高压电源辅助静电驱动微细电解加工方法研究

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在微细电解加工中,工件与电极不接触,以离子形式去除材料,加工精度高且电极无损耗,在微小零件加工领域有着广阔的发展前景。但是微细电解加工的加工环境要求严格,极间间隙需要达到微米级别,需要高精度机床和复杂稳定的控制系统,加工成本极高。此外,加工杂质不易排出,导致非加工区域的散杂腐蚀,影响加工精度。为了解决上述问题,本文将静电驱动方法应用于微细电解加工。通过独立脉冲电源产生静电力,驱动平面电极弯曲靠近待加工工件,实现高精度微小进给。静电驱动技术是控制极间间隙的关键,本文对微细电解加工进行电化学及物理分析,并针对辅助电源的静电致动情况进行理论分析。计算平面电极静电力、挠度和临界电压,分析电极振幅和电源电压的关系、电极振频和电源频率的关系,佐证静电驱动方法的可行性。通过分析静电驱动微细电解加工的实验需求设计加工系统,包括加工平台、平面电极、夹持装置、静电致动辅助系统和运动控制系统等,根据平面电极的等效梁结构的动力学设计平面电极,针对静电驱动电解加工的独特工作方式设计双电源脉冲电源。为了研究静电驱动微进给的加工效果,本文在完成微细电解加工基础参数实验,得到较佳的基础加工参数之后,完成了多组对比实验观测静电致动辅助微细电解加工的加工精度与加工效率。其中包括有无静电驱动的加工效果对比、辅助电压对加工效果的影响、辅助电源的脉宽脉间对加工效果的影响、进给速度的择优实验以及对多种微结构的加工尝试。对上述对比实验进行数据测量记录,通过图表分析辅助电源的电压、脉宽脉间和伺服进给速度对加工间隙、加工时间和短路率的影响关系,选择合适的参数加工特殊微结构。通过图表分析并观察加工成果,本文研究得到高压电源辅助微细电解加工的一般工艺规律。综合各个加工因素对结果的影响,本文得到一组较为合适的加工参数高效加工出具有较高精度的工件。本文提出的高压电源辅助微细电解加工方法的加工精度较高,并且相较一般微细电解加工,效率也得到了改善。该方法成功降低微细电解加工对高精度机床的依赖,避免复杂的伺服控制,降低微细电解加工的成本,有利于微细电解加工的工业推广。
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