methodsandtechni2calroutesweresuggestedinmicroelectrochemicalfabricationbyemployingnanosecond2widthpulsecurrent,andelectrochemicalmicromachining,etc.Severalexamplesofmicroelectrochemicalfabricationareintroduced,suchasmicrobeaning,micropinsandtips,microgearmould,etc.Thepresentedmethodhasapotentialap2plicationinthemicropartfabrication.Keywords:micromachining;electrochemicalfabrication;pulsecurrent
微细加工在许多工业领域中有着重要而广阔的应用前景,是当今最为活跃的研究领域之一.微细加工技术源于半导体集成电路制造工艺,但发展至今其内涵已经大大拓宽,不局限于IC工艺中的硅片刻蚀技术,LIGA、LIGA2LIKE、微细电加工、微细束流加工及微细切削等多种加工技术已经成为微细加工技术中的重要组成部分.微细加工任务不是由某一项技术独自完成的,而是由许多方法和技术所共同承担.这些方法各有所长,相辅相成,构成了微细加工技术群,承担着丰富多样的微细加工任务.就微型飞行器而言,在传感、控制和采集等单元部件上较多地采用微硅技术;而在推进、动力及执行等单元系统方面,涉及到微齿轮、传动轴、臂、机翼、尾舵、桨和减速器等的制造,则更多地依靠其它微细加工手段.微细加工目前主要涉及微米级的精度及结构,这是由已有的微细加工技术所具有的能力和工业需求所决定的.从发展的角度看,微细加工包括微米级加工和纳米级加工,或者说,微细加工技术正在向纳米尺度领域发展和延拓.
电化学制造技术是一种特种加工技术,目前在微细加工中已占有重要的位置.电化学制造技术按原理分为两类,一类是基于阴极沉积的增材制造技术———电铸(electroforming),另一类是基于阳极溶解的减材
3收稿日期:20052032
24.
作者简介:朱 荻(1954— ),男,博士,教授.E2mail:dzhu@nuaa.edu.cn.© 1994-2009 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http://www.cnki.net
制造技术———电解加工(electrochemicalmachining).电解加工和电铸的基本原理过程如图1所示.电解加工过程中,在工具阴极和工件阳极之间保持较小间隙,电解液在间隙中流过.在间隙上施加低压直流电,按照法拉第定律,工件阳极开始溶解.溶解产物被流动的电解液排出加工区.工具阴极向工件恒速进给,以保持加工间隙的恒定.随着加工过程的延续,工件阳极的形状将近似复制工具阴极的形状.电铸是电解加工的逆过程.它是利用金属离子在阴极上沉积来制造金属制品.在电铸过程中,电解液中的金属离子不断向阴极迁移,并沉积在阴极母模上,直到达到所需要的厚度.然后,沉积的金属层被机械剥离,经过必要的后续加工,获得所需的金属制品.电铸制品能够极其精确地复制母模的形状.(a)电解加工(b)电 铸图1 电化学制造技术原理 电铸和电解加工这两种技术有一个共同点:无论是材料的减少还是增加,制造过程都是以离子的形式进行的.由于金属离子的尺寸非常微小,因此这种微去除方式使得电化学制造技术在微细制造领域具有重要的应用前景. 近些年来,德国、美国及韩国等工业发达国家对于微细电化学加工技术给予高度重视,进行了大量的研究,并取得了长足的进展.利用微细电化学加工技术,日本制造出了直径为数微米、高表面质量的轴;英国在高速转子上加工出了数十微米线宽、数微米深的储油槽;荷兰菲利浦公司实现了薄板上微孔、微缝的高效电解加工;美国IBM公司对电子工业中微小零件进行微细电化学蚀刻加工[1～5].美国一研究机构通过可移动的微细电极(阳极)在空间缓慢移动,诱导金属离子按指定的方向电沉积生长,形成某种特殊的空间三维微细结构(例如微型金属螺旋线圈).德国KARISRUHE
研究所将微细电铸与光刻技术集成,发明了LIGA技术,实现了高深宽比的金属微结构的制造.2000年,德国MPG采用纳秒级超短脉宽脉冲电流技术,使得电化学溶解定域性突变性提高,从而实现了数十微米尺度的金属三维复杂型腔的微细加工[6].MPG经过进一步
研究,取得了新的进展,已经加工出100nm宽的沟槽[7].
