超声电解复合微细加工技术基础研究

论文摘要

本文概述了微细加工技术研究应用现状,介绍了超声微细加工和电解微细加工技术的原理、特点及应用,分析存在问题及研究前景,分析脉冲电流电解加工、超声频振动复合电解加工及超声电解复合微细加工机理及特点,论述了超声电解复合微细加工机理、技术优势,给出试验系统构造方案,探讨工作台微位移进给运动单元组成、阴极工具头的设计与制作工艺、工作液的有效供给方式、加工过程参数检测、显示及加工精度测量等工艺环节。应用于微细制造领域的加工工具尺寸微小,制作精度要求高,难度大。因此微小阴极工具头的设计制作是超声电解复合微细加工的关键技术难点之一。本文设计了多种截面形状的阴极工具头,研究、完善了电火花线切割、电火花平动反拷、套料、内外面转换等微细阴极工具头制作工艺,为试验及实际加工制作了多种微细阴极工具头,可满足复合微细加工试验要求。本文对不同材料进行了单一超声加工试验,对硬质合金YT15和YG8进行了单一脉冲电流电解加工、超声频振动复合电解加工、超声电解复合微细加工对比试验,进一步验证了复合加工工艺的可行性、可靠性及技术优势,研究了此复合微细加工工艺指标的影响因素(如:电解加工参数、超声振幅A及频率f、进给压力及磨料粒度等)及变化规律,优化加工参数,并利用初步优化的参数加工了微小齿轮试件。针对加工试验中出现的工艺现象和主要问题进行了分析,并给出了相应的解决方法,设想超声电解复合微细加工方法在难加工硬脆导电材料的高精度三维微细加工领域的后续研究内容,展望了其应用前景。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 微细加工技术概述
• 1.2 微细特种加工技术概述
• 1.3 超声微细加工和电解微细加工技术研究现状
• 1.3.1 超声微细加工技术
• 1.3.2 电解微细加工技术
• 1.4 超声电解复合微细加工研究
• 1.5 本论文课题研究的目的和任务安排
• 第二章 超声电解复合微细加工机理及技术优势
• 2.1 超声加工
• 2.1.1 超声加工原理
• 2.1.2 超声微细加工的特点
• 2.1.3 超声加工的工艺规律
• 2.2 电解加工
• 2.2.1 电解加工原理
• 2.2.2 电解加工的特点
• 2.2.3 电解液参数
• 2.2.4 脉冲电流电解加工
• 2.2.5 超声频振动复合电解加工
• 2.3 超声电解复合微细加工
• 2.3.1 超声电解复合加工机理
• 2.3.2 技术优势
• 2.4 本章小结
• 第三章 超声电解复合微细加工试验系统
• 3.1 超声振动单元
• 3.2 工作台进给运动单元
• 3.3 电解加工单元
• 3.4 测量控制单元
• 3.4.1 微位移的测量与控制
• 3.4.2 超声振幅的测量与控制
• 3.4.3 电解加工电流测量与分析装置
• 3.5 超声振动脉冲电流电解同步单元
• 3.5.1 同步构想
• 3.5.2 同步脉冲电流电解加工电源的设计
• 3.5.3 实施难点
• 3.6 本章小结
• 第四章 微细阴极工具头的设计与制作
• 4.1 阴极工具头工作要求
• 4.2 阴极工具头设计
• 4.3 阴极工具头材料选择
• 4.4 阴极工具头加工制作
• 4.4.1 加工制作方法
• 4.4.2 加工设备
• 4.5 本章小结
• 第五章 加工试验及结果分析
• 5.1 试验参数初步选择
• 5.1.1 工作液
• 5.1.2 阴极工具头超声振动频率及振幅
• 5.1.3 脉冲电流电解加工电源参数
• 5.1.4 进给压力
• 5.2 试验方案
• 5.3 单一超声微细加工试验
• 5.3.1 微细孔成形试验
• 5.3.2 微细筋成形试验
• 5.3.3 微细槽成形试验（1）
• 5.3.4 微细槽成形试验（2）
• 5.4 脉冲电流电解加工、超声频振动复合电解加工及超声电解复合微细加工对比试验
• 5.4.1 脉冲电流电解加工试验
• 5.4.2 超声频振动复合电解加工试验
• 5.4.3 超声电解复合微细加工试验
• 5.5 超声电解复合微细加工方法的深入试验研究
• 5.5.1 脉冲电压对复合加工效果的影响
• 5.5.2 变幅杆的有无对复合加工效果的影响
• 5.5.3 电解液质量分数对复合加工效果的影响
• 5.5.4 进给压力对复合加工效果的影响
• 5.6 微小齿轮试件的超声电解复合微细加工成形试验
• 5.6.1 内齿轮阴极工具头端部的设计制作
• 5.6.2 微小齿轮试件的复合微细加工成形试验
• 5.7 本章小结
• 第六章 总结与展望
• 6.1 工作总结
• 6.2 工作展望
• 参考文献
• 致谢
• 在学期间取得的成果及发表的论文