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電解加工技術(shù)的現(xiàn)狀與遠(yuǎn)景展望

      
電解加工技術(shù)的現(xiàn)狀與遠(yuǎn)景展望
1 引言
在經(jīng)歷大約二十年的低潮后,從20世紀(jì)90年代后期起,電解加工又重新煥發(fā)了生機(jī)。其研究機(jī)構(gòu)及人員逐漸壯大,應(yīng)用領(lǐng)域(尤其在航天、航空、**領(lǐng)域)有所擴(kuò)展,研究成果及論著數(shù)量激增,工藝技術(shù)水平及設(shè)備性能均達(dá)到了一個(gè)新的高度。
2 工藝技術(shù)研究
電解加工技術(shù)的現(xiàn)狀與遠(yuǎn)景展望目前,電解加工工藝技術(shù)研究涉及的方向較多,但主要集中在微秒級(jí)脈沖電流加工、微精加工、數(shù)控展成加工、陰極設(shè)計(jì)及磁場(chǎng)對(duì)電解加工的影響等五大領(lǐng)域。下面分別加以詳述。
2.1 微秒級(jí)脈沖電流加工
電解加工技術(shù)的現(xiàn)狀與遠(yuǎn)景展望自20世紀(jì)70年代初起,前蘇聯(lián)、美國(guó)、日本、法國(guó)、波蘭、瑞士、西德等相繼開(kāi)始了對(duì)脈沖電流電解加工的研究。在國(guó)內(nèi),多家單位相繼開(kāi)展了毫秒級(jí)脈沖電流電解加工的研究并成功用于工業(yè)生產(chǎn)。
隨著近代功率電子技術(shù)的發(fā)展,新型快速功率電子開(kāi)關(guān)元件如MOSFET、IGBT等出現(xiàn),使得有可能實(shí)現(xiàn)微秒級(jí)脈沖電流電解加工。20世紀(jì)90年代以來(lái),微秒級(jí)脈沖電流電解加工基礎(chǔ)工藝研究取得突破性進(jìn)展。研究表明,此項(xiàng)新技術(shù)可以提高集中蝕除能力,并可實(shí)現(xiàn)0.05mm以下的微小間隙加工,從而可以較大幅度地提高加工精度和表面質(zhì)量,型腔*高重復(fù)精度可達(dá)0.05mm[1,2,3],*低表面粗糙度可達(dá)Ra0.40μm[1],有望將電解加工提高到精密加工的水平,而且可促進(jìn)加工過(guò)程穩(wěn)定并簡(jiǎn)化工藝,有利于電解加工的擴(kuò)大應(yīng)用。
國(guó)內(nèi)外眾多研究機(jī)構(gòu)利用微秒級(jí)脈沖電流開(kāi)展了模具型腔及葉片型面加工、型腔拋光、電解刻字、電解磨等工藝可行性試驗(yàn)以及氣門模具生產(chǎn)加工試驗(yàn)[1,3],研究成果進(jìn)一步從工藝角度證實(shí)了上述結(jié)論。
2.2 微精加工
電解加工技術(shù)的現(xiàn)狀與遠(yuǎn)景展望從原理上而言,電化學(xué)加工技術(shù)可分為兩類:一類是基于陽(yáng)極溶解原理的減材技術(shù),如電解加工、電解拋光等;另一類是基于陰極沉積原理的增材技術(shù),如電鍍、電鑄、刷鍍等。這兩類技術(shù)有一個(gè)共同點(diǎn),即材料的去除或增加過(guò)程都是以離子的形式進(jìn)行的。由于金屬離子的尺寸非常微小(10-1nm級(jí)),因此,相對(duì)于其它“微團(tuán)”去除材料方式(如微細(xì)電火花、微細(xì)機(jī)械磨削),這種以“離子”方式去除材料的微去除方式使得電化學(xué)加工技術(shù)在微細(xì)制造領(lǐng)域、以至于納米制造領(lǐng)域存在著極大的研究探索空間。
從理論上講,只要精細(xì)地控制電流密度和電化學(xué)發(fā)生區(qū)域,就能實(shí)現(xiàn)電化學(xué)微細(xì)溶解或電化學(xué)微細(xì)沉積。微細(xì)電鑄技術(shù)是電化學(xué)微細(xì)沉積的典型實(shí)例,它已經(jīng)在微細(xì)制造領(lǐng)域獲得重要應(yīng)用。微細(xì)電鑄是LIGA技術(shù)一個(gè)重要的、不可替代的組成部分,已經(jīng)涉足納米尺寸的微細(xì)制造中,激光防偽商標(biāo)模版和表面粗糙度樣塊是電鑄的典型應(yīng)用[5,6]。
