建筑科学杂志梯形状微结构的微细电解加工研究

　　微细电解加工是一种利用电化学反应对工件多余材料进行溶解去除的微细特种加工方法。该方法兼具电解加工和微细加工的优点，可以解决传统方法难以实现的加工难题，因而具有广阔应用前景。本文是一篇建筑科学杂志投稿的论文范文，主要论述了梯形状微结构的微细电解加工研究。
　　摘要：针对某加速度计挠性零件梯形状微结构的加工难题，利用在线制备的两个不同直径的工具电极，经过微细电解粗加工和精加工，加工出了符合技术要求的梯形状微结构。

　　Abstract： Rough machining and finishing machining experiments of micro electrochemical machining with two different diameter micro cylinder electrodes were carried out to machine the micro trapezoid structure of thin elastic parts of some type of accelerometers. And the machined micro structure met the designed requirements well.

　　关键词：梯形状微结构,微细电解加工,粗加工,精加工

　　Key words： micro trapezoid structure;micro electrochemical machining;rough machining;finishing machining

　　0 引言

　　针对某加速度计上挠性零件梯形状微结构的加工难题，采用微细电解铣削加工技术进行加工研究。

　　研究对象的材料为难加工的高硬度高强度弹性材料Co40CrNiMo，上底长1.3mm，下底长0.5mm，高为0.38mm，如图1所示。

　　1 微细电解铣削加工技术及装置

　　微细电解铣削加工是一种将微细电解加工技术与数控铣削技术相结合的特种加工技术。该技术利用数控技术控制工具电极的运动轨迹实现对难加工金属材料进行电化学溶解去除进而获得所需结构的加工方法。微细电解铣削加工装置(见图2)可以实现X、Y、Z三个方向的联动，每个轴的进给分辨率可达3.4nm/step，可以满足微小型零件或结构的三维电解铣削加工要求;工具电极装夹在主轴上。

　　2 梯形状微结构的微细电解加工方案

　　根据加工对象的结构尺寸情况、加工要求和微细电解铣削加工技术的特点，制定了“粗加工电极制备→粗加工→精加工电极制备→精加工”的工艺方案。先采用直流电源和直径相对较大的圆柱电极(已在线制备好)进行粗加工，按图3所示轨迹快速去除多余材料，获得梯形状微结构的轮廓并为精加工留够余量;再使用纳秒级脉冲电源和在线制作的小直径工具电极对梯形轮廓的三个侧面进行精加工，保证三条边的尺寸精度和直线度。铣削加工的轨迹如图3所示。从A点出发沿着箭头的方向进刀，之后依次按箭头进行铣削，直到B点。

　　3 实验与结果

　　3.1 微细电极的在线制备
建筑科学杂志投稿

　　为了减小工具电极安装误差的影响，在进行粗、精加工前利用在线制备电极的方式制作出实验需要的不同直径和精度工具电极。

　　工具电极利用电化学原理进行制备。将钨丝作为工件(接阳极)，带圆形通孔的不锈钢板作为阴极，通过控制纳秒级脉冲电源的电压和占空比、电极浸入电解液的深度、加工时间等参数，可以制作微米量级的工具电极。表1是精加工所需直径为10μm的电极进行制备时采用的加工参数，加工结果如图4所示。

　　3.2 粗加工实验与结果

　　先在线制备出直径为80μm的圆柱电极，再采用直流电源作为工作电源进行梯形状微结构的粗加工，实验参数见表2，加工结果如图5所示。

　　从图5可以看出，经过粗加工梯形状微结构的基本轮廓已经形成，但三条边的直线度明显没有达到要求，需要进行精加工。

　　3.3 精加工实验与结果

　　实验采用纳秒级脉冲电源，通过精加工对三条边进行精铣，具体参数见表3，实验结果如图6所示。

　　从图6可以看出，加工质量明显提高，三条边的直线度有了较大改善。通过测量，精加工后的梯形状微结构的尺寸上底为1.305mm、下底为0.503mm，高为0.382mm，达到了加工技术要求。

　　4 结语

　　微细电解加工技术可以解决高硬度高强度弹性材料Co40CrNiMo微结构的加工难题;利用粗、精微细电解铣削加工相结合的方案，成功实现某加速度计挠性零件梯形状微结构的加工，达到了加工技术要求。

　　参考文献：

　　[1]张长富，孙立力，张振羽.弹性材料微小方孔的微细电解铣削加工技术研究[J].制造技术与机床，2015(3)：101-104.

　　[2]X.L. Fang， N.S. Qu， Y.D. Zhang， et al. Effects on pulsating electrolyte flow in electrochemical machining [J]. Journal of Materials Processing Technology， 2014， 214(1)：36-43.

　　[3]孙立力.某加速度计挠性零件的微细电解加工技术研究[D].西安：西安工业大学，2015.
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