厚不锈钢板的微细电解线切割加工技术研究

摘要

电解线切割加工(WireECM)是以电极丝作为工具阴极对工件进行切割加工的一种电解加工新方法。该方法不但继承了电解加工的优点，而且还有其自身的特点：采用简单的线电极，结合二维平面运动，能够简单实现复杂微结构的加工，避免了在加工准备阶段制造复杂的成型电极，准备时间短，成本低；又由于电解线切割的工具电极为线电极，这就使其更容易加工出普通加工方法很难加工出的高深宽比结构。
　　 本文以电解线切割加工厚度为5mm-20mm的不锈钢板为研究对象，围绕如何促进狭长加工间隙中电解液循环更新，使加工稳定顺畅进行，开展了如下工作：
　　 1、针对电解线切割的特点，提出两种促进电解液循环更新措施：轴向冲液和走丝方法。设计了满足冲液要求的轴向冲液夹具，能对加工间隙进行平稳冲刷：设计了走丝装置，以无缝对接的铜圈为电极，运动的线电极造成加工间隙中电解液的扰动实现电解液循环更新。
　　 2、搭建了电解线切割加工的试验平台，设计了电解液循环系统，对线电极对刀和运动平台控制系统做了改进和优化。
　　 3、进行了冲液电解线切割加工工艺试验研究。确定了影响加工精度和加工稳定性的主要因素，并通过微缝的加工试验，分析了加工电压、进给速度、电解液浓度和冲液速度对加工的影响规律。最后，采用优化的工艺参数组合在5mm厚的不锈钢板上加工出了一系列缝宽为160μm，深宽比高达30的微结构。
　　 4、进行了走丝电解线切割加工探索试验。首先，对5mm厚不锈钢板进行了切割试验，加工出的窄缝均匀、没有锥度，且加工过程稳定。最后，还成功对10mm和20mm厚不锈钢板进行了切割加工，切缝深宽比达70。且随着工件厚度的增加，进给速度保持不变，充分体现了电解线切割加工的优势。

目录

文摘

英文文摘

图表清单

注释表

第一章 绪论

1.1 课题背景

1.2 微细加工技术

1.2.1 硅微细加工技术

1.2.2 微细切削加工技术

1.2.3 激光微细加工技术

1.2.4 LIGA和准LIGA技术

1.2.5 微细电火花加工技术

1.2.6 微细电解加工技术

1.3 微细电解线切割的研究和发展

1.4 课题的研究意义及主要内容

1.4.1 课题的研究意义及主要目的

1.4.2 本文研究的主要内容

第二章 电解加工机理

2.1 电解加工基本原理

2.1.1 电解加工成形原理

2.1.2 电解加工的特点

2.1.3 法拉第定律

2.2 电解加工中促进电解液循环方法

2.2.1 冲液方法

2.2.2 旋转螺旋电极

2.2.3 阶跃进给

2.3 微细电解加工特点

2.3.1 微细电解加工特点

2.3.2 微细电解加工间隙

2.4 本章小结

第三章 冲液电解线切割加工系统

3.1 电解线切割加工系统特点

3.2 冲液电解线切割加工系统总体方案与布局

3.2.1 总体方案

3.2.2 布局设计

3.3 冲液线电极系统

3.4 电解液循环系统

3.5 线电极对刀

3.6 运动平台及其控制系统

3.6.1 运动平台

3.6.2 控制系统实现

3.7 本章小结

第四章 冲液电解线切割加工工艺试验研究

4.1 影响加工工艺的因素分析

4.1.1 影响切缝宽度的因素

4.1.2 影响加工稳定性的因素

4.2 加工工艺试验研究

4.2.1 加工电压对缝宽的影响

4.2.2 电极丝进给速度对缝宽的影响

4.2.3 电解液浓度对缝宽的影响

4.2.4 冲液速度对缝宽的影响

4.3 典型零件加工

4.4 本章小结

第五章 走丝电解线切割加工初探

5.1 冲液电解线切割的局限性

5.2 走丝电解线切割加工系统

5.2.1 线电极走丝系统

5.2.2 走丝电解线切割加工系统布局设计

5.3 走丝电解线切割加工试验

5.4 本章小结

第六章 总结与展望

6.1 本论文工作总结

6.2 对未来工作展望

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间发表（录用）论文情况