但電化學(xué)溶解(成型)加工的雜散腐蝕及間隙中電場(chǎng)、流場(chǎng)的多變性嚴(yán)重制約了其加工精度,其加工的微細(xì)程度目前還不能與電化學(xué)沉積的微細(xì)電鑄相比。目前電化學(xué)微精成型加工還處于研究和試驗(yàn)階段,其應(yīng)用還局限于一些特殊的場(chǎng)合,如電子工業(yè)中微小零件的電化學(xué)蝕刻加工(美國(guó)IBM公司)、微米級(jí)淺槽加工(荷蘭飛利浦公司)、微型軸電解拋光(日本東京大學(xué))已取得了很好的加工效果,精度已可達(dá)微米級(jí)[5]。微細(xì)直寫加工、微細(xì)群縫加工及微孔電液束加工,以及電解與超聲、電火花、機(jī)械等方式結(jié)合形成的復(fù)合微精工藝已顯示出良好的應(yīng)用前景[9,10,11,12]。
2.3 數(shù)控展成加工
傳統(tǒng)的拷貝式電解加工的陰極設(shè)計(jì)制造困難,加工精度難以保證。尤其對(duì)整體葉輪上的扭曲葉片之類通道狹窄的零件表面,由于受工具陰極剛性及加工送進(jìn)方式的限制,拷貝式電解加工更難以完成其加工任務(wù)。
20世紀(jì)80年代初,以簡(jiǎn)單形狀電極加工復(fù)雜型面的柔性電解加工──數(shù)控展成電解加工的思想開(kāi)始形成,它以控制軟件的編制代替復(fù)雜的成形陰極的設(shè)計(jì)、制造,以陰極相對(duì)工件的展成運(yùn)動(dòng)來(lái)加工出復(fù)雜型面。這種加工方法工具陰極形狀簡(jiǎn)單,設(shè)計(jì)制造方便,應(yīng)用范圍廣,具有很大的加工柔性,適用于小批量、多品種、甚至單件試制的生產(chǎn)中。
80年代中期,前蘇聯(lián)烏法航空學(xué)院特種加工工藝及設(shè)備研究所以過(guò)程控制為突破口,設(shè)計(jì)了一種柔性電解加工單元,應(yīng)用特殊的電流脈沖波形和高選擇性的電解液,加工精度達(dá)0.02mm,表面粗糙度達(dá)Ra0.2~0.6mm。
波蘭華沙工業(yè)大學(xué)的Kozak教授于1986年率先提出了電解銑削的思想,以棒狀旋轉(zhuǎn)陰極作類似于圓柱狀側(cè)銑刀的成形運(yùn)動(dòng)來(lái)形成加工表面,成功地應(yīng)用于直升機(jī)旋翼座架型面的加工,加工中采用NaNO3電解液,精度可達(dá)±0.01~0.02mm,表面粗糙度達(dá)Ra0.16~0.63mm。
波蘭Cracow金屬切削學(xué)院的A.Ruszaj和J.Cekaj教授利用形似球頭銑刀的工具陰極,進(jìn)行了型面光整加工的試驗(yàn)研究,取得了形狀誤差小于0.01mm的加工效果,從而證明了該工藝在模具的光整加工方面具有很好的應(yīng)用價(jià)值。 
美國(guó)、英國(guó)、俄羅斯都高度重視數(shù)控電解加工技術(shù)的研究并已得到應(yīng)用,在新型航空發(fā)動(dòng)機(jī)及航天火箭發(fā)動(dòng)機(jī)的研制中發(fā)揮了重要作用。美國(guó) GE公司的五軸數(shù)控電解加工,美國(guó)、俄羅斯仿形電解加工帶冠整體葉輪代表了數(shù)控電解加工整體葉輪的國(guó)際先進(jìn)水平。
在國(guó)內(nèi),南京航空航天大學(xué)從20世紀(jì)80年代中期開(kāi)始進(jìn)行數(shù)控展成電解加工工藝技術(shù)的研究,已在電解加工設(shè)備研制、加工機(jī)理研究、控制軟件編制及工藝試驗(yàn)等方面均取得了重要進(jìn)展[7,8,9]。具體研究?jī)?nèi)容包括以下幾方面:
(1)設(shè)備研制:研制了五軸數(shù)控電解加工機(jī)床及配套的多軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控系統(tǒng)。該機(jī)床具有三個(gè)直線運(yùn)動(dòng)坐標(biāo)軸及二個(gè)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)坐標(biāo)軸,各軸均采用步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)。多軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控系統(tǒng)為二級(jí)數(shù)控系統(tǒng),上位機(jī)為一臺(tái)通用計(jì)算機(jī),用于數(shù)據(jù)處理及生成數(shù)控加工程序,下位機(jī)為組合在一起的五臺(tái)經(jīng)濟(jì)型二軸數(shù)控單元及其驅(qū)動(dòng)單元,用于驅(qū)動(dòng)機(jī)床各軸運(yùn)動(dòng)。
(2)成形規(guī)律研究:研究了棒狀外噴式陰極、三角形截面內(nèi)噴式陰極、矩形截面內(nèi)噴式陰極三種狀況下展成電解加工間隙隨一些主要工藝參數(shù)變化的規(guī)律。
(3)陰極設(shè)計(jì):針對(duì)整體葉輪結(jié)構(gòu),設(shè)計(jì)制造了不同結(jié)構(gòu)的開(kāi)槽陰極、型面精加工陰極,并通過(guò)工藝試驗(yàn)對(duì)其結(jié)構(gòu)進(jìn)行不斷改進(jìn),現(xiàn)已設(shè)計(jì)出了新穎結(jié)構(gòu)的組合式開(kāi)槽陰極及矩形截面整體式型面精加工陰極,很好地解決了加工過(guò)程中易產(chǎn)生的陰極短路**問(wèn)題。
(4)加工軟件開(kāi)發(fā):針對(duì)整體葉輪的開(kāi)槽加工及型面精加工,開(kāi)發(fā)了相應(yīng)的數(shù)控展成電解加工軟件,具有葉片型面的數(shù)據(jù)處理、數(shù)控加工的展成運(yùn)動(dòng)軌跡計(jì)算及整體葉輪的三維型面幾何造型等功能。
(5)加工工藝試驗(yàn):包括直紋面、非直紋面整體葉(渦)輪及帶冠整體葉輪的展成電解加工、葉片型面電解拋光與五軸聯(lián)動(dòng)電解磨削等。試驗(yàn)表明,工藝過(guò)程穩(wěn)定可靠,可以獲得較高的加工精度和較低的表面粗糙度。
2.4 陰極設(shè)計(jì)
電解加工技術(shù)的現(xiàn)狀與遠(yuǎn)景展望目前的生產(chǎn)實(shí)際中,多采用迭代試驗(yàn)修正法來(lái)制作陰極,這不僅浪費(fèi)人力物力,而且要求操作者具備豐富的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)和很高的技術(shù)水平,同時(shí)也大大延誤了生產(chǎn)周期,增加了制造成本。特別是對(duì)于形狀復(fù)雜和精度要求較高的零件,陰極設(shè)計(jì)問(wèn)題已成為影響電解加工應(yīng)用的一個(gè)重要原因。
南京航空航天大學(xué)研究設(shè)計(jì)了陰極設(shè)計(jì)CAD/CAE/CAM系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框架以及開(kāi)發(fā)策略。該系統(tǒng)基于專家系統(tǒng),結(jié)合專業(yè)技術(shù)人員和領(lǐng)域?qū)<业慕?jīng)驗(yàn)來(lái)優(yōu)選工藝參數(shù),并且采用基于自由邊界的數(shù)值算法,保證算法的收斂性[10]
南京航空航天大學(xué)還提出了一種基于正問(wèn)題數(shù)值求解模擬“試驗(yàn)修整”進(jìn)行陰極設(shè)計(jì)的方法。該方法將生產(chǎn)實(shí)際中制造陰極的過(guò)程再現(xiàn)于計(jì)算機(jī)上。采用有限元求解拉普拉斯方程得到加工間隙中的電位分布,通過(guò)不斷地將獲得的等位線與理想工件邊界進(jìn)行比較,將得到的差值映射到陰極端用來(lái)指導(dǎo)陰極的修整,直到工件陽(yáng)極端的差值小于所允許的值。該設(shè)計(jì)方法具有易于處理復(fù)雜邊界、收斂性好、精度高的特點(diǎn)[11]。
