微细电解加工系统设计及实验研究

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1、２００5年8月航空精密制造技术Aug．２００5第４1卷第4期ＡＶＩＡＴＩＯＮＰＲＥＣＩＳＩＯＮＭＡＮＵＦＡＣＴＵＲＩＮＧＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹＶｏｌ．４1Ｎｏ．4特种加工微细电解加工系统设计及实验研究徐惠宇，朱荻，史先传(南京航空航天大学机电学院，南京，210016)[摘要]针对微细电解加工的特殊工艺要求研制了微细电解加工系统，包括机床本体及配套的电气控制系统，采取直接进给加工和周期循环加工两种不同的运动控制方案进行微细孔电解加工试验，并对结果进行比较分析。[关键词]微细电解加工系统;运动控制;加工效率;加工精度[中图分类号]TG661[文献标识码]B[文章编号]1003-5451（20

2、05）004-0026-04InvestigationontheElectrochemicalMicro-MachiningSystemandRelatedExperimentsXUHui-yu,ZHUDi,SHIXian-chuan（Departmentofmechanicalengineering,Nanjinguniversityofaeronauticsandastronautics,Nanjing210016）[Abstract]Basedontheunderstandingofuniquecharacteristicsofelectrochemicalmicromachin

3、ing(EMM).EMMsystemwasdeveloped,includingthemainmachinebodyandtheelectriccontrolunit,thecontinuousfeedingmethodandperiodicallyfeedingmethodwasexperimentedonthemicroholeEMM.[Keywords]electrochemicalmicromachiningsystem;motioncontrol;machiningefficiency;machiningaccuracy1前言微加工中产生上述问题，从而得到了各国研究机构的广泛

4、关注，是一种具有很大应用前景的微细加工[1,2]电解加工具有工具无损耗、加工表面质量好、与技术。零件材料硬度无关、加工后工件无应力和变形等优和常规电解加工相比，微细电解加工中其加工点，在航空航天、模具制造等工业中被广泛应用。但对象的尺寸通常在几微米到几毫米范围内，远小于是和传统加工技术相比，由于其加工精度不高、阴极常规电解加工范围，而且由于其加工尺寸的微小，势制造周期长、电解液存在污染腐蚀等局限性而没有必要求具有比常规电解加工更高的加工精度，需要得到进一步的应用。严格控制加工过程中加工间隙的大小，两者在机床随着制造业向微细化发展，传统加工技术在加结构、进给控制方式、加工电源选择、流场设

5、计、电解工具有大量微孔、窄槽和复杂表面的微型零部件时，液选择、电极设计等各个方面都不大相同，尽管研究会面临高工具损耗、工件材料特性发生变化、工具和人员在这些方面已经开展了一些研究，微细电解加工件热变形等问题，使得加工难以顺利进行。基于电工领域仍需要更加深入的研究。化学离子去除原理来微量溶解工件的电解加工技本文在分析微细电解加工机理的基础上，针对术，由于其非接触加工所带来的独特优点，可以避免其特殊工艺要求研制了微细电解加工系统，包括机·26·《航空精密制造技术》２００5年第４1卷第4期床本体及配套的电气控制系统，进行了控制方案的解中>0.1mm的加工间隙，仅仅为几微米到几十微设计，并结合

6、具体加工对象进行加工工艺控制的试米，为了保证在如此小的加工间隙下稳定进行加工，验验证。进给系统的精度必须比常规电解机床的更高。本系统采用步进电机的驱动方式，经谐波减速2机床系统结构设计器带动预紧的滚珠丝杠旋转，进而带动安装在滚动导轨副滑块上的主轴直线进给。谐波减速器和预紧2.1机床总体布局滚珠丝杠的采用，使得电机正反转带动电极进退产考虑到本系统加工对象尺寸范围为几微米到几生的位移误差基本可以忽略，这对于保证系统的精毫米内,主轴在加工时可能受到的的作用力较小，所度是很重要的。进给导向采用摩擦力很小的滚动导以采用小型电解机床常用的C型布局，系统总体结轨，配合滚珠丝杠，即使在很低的加工进给速

7、度下都构如图1所示。为了保证机床的高设计精度，保证整可以按预定速度进退，而不会出现低速爬行现象，进个系统的刚性，防止机床受力后变形引起主轴轴线给速度的精确控制是小加工间隙稳定加工所必不可倾斜，设计中要充分考虑使C型布局中工具安装位少的。置离支点距离越短越好,可以尽可能减小加工时电进给系统的快慢速切换问题通过软件控制电机解液的反作用力所造成的结构变形量。按不同转速运转得以实现，而不必采用两套减速器为了尽可能拓展其加工对象的多样性，系统设或者离合器