（机械制造及其自动化专业论文）微细电解加工装备研制及其实验研究.pdf

摘要 摘要 微细电解加工加工是一种以离子方式去除材料的特种加工方式，具有加工精度 高、工具无损耗、无残余应力变形存在以及与零件硬度无关等显著优点。因此，从 理论上来说，微细电解加工和现在的数控技术等相结合，可以实现微细结构的高精 度加工。 本文自行研制开发了微细电解加工装备。考虑到和其他功能的复合以及装备刚 性要求，整体结构采用“c ”型结构，并与立柱旋转平台结构相结合。旋转平台采 用防腐性能好的大理石材料制作；应用定制的隔振平台来隔离台基的振动，防止对 加工造成影响：选用带光栅尺反馈系统的精密直线位移滑台进行快速接近迸给，p i 精密三位移平台实现对刀和加工时的精密进给。该装备的精密进给运动范围为 1 0 0 1 0 0 x 1 0 m m ，z 向快速运动范围为0 - - - 4 0 0 m m ，进给机构的重复定位精度为l g m ； 主轴采用伺服电机驱动，调速范围为0 - - - 3 0 0 0 r p m ，回转精度在l g m 之内，且可以 自动调节以补偿皮带的热蠕变。另外，在装备上设有高精度c c d 镜头对加工状态 进行实施检测。 开发了相应的控制和检测系统，由运动控制卡和直线位移滑台结合实现快速运 动，由运动控制卡和p i 三位移平台结合实现精密进给运动，实现x y z 方向单独运 动和两轴联动，用以进行微细电解加工；在人机交互界面上实时观测加工参数并可 以进行设置；加工状态监测系统由霍尔电流传感器、a d 转换模块和数据采集卡构 成，当检测电路检测到极间间隙加工异常时，反馈给工控机和运动机构进行回退。 结合微细电解加工的特点，在装备上进行了相应的微细电解加工实验。分别对 不同的加工电压、电解液、电解液浓度、占空比和电极形状等进行了试验和比较， 经过分析研究，得出了以上各加工参数对微细电解加工效果的影响规律。另外，本 文还以该装备为基础，结合有限元分析软件，分析在加工状态下工具电极周围的电 场分布趋势，为用电解加工方法加工微细电极提供分析依据，并用微细电解加工方 法在螺旋电极的基础上加工出了微细螺旋电极。应用微细圆柱电极和加工出的微细 螺旋电极分别进行微细孔的加工实验，分别加工出不同的微结构，进一步通过对比 验证了不同加工因素对加工效果的影响和机床的精度及稳定性。 关键词：微细加工电解加工装备研制运动控制试验研究 广东工业大学硕士学位论文 a b s t r a c t e l e c t r o c h e m i c a lm i c r o m a c h i n i n g ( e m m ) i san o n t r a d i t i o n a lm a c h i n i n gm e t h o dt o r e m o v em a t e r i a lt h r o u g hm e t a li o n s ，w h i c hh a ss o m ea d v a n t a g e sa sh i g h e rp r o c e s s i n g a c c u r a c y , n ow e a ro ft o o l ，n or e s i d u a ls t r e s sa n dd e f o r m a t i o na n dn or e l a t i o nt ot h e h a r d n e s so fm a t e r i a l s t h e r e f o r e ，c o m b i n i n gw i t hc n ct e c h n o l o g y ，i ti se a s yt or e a l i z e a c c u r a t ep r o c e s s i n go nm i c r os t r u c t u r e i nt h isp a p e r , as e t u p ，w h i c hc a nb eu s e df o rt h em a c h i n i n gb a s e do ne l e c t r o 。 c h e m i c a lm i c r o m a c h i n i n gi sd e s i g n e da n dm a n u f a c t u r e d i nc o n s i d e r a t i o no fs t i f f n e s s o fs e t u pa n dc o m p o s i t i o nw i t ho t h e rp r o c e s s i n gm e t h o d ，a “c ”t y p es t r u c t u r ei s d e s ig n e da n ds e l e c t e d r o t a t i n g - p l a t f o r mi sm a n u f a c t u r e db ym a r b l em a t e r i a l ，w h i c h h a st h ep e r f o r m a n c et or e s i s t i n gc o r r o s i o n ；v i b r a t i o n - i s o l a t i o np l a t f o r mi sc u s t o m i z e d a n dc a ni s o l