合肥工業(yè)大學(xué)也提出了應(yīng)用陰極設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)表來(lái)進(jìn)行陰極設(shè)計(jì)的方法,通過(guò)合理設(shè)計(jì)工藝試驗(yàn),獲取了特征部位的加工間隙偏差值,據(jù)此計(jì)算出各特征部位對(duì)應(yīng)陰極處的附加修正量。在此基礎(chǔ)上,建立五種陰極設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)表,為陰極設(shè)計(jì)提供了豐富的修正數(shù)據(jù)。在此基礎(chǔ)上,可望建立陰極設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫(kù)[12],。
2.5磁場(chǎng)提高電解加工精度的研究
這項(xiàng)技術(shù)早期研究較多的是磁場(chǎng)對(duì)電解磨削、電解拋光的影響。近年來(lái),國(guó)內(nèi)開(kāi)展了電解成型加工疊加磁場(chǎng)的研究。
西北工業(yè)大學(xué)的研究發(fā)現(xiàn)當(dāng)加工對(duì)象是鈦合金或者是在NaCl電解液中加工45鋼時(shí),磁場(chǎng)可以顯著減少雜散腐蝕,提高加工精度,而在NaNO3電解液中加工45鋼則效果甚微[13]。
西安工業(yè)學(xué)院進(jìn)行了磁場(chǎng)影響電場(chǎng)的仿真試驗(yàn)及在電解加工裝置上疊加磁場(chǎng)的加工工藝試驗(yàn)。試驗(yàn)表明,電解加工過(guò)程中疊加磁場(chǎng)會(huì)改變?cè)须妶?chǎng)分布,進(jìn)而改變間隙流場(chǎng)的分布,從而有利于解決以往電解加工過(guò)程中的雜散腐蝕現(xiàn)象,提高電解加工的質(zhì)量。只有在疊加磁場(chǎng)方向垂直于電場(chǎng)方向且N 極指向電場(chǎng)疊加磁場(chǎng)時(shí),對(duì)電場(chǎng)均布有較明顯的作用。[14]此外,采取切割流線的方向疊加磁場(chǎng),洛侖茲力的作用有利于成股的束流展開(kāi);磁場(chǎng)可以減小電解液的粘度,改善其流動(dòng)性能,有利于及時(shí)排走電解產(chǎn)物和熱量,改善加工條件,提高加工穩(wěn)定性[15]
除了上述五大研究方向之外,帶冠整體葉輪加工、周期循環(huán)電解加工、數(shù)控銑床電解加工、脈沖電解加工間隙測(cè)控方法、基于BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的電解加工精度預(yù)測(cè)模型、電解加工中管理系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)……等工藝技術(shù)的研究均有所**或突破。
3 設(shè)備研發(fā)
電解加工是一種制造技術(shù),常要求設(shè)備研發(fā)在工藝技術(shù)之前。甚至可以說(shuō),許多工藝技術(shù)必須建立在先有硬件的基礎(chǔ)之上(如微秒級(jí)脈沖電流加工、振動(dòng)進(jìn)給加工等)。
電解加工的設(shè)備主要包括機(jī)床、電源和電解液系統(tǒng)三個(gè)主要實(shí)體以及相應(yīng)的控制系統(tǒng)。
3.1 機(jī)床
