低电压、静液、超声波调制放电-电解微精加工机理与试验

微精特种加工是微精制造的重要手段与研究热点。项目提出用幅值6V以下高频脉冲电压、低电导率钝化性电解液，用调制超声频振动参数实现静态电解液中的微细放电-电解有效复合的精密微细加工新技术。用精密、高速激光传感器检测超声振动参数，调制超声振幅、频率及加电间隙并保证超声振动与电源加电实时同步；混入电解液中的μm级半导体微粉被极化致电场畸变、增强并随极间间隙减小而剧增，同时超声作用致电解气泡复合积聚，最强电场处气泡被击穿，阳极表面产生微火花放电蚀除；超声效应、混粉抛磨及微火花电蚀能有效消除电解钝化，加强微细电解作用，超声作用可及时去除产物、更新电解液，实现低电压、静液精微复合电加工。此方法充分利用超声、高频脉冲电压及混粉效应对微间隙过程的改善，有效复合微细放电、电解及超声加工技术优势，通过超声参数的在线调制及机电参数的实时调节，有效分配多种作用能量，能实现各种特性材料异形面高效、低成本精密微细加工。

微精特种加工方法是先进制造技术的重要手段，是国内外精密制造业研究热点问题之一。项目分析超声频振动（频率16KHz--24KHz)对电加工极间间隙的泵吸、涡流、冲击、空化等多种作用效应，探讨、研究超声效应对极间电加工过程优化作用机理，提出用幅值6V以下的直流（或脉冲）电压、低电导率钝化性复合电解液，进行超声调制微细电解加工；利用掺入电解液中的微米--纳米级半导体微粉在电加工极间间隙产生的极化效应，定向冲击中性分子，产生式雪崩电离，致使极间电场畸变、加强并随极间间隙减小而激增；另一方面，超声效应在产生空化气泡同时，也致电解产生的氢气泡复合积聚，在最强电场处的气泡被击穿，极间放电通道形成，工件阳极表面产生微火花放电蚀除；超声效应、混粉抛磨及微火花电蚀能有效消除低电压时的电解钝化，加强微细电解作用；超声作用可及时去除加工产物、更新电解液，从而实现低电压、低电导率工作液、静液方式精微复合电加工。. 项目研制与超声频振动精确同步的斩波脉冲电源，保证超声振动与电源加电实时同步，利用精密、高速激光微位移传感器检测超声振动参数，调制超声振幅、频率及电源加电间隙，以保证超声复合电加工过程持续稳定进行；用Ansys有限元分析方法，进行超声振动系统动力学性能分析，得压电换能器、变幅杆及阴极组合单元的超声振动特性，并进行系统组件的优化选择、设计与制作；设计、定制超声发生器，构建电加工单元、测量单元及工作液供给单元，研制磁性悬浮式恒压力微位移工作台，制作各式复合电加工试验微细阴极，构建、完善超声调制复合电加工试验系统。进行多种特性材料、多种加工方式及不同加工参数的微细超声调制电加工试验，调制超声频振动参数与不同机电参数组合，进行静态电解液中的微细超声、微细超声—电解、微细超声—放电及微细放电-电解有效复合的精密微细电加工，此方法充分利用超声效应、高频脉冲电压及混粉效应对极间作用过程的改善，具有微细放电、电解及超声加工复合技术优势，并获得良好的试验效果；同时通过超声参数的在线调制及机电参数的实时调节，可有效分配多种作用能量，能实现各种物理特性材料、异形面零件的高效、低成本精微加工，研究成果对完善微精加工技术具有重要理论意义和工程应用价值。. 项目研究发表SCI收录论文1篇，EI收录8篇，录用多篇，2011年获中国机械工程学会科技奖—优秀论文奖，项目研究全面完成计划内容。