[发明专利]一种静电致动辅助进给的微细电解加工装置

说明书

本发明提供了一种静电致动辅助进给的微细电解加工装置，包括静电致动辅助进给系统，所述静电致动辅助进给系统包括加工工件的平面电极、加工电源、驱动所述平面电极的静电场电极和辅助电源，所述加工电源的两端分别与所述平面电极、工件连接，所述辅助电源的两端分别与所述平面电极、静电场电极连接，所述静电场电极的外表面设有使所述辅助电源不参与电解加工的绝缘膜，所述辅助电源仅产生静电场来驱动所述平面电极变形。本发明的有益效果是：通过辅助电源产生静电场来驱动平面电极变形，从而实现了静电致动辅助进给，利用平面电极片在静电力的致动下实现微进给，很好的解决了微细电解加工电压限制而使静电致动变形量过小的问题。

技术领域

本发明涉及电解加工装置，尤其涉及一种静电致动辅助进给的微细电解加工装置。

背景技术

微细电解加工是基于氧化还原(电荷转移)的加工形式，一般而言金属离子的尺寸约为0.1nm，相对于火花放电不仅精度更高、平整度好，而且加工过程没有电极损耗。基于此微细电解加工在微、纳米加工方面具有很大的发展潜力。在微细电解加工中，主要的难题是精度和效率的控制。为了获得微米级的精度，加工间隙通常要控制在几微米范围内。微细电解加工模型属于双层电容模型，加工间隙决定着等效电容、等效电阻的大小，决定着加工范围和加工精度。因此在加工中既要满足小间隙要求，又要确保间隙稳定。

然而就国内制造业发展现状来说，伺服驱动装置主要为伺服电机或直线电机，其精度大约为几微米，不能满足微细电解的精度要求；近几年随着技术的进步，配合高精密光栅尺的直线电机的出现，提高了机床精度，精度可以达到0.01微米。但是加工装置的精度越高其价格也就越昂贵，而且因其不开源，在控制算法设计上也比较困难。所以需要一种可以降低加工成本，设计简便的加工装置，以便实现工业推广。

马晓宇等采用间歇回退加工方法提高电解加工精度，在加工深度较深时为保证加工精度，当微电极进给中，微孔直径可以通过在线改变电压、脉冲占空比和速度等得到精确控制。于洽等利用电极往复运动加工出宽度均匀的12um 窄槽。在提高微细电解加工的稳定性、精度方面，目前研究是通过震动和回退来保证小间隙加工，大间隙排出废屑，然而震动和回退的控制算法设计困难，很难做到和电源匹配。燕山大学加工工件上加装压电陶瓷利用静电压完成阴极的振动，完成了纳米级别深孔加工。但静电压的加工方式电极的制备困难，而且效率较低。王希等研究发现加工阴极受力与加工间隙成反比，通过搜集表面受力的数据并把数据送入神经网络中实现间隙的在线测量，提高了加工效率。在放电间隙控制方面现有的加工方法虽然可以获得较小的加工间隙，从而进行微纳米加工但是这些方法部分还停留在理论仿真的阶段，而运用于实际系统中的，往往需要大量的数据，这需要多组采样器才能准确描述变化过程，因此整个设备成本很高。

哈尔滨工业大学黄瑞宁等将静电驱动应用到微细电解电火花复合加工，静电力使电极片弯曲，达到微进给的目的。该方法弥补了机床精度的不足，而且可以改善极间排泄的状况、提高加工效率和加工稳定性。但是该方法利用加工电源直接产生静电力，为了达到加工需求的静电变形量，需要较强的电场，因而施加了较高的电压加工，通常大于60V。而高电压微细电解加工的杂散腐蚀较严重、定域蚀除能力弱，同时电火花放电加工也会使电极片损耗，使其加工精度较低、效果较差。为达到高精密加工效果而采用常规微细电解加工的加工电压加工(微细电解加工的电源电压通常为20V左右)，则其产生的静电力太小，驱动电极片的弯曲变形量过小，静电驱动却没有起作用，在实际加工中达到的效果亦不够理想。

因此，如何解决微细电解加工电压限制而使静电致动变形量过小是本领域技术人员所亟待解决的技术问题。

发明内容

为了解决现有技术中的问题，本发明提供了一种静电致动辅助进给的微细电解加工装置。