微螺旋电极在改善微细电解加工性能中的应用

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1、万方数据第25卷2006年第3期3月机械科学与技术MECHANICALSCIENCEANDTECHNOLOGYV01．25No．3March2006王明环文章编号：1003-8728(2006)03-0348-04微螺旋电极在改善微细电解加工性能中的应用王明环，朱获，徐惠宇(南京航空航天大学机电学院，南京210016)摘要：改善电解加工的精度和稳定性是微细电解加工中一个重要的研究课题。本文详细分析了影响电解加工性能的因素，电解液采用混合电解液(NaCl0，+H2SO．)，工具电极为带有螺旋槽的微螺旋电极。在微螺旋槽旋转所形成的“微螺杆泵”效应

2、作用下，蚀除加工间隙内的产物，加工效率、加工精度和稳定性得到了极大的提高。关键词：微细电解加工；微螺杆泵；加工精度；加工电极中图分类号：TG662文献标识码：AUseofMicro-helixElectrodesinImprovingPerformanceofMicro-ECMWangMinghuan，ZhuDi，XuHuiyu(NanjingUniversityofAeronauticsandAstronautics，Nanjing210016)Abstract：Improvingtheprecisionandstabilityofelec

3、tro—chemicalmachining(ECM)isanimportantre-searchprojectformicro-ECM．FactorsthataffecttheperformancesofECMarediscussed．Themix-soh—tion(NaCl03+H2S04)andcathodewithhelixgroovesareused．Productsbetweenelectrodesarewipedoffcompletelybymicro-helixpumpeffectswhichformedduringthetur

4、ningofthehelixgrooves，thusgreatlyimprovingECMefficiency，accuracyandstability．Keywords：micro—electrochemicalmachining；micro-helixpump；accuracy；electrode随着国防事业的不断发展，以及世界军事力量的较量，对现代化武器提出了更高的要求。当前军事装备有很大一部分向微型化方向发展，因此对加工制造也提出了更高的要求，如高级处理器、诊断器、微传感器、热处理和低温设备、微型光学装置等都含有大量的微器件¨工1。电

5、解加工是以离子的形式对材料进行蚀除的，在微细加工中显示出其独有的优势，因此在微机械加工应用中受到了极大的关注。它具有刀具无损耗、加工后工件元残余应力、无变形、加工表面质量好等优点，能够克服电火花加工、激光加工以及机械加工中的某些缺陷，在工业生产，尤其在精密机械加工中得到了逐步的应用。但是，微细电解加工中存在的一个重要问题，就是加工中存在的较小加工间隙造成排液困难，最终影响其加工性能，如精度、稳定性等。尤其当加工深度较大的时候，产物往往难以排出，容易发生短路，致使加工难以进行或加工精度低下，因次有必要研究一种方法来改善电解加工的过程，提高加工精

6、度和稳定性。1影响电解加工性能的因素分析1．1影响加工精度的因素收稿日期：2005—04—08作者简介：王明环(1974一)，女(汉)，山东，博士研究生在微细电解加工中，加工精度的优劣主要取决于阳极溶解的定域性的好坏。定域性指的是电解加工中阴极和阳极溶解的速度对比，表达为H1￡=一v0=—Wom—oio2_．17090(1)”f／toiI№¨田‘式中：730、口分别为近点和远点的阳极溶解速度；可和町。分别为远点和近点的电流效率；∞为体积电化学当量；i和如分别为远点和近点的电流密度江越大，即近点与远点的溶解速度比越大，意味着定域性越好，加工精度

7、越高。另外，在微细电解加工中，平衡间隙公式为△-=：—ra,,c(U—-St／)(2)吩得到间隙的变化d△．dA·刊4警+警+华U鲁U一鲁1J(3)L’，∞K—D以上式表明，在加工过程中，采用小的加工间隙△。可以减小△。在加工过程中因进给速度、加工电压、加工间隙内的电解液电导率等不稳定而带来的变化量d△．，这有助于提高加工的精度。同样，采用小间隙进行加工，能大大降低由于加工余量不均衡引起的误差。以下经验公式H1描述了工件溶解速度”和间隙值△的关系万方数据第3期王明环等：微螺旋电极在改善微细电解加工性能中的应用349口=CA‘(4)式中：C为常

8、数；m为幂指数，与加工条件有关。对加工区内两处加工余量差为艿(△)的区域，其溶解速度相对变化的近似表达式8_y_v。!丛生型盟：与(△)(5)嚣移A当△一0时，劫一