第11期 2017年11月
组合机床与自动化加工技术
Modular Machine Tool & Automatic Manufacturing Technique
文章编号：10012265(2017)11009904
D0I:10.13462/j.cnki.mmtamt.2017.11.026
玻璃微结构电解电火花铣削加工试验研究
王明宇，张建华，刘勇1,2
No.11 Nov.2017
（1.山东大学机械工程学院高效洁净机械制造教育部重点实验室，济南250061；2.山东大学力学与机电装备联合工程技术研究中心，山东威海264209）
摘要：为满足石英玻璃等非导电硬脆材料微结构的加工需求，对微细电解电火花铣削加工工艺进行了深入的试验研究，在玻璃工件上进行了一系列微细电解电火花铣削加工工艺试验。首先，基于电解电火花加工的原理搭建了微细电解电火花铣削试验平台；其次，通过对比试验，研究了加工电压、脉冲频率、占空比和进给速度等工艺参数对铣削槽宽的影响，并通过优化工艺参数加工出微槽阵列；
削工艺在加工非导电硬脆材料微结构方面具有很大潜力。关键词：微细加工；电解电火花铣削；玻璃；微结构
中图分类号：TH162；TG66
文献标识码：A
Experimental Investigation on Electrochemical Discharge Milling of Micro Structures on Quartz Glass
WANG Ming-yu', ZHANG Jian-hua', LIU Yong"
(1. Key Laboratory of High Efficiency and Clean Mechanical Manufacture, Ministry of Education of China, School of Mechanical Engineering, Shandong University, Jinan 250061, China; 2. Associated Engineering Research Center of Mechanics & Mechatronic Equipment, Shandong University, Weihai Shandong 264209, China
Abstract: To satisfy the demand of the micro-structures on hard and non-conductive materials, the electro chemical discharge milling process is studied deeply by a series of machining experiments on glass. Firstly, the electrochemical discharge milling set-up has been built based on the machining principle. Secondly, se ries of experiments has been carried out to investigate the effect of applied voltage, frequency, duty factor, and feed rate on the channel width. And an array of micro-grooves is obtained by the optimized parameters Finally, some complex micro-structures like micro-channels and 3D micro-structures on glass are fabricated successfully. The experimental results show that the electrochemical discharge milling has a great potential in the machining micro-structures on hard and nonconductive materials
Key words : micro-machining; electrochemical discharge milling; glass; micro structures
0引言
近年来，随着微机电系统（MEMS）的不断发展，人们对玻璃等非导电硬脆材料的微结构产品的需求不断增加。由于玻璃具有透明性、耐化学性、低导电性、低导热性及生物相容性等优良特性，被广泛用于MEMS 中的微传感器、微反应器、微加速度计和微型泵1。但是由于其本身的特性，其微结构的加工一直是制造业中的难点。传统的机械加工方法会有很大的切削力导致硬脆材料难以加工，或者加工完成后由于微裂纹的存在导致工件失效；非传统的加工方式也存在自身的
局限性，比如，电火花加工或者电解加工需要工件是导体：超声和激光等加工方法由于设备昂贵，不适合普遍推广。针对非导电硬脆材料的加工，许多学者提出了一种有效的方式一电解电火花复合加工[24]。电解电火花复合加工可以应用在玻璃等非导电硬脆材料的加工中，尤其适合微细结构的加工。
近些年来，国内外许多研究者对电解电火花复合加工技术进行了研究。韩国学者利用微细电解电火花加工技术在玻璃上加工出一些微孔、微流道和微结构[56]。伊朗学者研究了磁场施加方向和电解液浓度对电解电火花铣削加工玻璃的影响了。吴俊杰等研究
收稿日期：2017-01-06；修回日期：2017-02-06
*基金项目：国家自然科学基金项目（51305238）：中国博士后基金项目（2015M572023）；山东大学（威海）青年学者末来计划资助项目
(2015WHWLJH03)
作者简介：王明宇（1990一），男，山东济宁人，山东大学硕士研究生，研究方向为复合特种加工技术，（E-mail）mingyuwangxdu@163.com；通讯作
万嘉数据（1964一），男，山东烟台人，山东大学教授，博士研究生导师，研究方向为复合特种加工技术，（E-mail)jhzhang@sdu.edu.en