文 献 综 述

微小孔结构在微小机械零件加工中占有重要的比重。一般将直径0.3～1.0 mm的孔称为小孔,将直径^[1]。电解加工是利用阴阳级的氧化还原反应将阳极溶解的一种特种加工方法。电解微孔加工常采用成型管作阴极的方法进行电解加工，成型管阴极的外截面与被加工的截面形状相似，通过进给成型管，电解液从成型管之中喷射而出^[2]。

电解加工具有加工速度快、表面质量好、加工范围广、无宏观机械切削力和阴极无损耗等优点，逐步发展拷贝式电解加工、脉冲电解加工、数控电解加工、电解微细加工和电解复合加工等加工工艺，被广泛地应用于航空航天、汽车、医疗器材和模具等行业^［3］。所有的可导电材料都可以加工不受材料的强度、硬度、脆性、韧性、熔点、导热性的限制。加工表面无变形，加工后无毛刺，可以长期使用。加工的表面粗糙度较好，精度比较好。但由于电解加工间隙状态复杂，间隙中电化学、电场和流场等因素交互影响，加工的稳定性不高，加工精度未能达到理想要求，同时电解加工要求设备防腐要求高，设备成本高，电解产物也需妥善处理，因此限制了电解加工的应用。

电解加工微小孔的方法有多种。如:掩膜电解加工可在镍、钼、不锈钢等金属材料上加工微小孔,用于喷墨打印机喷嘴和MEMS器件^[4];喷射电解液电解加工,可在钛表面快速加工数百个孔,在曲面上也能加工出高深径比的孔,但它的加工精度与掩膜加工相比低很多^[5]。

南京航空航天大学朱荻教授计算了管电极电解加工加工间隙内压力分布规律，分析了加工区域空穴现象的主要原因是其扩张型的电解液通道变化，提出采用平动电极电解加工可以转移空穴区域，消除加工工件表面产生的突起，提高加工稳定性^［6］；王维等对群孔管电极电解加工区域的流场进行分析表明，通 过减小阴极数量和内径，或增加总阻力系数均能使加工区域内流场均匀，而楔形阴极可有效改善加工间隙内流场分布^［7］；房晓龙等采用正电位差辅助阳极管电极加工方法改善管电极过量进给时加工间隙内的电场分布，减弱了孔的出口杂散腐蚀，提高了电解加工精度，而采用脉动流场能够提高微小深孔加工的稳定性，提高加工精度，增大微小深孔加工的深径比^［8］。

安徽理工大学的黄绍服等人为了解决TI60单一电火花、电解加工微小孔时，电火花加工后微小孔表面存在再铸层及电解加工效率较低的问题。提出了电火花-电解双电源复合加工微小孔的实验研究。研究结果表明：通过调节电火花-电解双电源的加工参数可以有效地提高加工效率及微小孔加工表面质量^[9]。

为了提高金属材料微小方孔结构的加工精度，西安工业大学的张长富等人在分析微细电解铣削加工原理和实验系统基础上，进行了一系列镀镍不锈钢微小方孔的微细电解铣削加工正交实验，探讨了加工加压、电解液浓度、进给速度、脉冲宽度等参数对微细电解铣削加工精度的影响。结果表明：在合理参数范围内采用较低工作电压、较低浓度电解液、较高进给速度和较小脉宽电源有利于提高镀镍不锈钢材料微小方孔的微细电解加工精度^[10]。

南京航空航天大学徐正扬教授提出了微小孔电火花-电解同步的复合加工方法，通过电火花加工和电化学溶解同步进行，实现小孔的高效无重铸层制造，解决了航空发动机涡轮叶片气膜冷却孔的制造的难点。试验结果表明，电火花-电解复合加工可以在微小孔制造完成的同时，有效去除孔壁上的重铸层^[11]。

针对电解加工微小孔特征检测问题，南通大学的张加俏等人对影响加工精度的因素、特征检测方法、数字图像处理等问题进行了研究，提出了一种基于MAtlab数字图像处理技术的微小孔特征检测方法：对电解加工得到的微小孔图片进行了滤波、去噪、边缘检测和特征提取，得到了所加工微小孔圆度、锥度、粗糙度等几何特征参数值，根据检测结果定量评定了加工误差，及时调整了电解加工时的各项参数^[12]。

上海交通大学张辉等人为了提高工件材料蚀除的定域性,对裸阴极、侧壁绝缘阴极和缩进阴极进行了研究.以阴阳两极间电解液为研究对象,建立电场模型,通过数值模拟获得加工间隙中电位和电流密度分布,研究阴极结构对微孔进口形状精度的影响.根据模拟结果,分析缩进阴极电解加工微孔时,工艺参数对加工精度和加工效率的影响,优选最佳工艺参数.结果表明,采用优选参数缩进深度50μm,加工电压5V,进给速度3μm/s,能获得良好的加工精度^[13]。

青岛科技大学王蕾等人深入分析了超声扰动电解液在微孔电解加工中的作用机理,提出了超声空化效应是引起加工间隙内电解液流场参数分布发生变化的主要因素。借助有限元分析软件COMSOL Multiphysics建立加工间隙区内声场的仿真模型,对声压的分布变化进行分析求解。通过对仿真结果的分析,验证了超声扰动作用在加工间隙区域内存在空化效应。进行了微孔电解加工实验,比较了不同频率的超声波对加工间隙区域的作用效果,结果显示:在一定范围内的低频率超声扰动更容易在加工间隙区域中形成超声空化,更有利于提高微孔电解加工的精度^[14]。

大连理工大学王晓航等人针对微细电解加工的微孔存在一定的锥度,采用电极摇动后锥度减小的现象建立了电极摇动中电解加工微孔的侧隙表达式,从理论上对电极摇动辅助电解微孔加工对微孔侧隙的影响进行了定性分析。实验结果表明:电极摇动电解钻孔时,微孔的入口直径和出入口直径差与电极不摇动情况相比均明显减小;当微孔深度为200μm、电极摇动半径为7μm时,所加工微孔的出入口直径差比相同条件下电极不摇动时减小了62%^[15]。