微细孔、阵列孔及微细三维型腔的超声加工研究.pdf

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1、设计·研究《电加工与模具》2011年第1期微细孑L、阵列孔及微细三维型腔的超声加工研究安成明，殷国强，李剑中，余祖元(大连理工大学机械工程学院，辽宁大连116024)摘要：利用自行开发的微细电火花与微细超声复合加工装置，对微孔超声加工中效率随孔深的变化、磨料颗粒尺寸对精度的影响等进行了实验研究，并采用恒加工力控制方式，在单晶硅100晶面实际完成了直径18m圆孔和28m×28m方孔的超声加工、微细十字孔与阵列孔的超声反拷加工以及微细三维型腔的工具均匀损耗补偿分层铣削超声加工。关键词：微细超声加工；

2、微细阵列孔；微细三维型腔中图分类号：TG661，TG663文献标识码：A文章编号：1009—279X(2011)Ol0023—05StudyofMicroHole，HoleArrayand3DMicroCavityMachinedByUSMAnChengming，YinGuoqiang，LiJianzhong，YuZuyuan(DalianUniversityofTechnology，Dalian116024，China)Abstract：Tomachinemicrofeaturesinhard

3、andbrittlematerials，amicroultrasonicmachining(USM)isdevelopedequippedwithawireelectricaldischargegrinding(WEDG)unitusedtopreparemicrotools．Therelationshipbetweenthemachiningefficiencyandthemicroholedepthandtheinflu—enceofabrasivesizeonthemachiningacc

4、uracyarestudiedexperimentally．InthisstudyofmicroUSM，themachiningprocessiscontrolledbyconstantstaticload．Thecircularholewith18tzmindi—ameterandthesquareholewith28×28umhavebeendrilledinsiliconsuccessfully．Themicro—holearrayandacross—shapedholehavealsob

5、eengeneratedbymicro—USM，aswellas3DmicrocavitybyapplyingUniformWearMethod．Keywords：mi’cro—USM；micro—holearray；micro—cavity硬脆性材料在微机械领域有着广泛的应用。目京大学学者于1996年首先利用WEDG技术制作微前针对硬脆性材料的高精度微细加工方法主要有光细工具，然后再利用微细工具进行超声加工，在硅和刻加工、电火花加工、电解加工、激光加工和超声加玻璃上加工出了最小直径为15m的微

6、孔。其工等。其中超声加工和电火花、电解以及激光加工后又采用工件加振方式，在硅及石英玻璃表面成功相比，它不依赖于加工材料的导电性，也不产生热物加工出了直径5m的微孔¨。1997年余祖元等人理作用；与光刻加工相比，它能加工出更高深宽比的针对三维型腔的微细电火花加工提出均匀损耗补偿三维结构。方法，为采用简单形状的微细工具进行分层铣削实超声加工对工具的磨损较大，但日本东京大学现微细三维型腔的超声加工提供了一条有效途径。增泽隆久等人提出的WEDG(线电极电火花磨削)2004年，余祖元等将均匀损耗法应用于微

7、细超声加方法有效地解决了微细工具的在线制备问题。东工，并用直径50m的工具在硅表面加工出了中问带有1／8球体的型腔。国内学者对微细超声加工也作了一些研究。收稿日期：2叭00916基金项目：国家自然科学基金资助项目(50775020)；国家863高技1999年杨晓辉等研究了微细超声加工的各种加工术研究发展计划资助项目(2009AA044205)因素对微孔加工性能的影响；2001年台湾学者第一作者简介：安成明，男，1986年生，硕士研究生：Yan等在硅酸硼玻璃上加工出了直径180tim的微一，一《电

8、加工与模具)2ol1年第1期设计·研究孔；2006年哈尔滨工业大学贾宝贤等对微细超声幅杆放大，加之微细超声加工的工具细小，径向刚度加工中微细工具参数的选择等进行了研究，并在硅差，侧向振动较大，如采用工具加振方式，则会降低表面加工出了直径131TI的微孑；2010年，上海加工精度，因此微细超声加工中一般采用工件加振交通大学王丹等在微晶云母陶瓷上采用微细超声加方式。工方法加工出了直径80p．m、深度530／,m、孔侧壁本文详细介绍了在自行开发的微细电火花与微锥度小于0．5。的通孔。细超声复合加工装置