【摘 要】
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石英具有非磁性、材质轻、硬度高等优异性能,在半导体、光学仪器、传感器等领域具有广泛的应用前景。但石英作为一种非导电硬脆材料,基于电加工原理的电火花加工和电解加工不适用,而机械铣削加工效率低,且易造成刀具磨损、加工表面微裂纹损伤问题。放电辅助化学加工（Spark Assisted Chemical Engraving,SACE）是基于物理化学综合作用的材料蚀除过程,有望实现石英等绝缘硬脆材料的无损伤
【基金项目】
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">国家自然科学基金（气膜孔ZrO2陶瓷热障层放电辅助化学加工机理与扫描工艺,51675302）；
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石英具有非磁性、材质轻、硬度高等优异性能,在半导体、光学仪器、传感器等领域具有广泛的应用前景。但石英作为一种非导电硬脆材料,基于电加工原理的电火花加工和电解加工不适用,而机械铣削加工效率低,且易造成刀具磨损、加工表面微裂纹损伤问题。放电辅助化学加工（Spark Assisted Chemical Engraving,SACE）是基于物理化学综合作用的材料蚀除过程,有望实现石英等绝缘硬脆材料的无损伤加工,但该方法也存在去除效率较低、加工工艺过程不稳定等问题。为此提出一种针对石英加工的新型工艺方法——旋转超声辅助电化学放电复合加工。为使高速铣削、超声振动、SACE三者加工方式有效复合,搭建出可开展复合加工工艺的实验平台。实现了在SACE加工中可附加对工件纵向超声振动、工具电极高速旋转铣削的功能。研究过程采用循序渐进的方式,首先探究高速旋转与SACE的复合加工工艺,研究电极转速、进给率、电压和电解液浓度对加工精度和效率的影响规律,实现了石英大进给率SACE复合铣削加工,显著提高了加工效率。再探究了超声振动与SACE复合加工工艺,研究了振动幅度、浸液深度、进给率对加工工艺的影响效果,实验得到了改善超声振动与SACE复合加工效率及精度的扫描加工策略。基于得到的最优参数将高速铣削、超声振动和SACE三者加工方式复合,研究多因素耦合对加工形貌的影响,在浸液深度2.5mm、电压167V、电解液为5wt%的Na NO3溶液、振动幅度2.5μm、转速20000r/min、进给率0.15mm/s参数下得到加工底部光滑、形状规整的微槽结构。
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