早期的電解加工機(jī)床,其控制系統(tǒng)多為采用分離元件的繼電系統(tǒng)或簡(jiǎn)易數(shù)控系統(tǒng),其故障率高,穩(wěn)定性差,使用壽命短,且控制柔性較差,自動(dòng)化程度低。因而,這兩類系統(tǒng)近年來(lái)逐漸被PLC控制系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)所替代。
3.1.1英國(guó)進(jìn)口高精密葉片加工成套設(shè)備
從英國(guó)Amchem公司進(jìn)口的成套設(shè)備代表了目前國(guó)際上*高水準(zhǔn)。該設(shè)備擁有一個(gè)包括產(chǎn)品數(shù)據(jù)處理、模型生成與轉(zhuǎn)換、加工數(shù)據(jù)、測(cè)量數(shù)據(jù)以及它們之間交互的集成系統(tǒng)。它借助于圖形工作平臺(tái)、NC加工設(shè)備和三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)可高效地設(shè)計(jì)出合格陰極工裝來(lái)滿足精密電解加工葉片的需要,與加工葉片的精密數(shù)控電解機(jī)床構(gòu)成一個(gè)閉環(huán)系統(tǒng)。
設(shè)備按如下程序運(yùn)行:在基于UG下的CAD/CAM工作平臺(tái)上,通過(guò)網(wǎng)絡(luò)或其它介質(zhì)輸入葉片產(chǎn)品數(shù)據(jù),建立產(chǎn)品數(shù)字主模型。隨后,該系統(tǒng)CAD/CAM數(shù)據(jù)在經(jīng)運(yùn)算和處理后將生成葉片加工陰極工裝的NC代碼和測(cè)量陰極工裝與葉片產(chǎn)品的測(cè)量特征點(diǎn)參數(shù),并分別發(fā)送給數(shù)控銑床和三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)(CMM)。三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)按要求對(duì)陰極工裝和葉片產(chǎn)品進(jìn)行測(cè)量。陰極工裝測(cè)量不合格的要返修;葉片產(chǎn)品型面參數(shù)測(cè)量不合格時(shí),要檢測(cè)陰極工裝的型面,必要時(shí)更換工裝設(shè)計(jì)或返修;葉片產(chǎn)品位置及尺寸參數(shù)測(cè)量不合格時(shí),要調(diào)整工裝和電解加工工藝參數(shù)。測(cè)量結(jié)果可在計(jì)算機(jī)上進(jìn)行評(píng)估和分析,評(píng)估結(jié)果能以數(shù)字報(bào)表形式由打印機(jī)輸出,分析結(jié)果能以圖形放大形式由繪圖機(jī)輸出[16]。
該設(shè)備能從鍛件毛坯一次性電解加工出滿足葉片設(shè)計(jì)圖*終尺寸和表面質(zhì)量要求的合格產(chǎn)品,加工效率高,而且可三件同時(shí)加工。
3.1.2國(guó)產(chǎn)PLC數(shù)控電解加工機(jī)床
近年開(kāi)發(fā)的電解加工機(jī)床,普遍采用了PLC控制系統(tǒng)。
可編程控制器(PLC)集數(shù)據(jù)處理、程序控制、參數(shù)調(diào)節(jié)等功能于一體,它靈活通用、易于編程、使用方便、可靠性高,可以在電解加工等工業(yè)控制現(xiàn)場(chǎng)的惡劣環(huán)境中可靠地工作,平均無(wú)故障時(shí)間高達(dá)5萬(wàn)~10萬(wàn)小時(shí)以上。而觸摸屏技術(shù)是近幾年新興的一種多媒體技術(shù),它具有簡(jiǎn)單易學(xué)、操作方便,穩(wěn)定性好等特點(diǎn),日益得到人們的關(guān)注和青睞。
合肥工業(yè)大學(xué)自主開(kāi)發(fā)的DJK3150型數(shù)控電解加工機(jī)床,采用PLC和觸摸屏技術(shù),其控制性能明顯優(yōu)于普通電解加工機(jī)床,具有自動(dòng)對(duì)刀、自動(dòng)加工、自動(dòng)分度、故障自動(dòng)處理、定時(shí)加工、變速加工和適應(yīng)控制等先進(jìn)功能,同時(shí)也顯著提高了電解加工機(jī)床的可靠性和穩(wěn)定性。該機(jī)床已在工業(yè)企業(yè)穩(wěn)定用于生產(chǎn)[17]。
