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微细电化学加工应用技术研究摘要 微细电加工要达到工业应用的目的需兼顾加工效率和加工精度两方面的要求。以微细孔、微细三维结构的加工为目标进行微细孔电火花加工、三维微细结构电火花伺服扫描加工及微细电化学加工技术的研究开发。设计出微细电极的损耗补偿进给和导向机构开发出三维微细结构的电火花伺服扫描加工工艺研究了采用阵列微细电极的微细电化学加工方法。微细孔电火花加工可连续加工直径小至100μm 的孔。伺服扫描电火花加工可便捷地在小1mm2区域内加工出三维微细结构。提出的微细电化学加工技术路线拟将微细电解加工应用于阵列微细孔和三维微细结构的加工。 关键词：微细电化学加工电极损耗伺服进给伺服扫描 Micro Electro Machining Technologies for Industrial ApplicationAbstract： Micro electro machining technologies including micro-EDM and micro-ECM are developed to drill micro holes and shape 3D micro structures for industrial purposes.An automatic feed mechanism is designed for micro EDM equipment to compensate electrode wear and guide micro electrode.A servo scanning EDM method is proposed for shaping 3D micro structures,in which electrode wear is compensated on real time by servo control of discharge gap.Then a micro ECM process is also tried to drill array micro holes.Micro hol... .Key words： micro ECM; electrode erosion; servo feed; servo scanning 前言 电化学加工是通过化学反应去除工件材料或在其上镀覆金属材料等的特种加工近几十年来，借助高新科学技术，在精密电铸、复合电解加工、电化学微细加工等发展较快。目前电化学加工已成为一种不可缺少的微细加工方法。与机械加工相比，电化学加工不受材料硬度、韧性的限制，已广泛用于工业生产中。常用的电化学加工有电解加工、电磨削、电化学抛光、电镀、电刻蚀和电解冶炼等。中国在0世纪50年代就开始应用电解加工方法对炮膛进行加工，现已广泛应用于航空发动机的叶片筒形零件、花键孔、内齿轮、模具、阀片等异形零件的加工。近年来出现的重复加工精度较高的一些电解液以及混气电解加工工艺,大大提高了电解加工的成型精度,简化了工具阴极的设计，促进了电解加工工艺的进一步发展。利用电化学反应对金属材料进行加工的方法。1 微细电化学加工的基本原理电化学加工的基本原理是用两片金属作为电极，通电并浸入电解溶液中，形成通路。导线和溶液中均有电流通过。但是金属导线和电解溶液是两类性质不同的导体，前者是靠自由电子在外电场大的作用下沿一定方向移动导电的后者是靠溶液中正、负离子移动而导电的，是离子导体。当上述两类导体形成通路时，在金属片和溶液的界面上产生交换电子的反应，机电化学反应。2 微细电化学加工的特点电化学反映具有很高的反应速度，反应速率远远高于其他的制造工艺,其电流密度达到 10～500 安 /厘米；两电极的距离很小，约为 0.1～1 毫米，且阴 极对阳极被加工工件作相对运动；电解液在电极间 隙高速通过具有高液压、高流速，带走反应中产生的大量金属溶解产物和气体以及热量。其流体动力学状态至为复杂。电解加工工艺与一般的机制工艺相比较，具有以下特点：能同时进行三维的加工，一次加工出形状复杂的型面、型腔、异形孔；由于加工中工件与刀具（阴极）不接触,不会产生切削力和切削热,不生成毛刺；与材料的机械性能(如硬度、韧性、强度)无关，因此可加工一般机制工艺难以加工的高硬度、高韧性高强度材料，如硬质合金、淬火钢、耐热合金、钛合金，但与材料的电化学性质、化学性质、金相组织密切有关。 3 微细电化学加工的分类3.1 电解加工利用阳极溶解的电化学反应对金属材料进行成型加工的方法。中国在20世纪50年代就开始应用电解加工方法对炮膛进行加工，现已广泛应用于航空发动机的叶片，筒形零件、花键孔、内齿轮、模具、阀片等异形零件的加工。近年来出现的重复加工精