微幅往复走丝微细电解线切割试验研究

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1、航空学报ActaAeronauticaetAstronauticaSinicaMay252012Vol33No．5920—927ISSN1000—6893CN11—1929／Vhttp：#hkxb．buaa．edu．cnhkxb@buaa．edu．crl文章编号：1000—6893(2012)05—0920—08微幅往复走丝微细电解线切割试验研究于洽1，-，朱获1，曾永彬1’。，张海11．南京航空航天大学机电学院，江苏南京2100162．河海大学机电工程学院，江苏常州213022摘要：微细电解线切割是一种新型的微细加工技术，适合

2、高精度金属窄缝、窄槽等微细结构的加工。由于加工间隙内电解产物排出困难，容易影响加工精度。为了提高产物排出效率，提出线电极微幅往复走丝促进加工间隙内电解产物排出的方法。改善了加工稳定性，提高了加工精度和加工效率。建立了闻隙内电解产物排出效率对加工精度、加工速度影响的数学模型，分析了线电极走丝速度和走丝幅值对问隙内电解产物排出和电解液更新的影响。通过试验研究了线电极的走丝速度和走丝幅值对加工精度和加工效率的影响规律，采用优化参数在厚度为80pm的钴基弹性合金上进行微槽结构加工，底面粗糙度约为0．45#m，倒角半径小于8pm。结果表明

3、线电极轴向徽幅往复走丝可以有效地提高加工质量和加工效率。关键词：微细电解加工；线电极；往复运动；微结构；弹性合金中图分类号：V261．5文献标识码：A微型器件在生物医药、精密仪器和传感器制造等领域有着广阔的应用前景和重要的研究意义[1]。微细加工技术作为微型器件制造的关键和基础，引起工业界的关注，出现了超微细加工(LI—GA)技术、激光微细加工技术、微细电火花技术，微细切削等多种微细加工技术[24]。电解加工技术以离子形式蚀除金属，理论上可以达到微米甚至纳米精度，加工过程中阴极无损耗，加工表面无变质层及残余应力，因此在微细精密制

4、造领域有很大的发展潜力¨1J。微细电解线切割是电解原理和线切割形式相结合的一种新型微细电解加工技术[9_lo]，由于工具电极无损耗，采用直径数微米的金属丝作为工具电极成为可能，加工缝宽和间隙也可以控制在微米级[1112]。但是，微小的加工间隙导致电解产物排出困难，造成加工区电解液浓度、电导率发生变化，影响了微细加工精度和效率，制约了其实际应用水平的提高。微细电解加工中电极高速旋转l”。4】或电极间歇回退【l5]有利于电解产物排出和加工间隙内电解液更新，但是由于微细电解线切割采用的线电极直径在微米级，必须依靠夹具固定，无法实现旋转

5、，间歇回退会大大降低加工效率。利用压电陶瓷(PZT)微振动系统使线电极微幅振动可以促进电解产物排出，但是过小的振幅和过低的运丝速度u6

6、，使得电解产物排出效率有限。本文提出在加工过程中，线电极在实现平面运动轨迹的同时，通过对伺服电机精确控制，使线收稿日期：20t1-08．18：逞修日期：2011-12-22；录用日期：2011-12-30；网络出版时闻：2012·01-1310：21网络出版地址：WWWcnkinet／kcms／detail／111929V201201131021002htmlDOI：ONKI：11-1929／V

7、20120113102t002基金项目：国家自然科学基金(51005120)；江苏省自然科学基金(BK2010508，BE2010193)；国防基础科研计划(A2520110001)；航空科学基金(20100852011)*通讯作者．Tel．：025-8489660lE-mail：binyz@nuaaeducn飘甩棰武t丫u0tZhuD，ZengYBtetaIWireelectrodemicro-electrochemicalmachiningwithtoolmicro-amplitudereciprocatingmotion·

8、ActaAeronauticaetAstronauticaSinica，2012。33(5)：920-927f洽，朱获．譬承彬。等微幅往复走丝锻缎电解线切蓟试验研究．航空学报．2812，33t5)t920-927．于洽等：微幅往复走丝微细电解线切割试验研究电极进行微幅往复走丝。线电极走丝速度范围可达0～1000弘m／s，走丝幅值最大为1000pm。利用线电极壁面黏性促进电解液运动。改善加工问隙内流场，提高加工稳定性和加工精度，并通过对比试验研究了线电极走丝速度和走丝幅值对加工的影响规律。1电解产物对加工的影响在微细电解加工中，平

9、衡问隙公式m3为△b=觥坐(1)U。式中：r／为电流效率；甜为加工材料的体积电化学当量；芹为电解液电导率；Ux为间隙电解液中的电压降；珥为工具阴极进给速度。在电解加工中，产物混杂在电解液中会改变电解液的实际成分和浓度，电解液的实际电导率随着电解产物所占体积增大大