a t et h ev i b r a t i o no fe n v i r o n m e n tt oi m p a c tt h ee m mp r o c e s s ；m a c r os c o p e f e e di ss u p p l i e db yl i n e a rd i s p l a c e m e n ts l i p p e r ys e t sw i t hf e e d b a c ko fl i g h tg r i dr u l e r , a n dm i c r os c o p ef e e di ss u p p l i e db yp i3 - a x i sa c c u r a t ef e e dp l a t f o r m ；t h er a n g eo f a c c u r a t ef e e do ft h es e t u pi s1 0 0 1 0 0 x1 0 m m a n dt h er a n g eo fm a c r os c o p eo fz a x i s i s0 - - 4 0 0 m m ，t h er e p o s i t i o na c c u r a c yo ff e e ds t r u c t u r ei s1l a m ；t h es p i n d l ei sd r o v e d b ys e r v om o t o r sa n dt h er a n g eo fr o t a r ys p e e di s 0 - ，3 0 0 0 r p m ，a n di t s r o t a t i o n a c c u r a c yi sb e l o w t o2 9 m f u r t h e r m o r e ，t h i ss e t u ph a st h ef u n c t i o nt oa d j u s tt h et e n s i l e f o r c ea n dc r e e pa u t o m a t i c a l l y i na d d i t i o n ，t h ec c ds c o p ef i x e do nt h es e t u pc a n d e t e c tt h ep r o c e s s i n gs i t u a t i o ni nr e a l t i m e t h ec o n t r o ls y s t e mf o rt h es e t u pi sd e v e l o p e d t h er a p i dm o v e m e n ti sc o n t r o l l e d b ym o t i o nc a r da n dl i n e a rd i s p l a c e m e n ts l i p p e r ys e t s ，a n d a c c u r a t em o v e m e n ti s c o n t r o l l e db ym o t i o nc a r da n dp i3 - a x i sa c c u r a t ef e e dp l a t f o r m b a s e do nt h et w o a b o v ef a c i l i t i e s ，r a p i dm o v e m e n ta n da c c u r a t em o v e m e n to fe m mp r o c e s sc a nb e r e a l i z e de a s i l y , n om a t t e rs i n g l e a x i sa n d2 - a x i sm o t i o n ；t h ep a r a m e t e r so fe m m c a n b es e ta n do b s e r v e db yt h eh u m a n c o m p u t e ri n t e r f a c ei nr e a l - t i m e ；t h ed e t e c t i o n c i r c u i ts y s t e mo fe m m p r o c e s s i n gs i t u a t i o ni s m a d eu pb yh o l lc u r r e n ts e n s o r ，a d t r a n s f e rm o d u l ea n dd a t aa c q u i s i t i o nc a r d w h e nt h ef e e d b a c ks i g n a lo fe m mp r o c e s s i sd e t e c t e db yd e t e c t i o nc i r c u i t ，i ti sd e l i v e r e dt oi p c ( i n d u s t r yp e r s o n a lc o m p u t e r ) ， i i a h s t r a c t a n dc o m b i n e dw i t hm o t i o ns y s t e mt or e a l i z er o l l b a c ko p e r a t i o n w i t