本文主要针对目前工业生产和新品研发中存在的Meso2Scale(尺寸从几微米至几百微米)的微细结构,介绍笔者开展的研究工作,讨论采用电化学加工方法进行经济、高效的微细加工.
1 微细电铸 从原理上讲,如果不考虑芯模表面处理层、内应力变形及脱模变形等影响因素,电铸的复制精度可以达到纳米量级.目前,电铸已经在微细制造领域中得到了重要的应用.电铸是LIGA技术中一个重要的不可替代的组成部分.在LIGA过程中,电铸具有的微细复制能力得到了充分发挥.
笔者采取与LIGA技术类似的过程,进行了微小金属零件制造的研究.主要工艺步骤包括光刻和电铸(如图2(a)所示).采用不锈钢片作为基底材料,在其
上均匀涂覆感光胶,然后进行曝光和蚀刻等工艺步骤,
在金属基底上形成带有特定图案的感光胶层.将带有图案胶层的金属模版放入电铸槽内进行电沉积,金属离子在模版上衬底材料裸露处沉积,直至将其填满;然后将金属沉积物和感光胶层分离,得到的金属结构就是所需的微细零件.采用该方法制备的微型铜齿轮如图2(b)所示.
在微细电铸过程中,同时采用了高频脉冲电流和高速冲液的方法,使电沉积在电化学极化度较高的情况下进行,从而细化了晶粒,获得了致密的金属沉积层.另外,还试验了压力正负交变等措施,利用较强的压力扰动,及时排除阴极上的吸附气泡,消除了阴极吸附气泡造成的针孔和麻点等问题.采取了低应力工作液,并对过程参数进行优化,控制了沉积应力,避免了变形.
采取类似的工艺过程制造了某型航空发动机微型过滤网(孔径为100μm,厚度为200μm)和系列微型小模数齿轮注塑模具型芯,齿轮模数在0.2～0.4(如图3所示).
・251・纳 米 技 术 与 精 密 工 程 第3卷 第2期 © 1994-2009 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http://www.cnki.net(a)工艺流程
(b)制备的微型齿轮
图2 准LIGA工艺流程和制备的微型齿轮
图3 制造的微型齿轮注塑模具型芯和生产出的齿轮2 微细电解加工 理论和试验研究表明,脉冲电解加工可以显著地改进电解加工过程,是实现微细电解加工的重要措施.
在脉冲电解加工中,电解液的间断及周期性的更新,使得间隙中的电解产物(溶解的金属、析出的氢气及产生的焦耳热)得到及时排除,因而可以在比传统直流更高的电流密度和更小的加工间隙下进行加工.高的电流密度使表面加工质量亦随之提高,而小间隙可以显著改善加工精度.脉冲电解加工系统的基本构成如
图4所示.
图4 脉冲电解加工系统示意 本文在脉冲电解加工的基础上,采取了工具往复运动方式,具体过程如图5所示.在每一个加工周期中,先施加一个对刀电压(1V左右的低电压),工具电极进给至工件阳极,进行零位对刀(短路对刀);然后工具电极回退,使间隙至所需要的数值,施加相对较高的加工电压(5～20V)进行加工;加工后切断加工电压,工具电极回退到较大间隙,进行充分的电解液冲刷以排出加工产物.这种周期往复运动的方式改善了加工的稳定性且保证了加工过程的重复性,这对于处于小加工间隙情况下的微细电解加工是非常重要的.
图5 带有工具周期往复运动的脉冲电流电解加工 以上措施为实现微细加工提供了保障.加工出的电动剃须刀网罩样件如图6所示,其材料为1Cr18Ni9Ti,90个宽0.28mm深0.8mm的窄缝同时加工,加工时间为100s.虽然0.28mm的尺度并不算很微小,但是相比其它加工工艺,所达到的加工效率、表面加工质量及窄缝侧壁的垂直性则具有明显的优势,而且没有工具损耗,因此非常适合于电动剃须刀网罩这一类大批量生产的产品.实际上,这项技术在缩小槽宽方面仍有很大的潜力.