北京首都航天機(jī)械公司與四通公司合作,也開(kāi)發(fā)了PLC控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)采用步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng),直線光柵反饋,具有高運(yùn)動(dòng)精度。
3.1.3可重構(gòu)電解加工機(jī)床研究
常規(guī)的電解加工機(jī)床是根據(jù)用戶具體需求單機(jī)生產(chǎn),機(jī)床研制周期長(zhǎng)、設(shè)計(jì)重復(fù)、成本高。為此,南京航空航天大學(xué)提出采用開(kāi)放式控制系統(tǒng)、模塊化思想開(kāi)發(fā)可重構(gòu)電解機(jī)床,將機(jī)床本體分解成運(yùn)動(dòng)軸模塊和機(jī)床臺(tái)面兩大部分,各運(yùn)動(dòng)軸模塊配置相應(yīng)的控制模塊,控制模塊通過(guò)總線連接成為整體??刂颇K都是智能化模塊,內(nèi)部包含模塊類型、功能信息。這些模塊加入到系統(tǒng)時(shí),可直接與PC機(jī)進(jìn)行通信。PC機(jī)探測(cè)到有新模塊時(shí),根據(jù)加工對(duì)象、加工精度、加工批量等要求,可構(gòu)建成單軸、雙軸或三軸電解加工機(jī)床,這種體系結(jié)構(gòu)的主要特點(diǎn)是CNC硬件平臺(tái)獨(dú)立于機(jī)床控制單元,各模塊通過(guò)CAN總線傳遞信息,極大地簡(jiǎn)化了數(shù)控系統(tǒng)硬件平臺(tái)和連線,借助于網(wǎng)絡(luò)的柔性控制體系結(jié)構(gòu)和開(kāi)放的數(shù)據(jù)交換可經(jīng)濟(jì)、高效地實(shí)現(xiàn)可重構(gòu)的數(shù)控機(jī)床[18]。
臺(tái)灣元智大學(xué)與合肥工業(yè)大學(xué)也合作開(kāi)展了可重構(gòu)電解加工機(jī)床研究,并已制造出小型樣機(jī)。
3.2 電源
3.2.1毫秒級(jí)脈沖電源
由于制造成本與直流電源相差無(wú)幾,近年開(kāi)發(fā)的機(jī)床基本上配置了毫秒級(jí)脈沖與直流兩用電源。舊設(shè)備改造時(shí),除了針對(duì)特定產(chǎn)品的專用設(shè)備以外,也大多更換為脈沖電源。
3.2.2微秒級(jí)脈沖電源
90年代由華南理工大學(xué)和英國(guó)愛(ài)丁堡大學(xué)合作研制MOSFET脈沖電源,已開(kāi)發(fā)了1000A、2000A的工程化樣機(jī),主要性能指標(biāo)如下[3]:
額定峰值電流:    1000A(2000A);
額定電壓:        24V(直流),20V(脈沖峰值);
*高脈沖頻率:    100Hz~20KHz,連續(xù)可調(diào);
脈沖寬度:        25μs~5ms,連續(xù)可調(diào);
短路保護(hù)關(guān)斷時(shí)間: 10μs
該電源解決了大電流快速換流所引發(fā)和派生的諸多技術(shù)難題,如:矩形波波形畸變,功率開(kāi)關(guān)器件的過(guò)壓擊穿、過(guò)熱燒損,快速短路保護(hù)等,有望用于實(shí)際生產(chǎn)。
此外,多家研究機(jī)構(gòu)還開(kāi)發(fā)了不同類型的小功率微秒級(jí)脈沖電源,主要用于電化學(xué)拋光、微細(xì)加工等領(lǐng)域。
3.2.3 高頻群脈沖電源
北京理工大學(xué)和合肥工業(yè)大學(xué)相繼開(kāi)展了高頻群脈沖電源的研究。該電源可用于微細(xì)電解加工。
