超声电解复合微细加工装置与试验研究

分析微细电解复合超声频振动加工过程机理,提出一种微细加工新方法--超声电解复合微细加工;设计、构造并完善复合微细加工装置;研究微细阴极制作工艺,利用微细组合电加工技术制作各类截面形状的微细阴极;进行超声电解复合微细加工试验,验证微细电解复合超声频振动实现微细加工的可行性及其在加工速度、精度、表面质量等方面的技术优势,探讨超声电解复合微细加工制作微结构的工艺规律。

微细电解加工的过程检测及精度控制

超短脉冲微细电解加工时,极间加工间隙很小,加工过程的稳定性是影响加工精度的重要因素。在所建立的加工控制系统中,采用两步短路对刀法精确定位电极初始间隙,利用霍尔电流传感器实时检测平均加工电流,动态控制电极的进给运动速度,从而保持不同加工条件下稳定加工的最小加工间隙。进行了微细结构的电解加工试验,通过检测加工过程的状态,保证了加工的稳定性,实现了线宽只有25μm的微细结构加工。

微细电解线切割加工控制系统

微细电解线切割加工是一种微细加工新方法。本文基于电化学原理,分析了微细电解线切割加工控制系统的要求,利用虚拟仪器设备搭建了加工控制系统,并在Labwindows/CVI软件平台上设计了控制系统软件。本系统通过控制线电极按照DXF图形文件中的轨迹伺服进给,电解腐蚀工件材料达到制造微小零件的目的。试验表明本系统具有稳定可靠、硬件简单、灵活性好等特点。

Meso-scale级微细电解加工系统设计与运动学分析

微细电解加工技术目前已成为制作微纳米级金属结构的主要工艺方法之一。针对实际工业需求,开展了微细电解加工系统的设计和运动学仿真等方面的研究工作,重点讨论了微细电解加工的工艺特点,微细电解加工系统的硬件设计,控制系统设计并进行了必要的运动学分析。最后对系统的进给传动单元和主轴运动单元等结构进行了静态装配、动态干涉检查并进行了低速和抗干扰特性仿真,仿真结果表明该系统结构设计合理,其低速特性和抗干扰特性能够满足微细电解加工的技术要求。

基于模糊PID控制的微位移平台监控系统设计

针对微细电化学加工的加工状况,利用压电陶瓷作为微位移器件,将高性能嵌入式微处理器、大规模可编程逻辑器件以及模糊PID算法应用于微位移平台监控系统的开发,设计并实现了微细加工控制领域的模糊PID微位移平台监控系统。实验结果表明,微位移平台监控系统采用模糊PID控制算法,系统稳态误差明显减小。

可调整角度的电解加工系统的开发

为解决微细电解加工过程中不溶性电解产物排出和反应产生的气体逸出问题,设计一种可调整角度的微细电解机床,改善了微细电解加工状况。介绍该微细电解机床基本工作原理,机床的结构、性能、规格以及控制系统的功能。试验结果表明,该加工系统能在立式和卧式两种角度进行微小孔的微细电解加工。

内斜微线段齿轮电解加工工艺及装备研发

针对常规机械加工难以解决的内斜微线段齿轮加工问题,提出了一种脉冲电解加工方法。利用可编程控制器(PLC)进行电解加工机床控制系统的设计,实现机床主轴和数控转台的联动。设计制造电解加工工装及片状阴极,优选电解液,选择合适的加工参数进行齿轮加工试验。齿轮精度满足要求,表面质量好,无机械残余应力,无须进行后续加工。

激光辅助电化学放电加工微通道的特性

玻璃材料近年来被广泛应用于微电子机械系统(MEMS),对于玻璃材料的加工,电化学放电加工(ECDM)是一种被广泛运用的手段。针对目前的电化学放电加工存在热影响区和过切现象的问题,提出了一种激光辅助电化学放电加工玻璃的加工方法,阐述了其作用机理,设计了实验装置,并与传统电化学放电加工进行了微通道加工的对比实验。通过与传统电化学放电加工对比,发现激光辅助电化学放电的加工方式能明显减少放电加工过程中的热影响区和过切现象,故激光辅助有效改善了电化学放电在玻璃材料上加工微通道的质量和精度,在MEMS领域具有良好的应用前景。

微细电化学加工的自适应进给控制系统

为实现微细电化学加工间隙的精确控制,达到稳定间隙乃至恒间隙加工,对加工间隙进行建模,提出并实现一种微细电化学加工进给自适应控制系统。采用嵌入式控制器结合专用集成电路的控制结构,设计软硬件实现间隙控制系统与加工实验装置,分别利用酸、碱电解液进行加工实验,实现了400、600μm的微小孔。实验结果表明:设计的微细加工自适应控制系统与实验装置能够保证稳定加工间隙,满足微细加工工艺要求。

微细电解加工系统三维实体零件几何尺寸信息的提取研究

针对目前微细电解加工系统存在的零件信息输入直观性差、过程复杂等问题,提出利用SolidWorks进行零件三维建模并自动提取加工所需几何信息的方法。利用VB作为开发工具,调用SolidWorks API函数建立了零件几何尺寸信息提取与保存功能模块,实现了微细电解加工三维实体零件建模与工艺规划子系统的互联。研究表明:利用SolidWorks API开发的用户功能模块可以有效获得加工所需的几何信息,有助于建立微细电解加工系统设计模块与工艺模块互连模块之间的信息沟通。