ht h ec h a r a c t e r i s t i co fe m m ，s o m er e l e v a n te x p e r i m e n t sa r em a d e b yu s i n gt h i s s e t u p i nt h e s ee x p e r i m e n t s ，l o t so fi n f l u e n c ee l e m e n t sa r ec o n s i d e r e da n ds o m e c o m p a r i s o na n da n a l y s i sa r em a d e ，s u c ha s m a c h i n i n gv o l t a g e ，f e e dv e l o c i t y , e l e c t r o l y t ea n de l e c t r o d es h a p e ，e t c a f t e rt h es t u d ya n da n a l y s i s ，s o m ed i f f e r e n t r e s u l t sa r ed i s c o v e r e db e c a u s eo fd i f f e r e n t m a c h i n i n gp a r a m e t e r s m e a n w h i l e ， c o m b i n e dw i t ht h i ss e t u pa n df i n i t ee l e m e n ts o f t w a r e ，s o m ee x p e r i m e n t sa r em a d et o s i m u l a t et h ee l e c t r i cf i e l d d i s t r i b u t i o no fe l e c t r o d eu n d e rd i f f e r e n t m a c h i n i n g p a r a m e t e r s ，w h i c hi su s e dt op r o v i d ee x p e r i m e n tb a s e m e n to fe m m b yu s i n g e l e c t r o c h e m i c a le t c h i n gm e t h o d ，s o m em i c r oc y l i n d e re l e c t r o d e sa n ds p i r a le l e c t r o d e s a r em a d e f i n a l l y , s o m em i c r os t r u c t u r e sa r em a c h i n i n g ( s u c ha sm i c r oh o l e s ) b y m i c r o c y l i n d e re l e c t r o d e sa n ds p i r a le l e c t r o d e s ，a n ds o m ef u r t h e rc o m p a r i s o n sa r ea l s ob e e n m a d e k e y w o r d s ：m i c r o m a c h i n i n g ，e l e c t r o c h e m i c a lm a c h i n i n g ，s e t u pd e s i g n ，m o t i o n c o n t r o l ，e x p e r i m e n ts t u d y c o n t e n t s a b s t r a c t ( c h i n e s e ) i a b s t r a c t ( e n g l i s h ) i i c o n t e n t s ( c h i n e s e ) i v c o n t e n t s ( e n g l i s h ) v i i i c h a p t e r 1i n t r o d u c t i o n 一1 1 1f o r w a r d 1 1 2t h eb a c k g r o u n do ft h es u b j e c t 2 1 3t h ed e v e l o p m e n ta n dr e s e a r c hs i t u a t i o no fe m m ：4 1 3 1h i g hf r e q u e n c yn a r r o wp u l s ee m m 5 1 3 2w i r ee l e c t r o c h e m i c a lm i c r o m a c h i n i n g 6 1 3 3t h eb e a mo f e l e c t r o c h e m i c a lm i c r o m a c h i n i n g 7 1 3 4u l t r a p u r ew a t e re l e c t r o c h e m i c a lm i c r o m a c h i n i n g 8 1 3 5c o m p o s i t ee l e c t r o c h e m i c a lm i c r o m a c h i n i n g 9 1 3 5 1m a g n e t i cf i e l da s s i s t e de m m 1 0 1 3 5 2u l t r a s o u n da n dv i b r a t i o na s s i s t e de m m 11 1 3 5 3s o m eo t h e rm i c r om a c h i n i n gt e c h n o l o g y 1 2 1 4g e n e r a li n f o r m a t i o na b o u tt h es u b j e c t 12 1 4 1s i g n i f i c a n c ea n dp u r p o s e 13 1 4 2f u n ds u p p o r t e d 13 1 4 3c o n t e n t sa n do b j e c t 14 c h a p t e r2b a s i ct h e o r yo f t h ee l e c t r o c h e m i c a lm i c r o m a c h i n i n g 15 2 it h ep r i n c i p l ea n dt h e o r yo fe l e c t r o c h e m i c a lm i c r o m a c h i n i n g 15 2 2 1t h ef o r m a t i o np r i n c i p l eo fe m m 15 2 1 2t h e o r yo fd o u b l ee l e c t r i c a ll a y e r s 16 2 1 3f a r a d a y sl a wo fe l e c t r o c h e m i c a lm i c r o m a c h i n i n g 17 2 1 4e q u i v a l e n tc i r c u i to fp u l s ee m m 18 2 2m e c h a n i s ma n dc h a r a c t e r i s t i co fp u l s ee m m 19 2 2 1t h em e c h a n i s mo fp u l s ee l e c t r o c h e m i c a lm i c r o m a c h i n i n g 19 v i i i 2 2 2t h ec h a r a c t e r i s t i co f p u l s ee m m 21 2 2 3t h em a c h a n i s mo fm i c r os p a r ki ne m m 2 2 2 3t h ei n f l u e n c ee l e m e n t so fe l e c t r o c h e m i c a lm i c r o m a c h i n i n g 2 2 2 3 1t h eg a p b e t w e e nc a t h o d ea n da n o d ea 2 3 2 3 2e l e c t r o l y t e 2 4 2 3 3t h e p a r a m e t e r so f p u l s ep o w e rs u p p l yo f e m m 2 5 2 4 s u m m a r y 2 6 c h a p t e r3t h ed e s i g no ft h ee l e c t r o c h e m i c a lm i c r o m a c h i n i n gs e t u p 2 8 3 1d e m a n d a n a l y s i so ft h es e t u p 2 8 3 2t h es e l e c t i o no ft h es c h e m e 2 9 3 3t h ed e s i g no fl e v e lf e e d i n g m e c h a n i s m 。2 9 3 一t h ed e s i g no fv e r t i c a lf e e d i n gm e c h a n i s m 3 0 3 4 1t h e d e s i g no fm a c r ov e r t i c a lf e e d i n gm e c h a n i s m 3 0 3 4 2t h ed e s i g no f m i c r ov e r t i c a lf e e d i n gm e c h a n i s m 3 1 3 5t h e d e s i g no ft h es p i n d l es y s t e mo fe m m 3 2 3 5 1t h ed e s i g no f a c t u a t i n gu n i ta n dt r a n s m i s i o n u n i t 3 2 3 5 1 1t h es e l e c t i o no fp o w e r p r o d u c e r 3 3 3 5 1 2t h ec a l c u l a ta n dc h e c ko f p o w e r p r o d u c e r 3 3 3 5 1 3t h ed e s i g no fa u t o m a t i ca d j u s t m e n ts y s t e m 3 4 3 5 2t h e d e s i g no fc u r r e n ti n o u td e v i c e 3 5 3 5 3t h ed e s i g no fc e r a m i c ss l i n d e rb e a r i n g 3 6 3 5 4t h ed e s i g no ft h er a t a r ys p i n d l e 3 7 3 5 5t h ed e s i g no ft h eb r a c i n gs t r u c t u r ef o rt h es e t u p 3 7 3 6t h ed e s i g no f t h e f i x t u r e 3 8 3 6 1t h ed e s i g no f t h et o o le l e c t r o d ef i x t u r e 3 8 3 6 2t h e d e s i g no ft h ew o r k p i e c ef i x t u r e 3 9 3 一t h ed e s i g no f r o t a r y p l a t f o r ma n dc o l u m ns t r u c t u r e 3 9 3 8t h ev i b r a t i o ni s o l a t i o np l a t f o r m 4 0 3 t h ed e s i g no ft h ee l e c t r o l y t es y s t e m 4 0 3 10t h ed e s i g no ft h ed e t e c t i o ns y s t e mo ft h e p r o c e s s i n gs i t u a t i o n 41 i x 广东工业大学硕士学位论文 3 1 1t h ed e s i g no f t h et o t a ls e t u p 4 1 3 1 2s u m m a r y 4 2 c h a p t e r4t h ed e v e l o p m e n to fc o n t r o la n d d e t e c t i o ns y s t e m 4 3 4 1t h em o d u l eo fd e t e c t i o ns y s t e m 4 3 4 1 1d a t aa c q u i s i t i o nc i r c u i ta n di t sc o m p o s i t i o n 4 3 4 1 2t h er e a l i z a t i o no f d a t aa c q u i s i t i o n 4 4 4 1 3t h ed e s i g no fc o n t a c tp e r c e p t i o nc i r c u i t 4 4 4 2c o n t r o l i n gs y s t e mo fp r o c e s s i n gs i t u a t i o n 4 5 4 1 1p r o c e s s i n gs i t u a t i o nc o n t r o l i n gs y s t e ma n di t sc o m p o s i t i o n 4 6 4 1 2t h er e a l i z a t i o no fp r o c e s s i n gs i t u a t i o nc o n t r o l i n g 4 7 4 3t h ep a r t i c u l a rr e a l i z a t i o no fe m mp r o c e s s 4 7 4 4s u m m a r y 4 8 c h a p t e r5t h ee x p e r i m e n t a la n a l y s i sa n dr e s e a r c ho fe m m 5 0 5 1t h em a n u f a c t u r eo fm i c r oe l e c t r o d e 5 0 5 2t h ei n f l u e n c et oe m mb yd i r e c tc u r r e n ta n dp u l s ec u r r e n t 51 5 3t h ei n f l u e n c et oe m m b yd i f f e r e n te l e m e n t s 5 3 5 3 1t h ei n f l u e n c eo f e l e c t r o l y t e 5 3 5 3 1 1t h ei n f l u e n c eo f d i f f e r e n te l e c t r o l y t e 5 3 5 3 1 2t h ei n f l u e n c eo f e l e c t r o l y t es o n s i s t e n c e 5 5 5 3 2t h ei n f l u e n c eo f m a c h i n i n gv o l t a g e 5 6 5 3 3t h ei n f l u e n c eo fd u t yr a t i o 5 7 5 3 4t h ei n f l u e n c eo fe l e c t r o d es h a p e 5 8 5 3 4 1e x p e r i m e n t sm a d eb yo p t i m i z e de l e c t r o d e 5 9 5 3 4 2t h es i m u l a t i o na n da n a l y s i so fo p t i m i z e de l e c t r o d e 6 0 5 3 4 3t h ei n f l u e n c eo fo p t i m i z e de l e c t r o d e 6 1 5 4t h em i c r os t r u c t u r e sf a b r i c a t e db ye m m 6 2 5 5s u m m a r y 6 4 c o n c l u s i o n sa n de x p e c t a t i o n s 6 5 r e f e r e n c e s 6 7 p u b l i c a t i o na n dp a t e n t sd u r i n gp o s t g r a d u a t es t u d y 7 5 x d e c l a r a t i o n 7 6 a c k n o w l e d g m e n t s 7 7 x i 第一章绪论 第一章绪论 1 1 引言 电解加工是基于电解过程中的阳极溶解原理并借助于成型的阴极，将工件按一 定形状和尺寸加工成形的一种工艺方法n 1 。 电解加工具有没有直接接触和以离子方式去除材料的特征，这就决定了电解加 工具有异于常规机械加工的优势：如在实际加工中不产生宏观力，可加工范围很广， 加工工件的表面质量高，阴极工具电极无明显的损耗等。也由于电解加工的这些优 点，使其已经应用在一些常规加工比较难实现的材料加工和形状复杂的工件加工中。 因此，电解加工技术目前在医疗、模具、汽车和兵器行业等行业范围内均有广泛的 应用。 【乜 源 搀| 缀邋绘 ( a )( b ) 图1 1 电解加工原理示意图 f i g 1 1s c h e m a t i co fe l e c t r o c h e m i c a lm a c h i n i n g 微细电解力ht ( e l e c t r o c h e m i c a lm i c r om a c h i n i n g ，e m m ) 是指在微细加工范围内 ( 1 “m 1 m m ) ，应用电解加工得到高精度、微小尺寸零件的加工方法，其加工示意 图如图1 1 ( a ) 和图1 1 ( b ) 所示。在微细电解加工中，被加工材料以离子形式被去除掉， 所以理论上加工精度可达到微米甚至纳米级。但是，除具有电解加工的优点外，微 细电解加工也具有对装备精度要求高、加工过程中极间间隙小且难以控制、加工效 率较低等特点。近年来，电解加工的精度随着高频、窄脉冲电解电源的发展和应用 得到了很大的提高；计算机数控技术的进一步发展，也使得控制着电极使之和工件 之间按照固定的估计相对运动易于实现，进而使得展成电解加工成为可能；另外， 微驱动技术的发展，也为电解加工向微细化发展提供了必要的支持瞳q 3 。以上相应技 广东工业大学硕士学位论文 术的发展，为微细电解加工实现精密加工提供了技术基础，使其有可能成为一种高 精度、宽应用范围、高效率和低成本的微细加工方法。虽然微细电解加工技术己成 功应用于医疗、电子、航天等多个领域h 1 ，也引起了国内外学者的充分重视，但其 现阶段的发展仍面临着许多新的挑战。 1 2 本课题的研究背景 由于传统的加工技术存在刀具磨损，刀具硬度欠佳问题，工件加工区域存在热 影响层，甚至很难加工复杂形状的微结构，而微细零件的尺寸范围只为1 u m i m m ， 公差精度也在次微米及以下等级。在这种背景下，特种加工则因其在加工微细零件 方面的功能特性而得到迅速发展，且应用越来越广泛。 科学技术不断发展的同时，也使得工业发展的方向发生改变，主要的产品也相 应的朝着智能化、精确化和微型化方向发展，且对于微型结构和微型器械等的需求 量不断增大。同时，目前主要应用的微细加工技术并不能完全满足工业发展的要求 陌刊，所以新型微细加工技术的发展势在必行。特别是近年来，微机电系统( m e m s ： m i c r oe l e c t r om e c h a n i c a ls y s t e m ) 已经成为机电领域内研究和发展的热点，它专指外 形轮廓尺寸在毫米级以下，可对声、光、热、磁、压力、运动等信息进行感知、识 别、控制和处理的微型机电装置，构成它的机械零件和半导元器件尺寸在微米至纳 米级n 3 。在现在微细加工技术快速发展的背景下，m e m s 的发展使微零件微结构的 加工技术正受到国内外科技界的广泛关注。统计预测显示碑1 ：2 0 0 5 年世界市场对微 小零件和微型产品的工业需求和消费需求将会达到6 0 0 亿美元。图1 2 是n e x u s m i c r o 基y s t e m l w b 喇m x k e t $ 2 0 0 ! t 6 0 星1 4 0 暑1 2 0 1 0 0 善 叠 罢 墨2 0 0 z 口醒j 暇h4 l r 一【 甩盈椭删，z 聃目 用印1 vj v l l i 哪! e x m t r 嗡m a 纠$ 啉o 秭麒踯盯静n l s 曩湘l d 晤啦伽p 咄j 0 喀 图1 2 微系统技术全球市场发展潜力 f i g 1 2t h ep o t e n t i a ld e v e l o p m e n to fm i c r os y s t e mt e c h n i q u eo fg l o b a lm a r k e t 州e t w o r ko fe x c e l l e n c ei nm u l t i f u n c t i o n a lm i c r o s y s t e m s ) 机构从2 0 0 2 年至2 0 1 2 年，微 系统技术的全球市场调查与评估阳1 ，由图可知微细加工未来几年的成长比例，微系 统需求的技术可能由现今的7 0 0 亿，增至2 0 1 2 年的1 8 0 0 亿( 美元) ，这股微型化风 2 第一章绪论 潮所带动的微系统技术，在市场上的发展潜力时不容忽视的n0 1 。根据y o l ed e v e l o p m e n t 的报告3 显示：2 0 0 2 年，仅m e m s 零部件一项，其市场产值已达到3 3 5 亿 美元，而且正在以快速增长的势头发展。 目前，电火花加工加工技术也已经在工业生产中得到了广泛的应用，许多国家 的学者进行了大量的研究工作，并取得了可观的进展。国内的南京航空航天大学首 次在国内加工出直径为9 9 m 的微细孔，哈尔滨工业大学特种加工研究所也在这方面 做了许多研究工作，开发了四轴联动精微电火花加工装备，用该装备加工出了直径 4 0 9 m 的微细轴，此外还研制了一台横轴布局的微细电火花加工样机，用该样机加 工出了直径最小为8 1 t m 的微孔u 引。日本松下精机开发生产的高精度的微细电火花加 工装备m g e d 8 2 w ，也是目前商业销售中精度最高的微细电火花装备，该装备可稳 定加工1 0 1 x m 尺度的微孔和微缝。德国的w o l f g a n ge h r f e l d 等n3 1 利用微细电火花加 工技术加工出了粗糙度在0 2 0 3 9 m 的平面。日本东京大学增泽隆久加工出的直径 2 5 p , m 的微细轴和直径5 “m 的微细孔，代表了当前这一领域的世界前沿水平n 1 63 。 如图1 3 ( a ) 所示，为瑞士a g i e 公司于2 0 0 4 年发表论文提到的的纳米微细电火花放 电加工装备n ”；图1 3 ( b ) 为瑞士s a r i x 公司2 0 0 5 年研制的六轴精密微细电火花加 工装备n 引；图1 3 ( c ) 为用于柴油机上的微型油嘴。 ( a )( b )( c ) 图1 3 精密微细电火花加工装备及加工的微型零件 f i g 1 - 3p r e c i s i o ne d m m a c h i n ea n dm i c r op a r tf a b r i c a t e db ye d m 掩膜刻蚀技术作为一种新型的加工技术，在当前的工业生产和实验室的应用过 程中非常引人注目。在生产电子设备方面，掩膜刻蚀技术是一种非常有用的方法， 在过去的4 0 年中，该技术在生产整体圆环结构方面已经被逐步研究、改进和完善。 随着这项技术的进一步发展，逐步和气相沉积、离子移植和电化学方法结合在半导 体表面加工微装置和微接头结构n 争2 例。其加工原理为：在金属基底上涂复合涂料， 广东工业大学硕士学位论父 只是使要加工的特殊区域裸露出来，再用射线照射，使欲加工的区域发生物理和化 学反应，达到加工的效果，而被复合材料保护的部分则不发生变化。而在掩膜刻蚀 技术中，照射所用到的射线主要包括可见光、电子束、x 射线、短波长射线等。 该刻蚀技术目前已经可以生产尺寸为9 0 n m 的节点心1 1 。9 0 n m 被认为是最小的金 属线半螺距，而实际的出口处长度约为5 0 n m 。因此，有人提出生产出1 0 n m 的微型 结构是可能的心引。虽然掩膜刻蚀技术得到了巨大的发展，但是仍然存在如下一些缺 点和难点：即使生产三维结构也要通过二维的装置结构来实现；对该技术的加工来 说，腐蚀角补偿依然是一个具有挑战性的难题，需要继续加大研究投入等。 相对于其他的加工技术，电解加工具有很多优点：加工过程中工具电极和加工 工件之间不接触，没有接触力存在，避免了产生切削热量而导致应力和变形的出现； 材料以离子形式去除，理论上可以达到纳米级别的高精度加工；加工过程中工具电 极没有损耗产生，避免了重复修整和更换工具电极。因此微细电解加工技术的研究 和发展将对微细加工产生巨大的推动作用，而当今国内外的研究和发展非常迅速， 必定会对制造技术产生深远的影响。图1 4 所示为我国近年来微细电解加工技术方 向发明专利授权的数量统计陋3 | ，数据显示我国对微细电解加工技术的研究正在逐步 广泛和深入。 8 ；i i 磷一磷葡蕊i 瓣一翁簖j 诺r i 戮i i 莳；描；妊：! ：c 籀潲“i 谶j 溺2 0 1 0 图1 4 近年来我国微细电解加工技术专利授权趋势 f i g 1 - 4t h et e n d e n c yo fe m m p a t e n t so fc h i n ai nr e c e n ty e a r s 1 3 微细电解j 口- r 技术的国内外研究现状与进展 随着现代的生产对微细加工要求的不断提高，具有良好的加工性能的微