群脈沖是經(jīng)過(guò)主脈沖(高頻)和調(diào)制脈沖(低頻)相乘獲得的特殊脈沖信號(hào)。高頻群脈沖電源既能單獨(dú)控制每一個(gè)脈沖的寬度,也可以控制一組內(nèi)脈沖的個(gè)數(shù),因而輸出脈沖的波形靈活多變,特別適合于微細(xì)加工[19]。
3.2.4 雙向脈沖電源
為了保持陰極工作表面的幾何尺寸及物化性能的穩(wěn)定,須利用雙向脈沖電源的負(fù)半周電流來(lái)去除陰極表面的沉積。
該類電源尤其適合用于深小孔的加工。
4 展望
近階段,電解加工的研究重點(diǎn)及應(yīng)用領(lǐng)域會(huì)主要集中在以下幾個(gè)方向:
⑴微秒級(jí)脈沖電解加工工藝規(guī)律及擴(kuò)大應(yīng)用的研究。
脈沖參數(shù)(脈沖寬度及占空比)對(duì)加工效果的影響;流場(chǎng)的影響,沖液加工的可行性及相應(yīng)的參數(shù)選擇;在不同領(lǐng)域的應(yīng)用及相應(yīng)的參數(shù)選擇。 
⑵微秒級(jí)脈沖電源的進(jìn)一步研發(fā)。
脈沖電源的工程化完善;脈沖參數(shù)在較大范圍內(nèi)可調(diào),脈沖寬度更小、功率更大的脈沖電源的研制。  
⑶電化學(xué)微細(xì)加工的研究
電化學(xué)加工技術(shù)具有優(yōu)良的加工機(jī)理,具有在微精甚至在納米加工領(lǐng)域進(jìn)一步研究探索的空間,但必須在自身工藝規(guī)律認(rèn)識(shí)和完善的基礎(chǔ)上不斷**,才能在微精加工及MEMS制造領(lǐng)域有所作為。具體應(yīng)關(guān)注以下幾點(diǎn):
①注重工藝復(fù)合化,實(shí)現(xiàn)與其它精密微精加工技術(shù)的優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)。
②實(shí)現(xiàn)加工過(guò)程自動(dòng)檢測(cè)與控制,實(shí)時(shí)補(bǔ)償加工參數(shù)變化對(duì)加工精度的影響,從而有效控制加工精度;
③以平面工藝為基礎(chǔ),完善設(shè)備、電極制作及加工工藝,達(dá)到可加工各種復(fù)雜三維微結(jié)構(gòu)的目標(biāo);
④開(kāi)發(fā)微進(jìn)給系統(tǒng)及微控工作臺(tái)。  
     ⑤ 微細(xì)加工電解液的研究。  
   ⑷數(shù)控電解加工工藝的完善、設(shè)備的改進(jìn)、以及穩(wěn)定工程應(yīng)用的研究。
在航空、航天發(fā)動(dòng)機(jī)整體構(gòu)件、如整體葉盤、整體渦輪、整體機(jī)匣的加工中,作為數(shù)控銑削、精密鑄造方法的必要補(bǔ)充,數(shù)控電解顯示了極大的優(yōu)越性[20]。應(yīng)進(jìn)行相關(guān)工藝及設(shè)備的研究,力求將數(shù)控電解在發(fā)動(dòng)機(jī)研制和生產(chǎn)中得到穩(wěn)定應(yīng)用。
⑸電解加工機(jī)床(包括其控制系統(tǒng))及電解液系統(tǒng)性能的進(jìn)一步改善。
精密加工、微細(xì)加工等新技術(shù)對(duì)電解加工設(shè)備提出了更高的要求,如:機(jī)床的高定位精度及低速進(jìn)給的穩(wěn)定性、電解液系統(tǒng)的高清潔度及參數(shù)的穩(wěn)定等,這些都需要引起足夠重視。
 
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電解加工技術(shù)的現(xiàn)狀與遠(yuǎn)景展望
 
作者簡(jiǎn)介:陳遠(yuǎn)龍,男,1964年10月出生,合肥工業(yè)大學(xué)特種加工研究所所長(zhǎng),副研究員,博士。主要從事特種加工工藝及設(shè)備方面的研究開(kāi)發(fā)工作。

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