微細電火花加工技術(shù)因其宏觀(guān)切削力小而被廣泛地應用于微孔和三維微結構的加工。微細電火花加工三維微結構的主流技術(shù)是通過(guò)具有簡(jiǎn)單截面形狀的微細電極進(jìn)行逐層掃描放電加工。該技術(shù)可以加工各種復雜的三維微結構，但是該方法同樣存在微細電極損耗嚴重、三維微結構的加工效率低等缺點(diǎn)。針對上述技術(shù)瓶頸，本文提出一種基于薄片隊列微電極的三維微細電火花加工工藝。以三維微結構為依據，該工藝設計三維微電極并將其離散成一組薄片隊列微電極，然后使薄片微電極按照規劃路徑先后進(jìn)行微細電火花加工。最終，每個(gè)薄片微電極所對應的微細電火花加工結果便可疊加擬合出三維微結構。與現有的三維微細電火花加工工藝相比，該工藝具有以下優(yōu)點(diǎn)：電極制備簡(jiǎn)單且可以有效提高三維微結構的加工效率。

本文的主要工作如下：

(1)通過(guò)制備薄片隊列微電極，進(jìn)行多組加工參數下的微細電火花實(shí)驗，對工藝的特點(diǎn)進(jìn)行探究，并對工藝進(jìn)行完善優(yōu)化。實(shí)驗結果表明，工件表面存在臺階狀加工痕跡，加工參數對微結構加工質(zhì)量有顯著(zhù)影響，選用100 V電壓、100 ns脈寬參數，可以獲得精度較高的三維微型腔。

(2)進(jìn)行三維微細電火花加工，探究薄片微電極的損耗特性。發(fā)現在微細電火花加工中，各微電極的損耗呈現為依次遞減的規律，前三個(gè)薄片微電極的損耗較大，對形狀精度有較大影響。另一方面，適當地調整薄片微電極的損耗，使微電極邊緣損耗形成一定的圓角，有利于降低臺階效應，提高表面質(zhì)量。

(3)制備具有錐度結構的薄片微電極，并進(jìn)行微細電火花加工，以消除加工表面的臺階痕跡。實(shí)驗表明，使用具有錐度結構的微電極進(jìn)行加工，可以有效提高工件表面質(zhì)量，且改善效果與錐度參數和微結構表面斜度相關(guān)。同時(shí)，通過(guò)增加三維結構模型的分層數量，制備對應的薄片隊列微電極，可以逐漸消除工件表面的臺階痕跡。

(4)使用Fluent軟件包對薄片微電極加工半球結構的間隙流場(chǎng)進(jìn)行仿真研究，及進(jìn)行實(shí)驗驗證。結果顯示，通過(guò)適當增大入口速度，及使用超聲振動(dòng)輔助加工，可以改善間隙流場(chