高回转精度微柱状电极电化学加工模型及试验

doi:10.7527/S1000-6893.2016.0110

材料工程与机械制造

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高回转精度微柱状电极电化学加工模型及试验

李名鸿¹, 刘勇^1,2, 郭春生¹, 王明宇², 牛静然¹

1. 山东大学力学与机电装备联合工程技术研究中心, 威海 264209;
2. 山东大学高效洁净机械制造教育部重点实验室, 济南 250061

收稿日期:2016-02-25 修回日期:2016-04-05 出版日期:2016-12-15 发布日期:2016-05-05
通讯作者: 刘勇,Tel.:0631-5688338,E-mail:rzliuyong@163.com E-mail:rzliuyong@163.com
作者简介:李名鸿,男,硕士研究生。主要研究方向:精密、微细电解加工。E-mail:lmhlemon@163.com;刘勇,男,博士,副教授,硕士生导师。主要研究方向:微细电解、电火花及其复合加工。Tel.:0631-5688338,E-mail:rzliuyong@163.com;郭春生,男,博士,讲师,硕士生导师。主要研究方向:间隙流场及流体与多孔介质耦合传输。Tel.:0631-5688338,E-mail:guo@sdu.edu.cn;王明宇,男,硕士研究生。主要研究方向:微细电解电火花复合加工。E-mail:mingyuwangsdu@hotmail.com;牛静然,女,硕士研究生。主要研究方向:微细电加工多物理场耦合数值分析。E-mail:2280098959@qq.com
基金资助:
国家自然科学基金（51305238）；中国博士后科学基金（2015M572023）；山东省自然科学基金（ZR2015PE016）；山东大学（威海）青年学者未来计划（2015WHWLJH03）

Model and experimental on fabrication of cylindrical micro electrode with high rotation accuracy by electrochemical machining

LI Minghong¹, LIU Yong^1,2, GUO Chunsheng¹, WANG Mingyu², NIU Jingran¹

1. Associated Engineering Research Center of Mechanics & Mechatronic Equipment, Shandong University, Weihai 264209, China;
2. Key Laboratory of High Efficiency and Clean Mechanical Manufacture, Ministry of Education, Shandong University, Ji'nan 250061, China

Received:2016-02-25 Revised:2016-04-05 Online:2016-12-15 Published:2016-05-05
Supported by:
National Natural Science Foundation of China (51305238); China Postdoctoral Science Foundation (2015M572023); Natural Science Foundation of Shandong Province (ZR2015PE016); Young Scholars Program of Shandong University, Weihai (2015WHWLJH03)

摘要/Abstract

摘要：

为实现高回转精度微柱状电极的精确高效在线制备，对微电极电化学刻蚀过程进行了深入的研究与改进。首先，根据电化学刻蚀原理，分析了电极旋转对柱状电极加工的影响，试验证明电极旋转可以提高电极的回转精度；其次，根据试验归纳，确立了加工电压、浸液深度和电极转速之间的函数关系，建立了高回转精度微柱状电极加工控制数学模型；最后，在上述模型的指导下，选择优化的加工参数组合，成功加工得到一系列直径为100 μm左右、同轴度误差小于1 μm的柱状电极。

关键词: 高回转精度, 微柱状电极, 电化学刻蚀, 电极旋转, 数学模型

Abstract:

To fabricate cylindrical micro electrode with high rotation accuracy efficiently and precisely on line, the process of electrochemical etching micro electrodes is investigated and improved deeply. First, the effect of rotation on the process of fabricating cylindrical electrode is analyzed based on the mechanism of electrochemical etching. It is proved that electrode rotation can improve the rotation accuracy of electrode by experiments. Second, according to the experimental results, the functional relationships among the applied voltage, immersed depth and rotation speed are established, and the mathematical model of controlling how to fabricate cylindrical electrode is built. Finally, the optimized combination of parameters is chosen under the direction of the model, and series of cylindrical micro electrodes with high rotation accuracy are fabricated with the diameter about 100 μm and the error of rotation accuracy controlled below 1 μm.

Key words: high rotation accuracy, cylindrical micro electrode, electrochemical etching, rotation of electrode, mathematical model

中图分类号:

V261.5
TG662

李名鸿, 刘勇, 郭春生, 王明宇, 牛静然. 高回转精度微柱状电极电化学加工模型及试验[J]. 航空学报, 2016, 37(12): 3864-3872.

LI Minghong, LIU Yong, GUO Chunsheng, WANG Mingyu, NIU Jingran. Model and experimental on fabrication of cylindrical micro electrode with high rotation accuracy by electrochemical machining[J]. ACTA AERONAUTICAET ASTRONAUTICA SINICA, 2016, 37(12): 3864-3872.

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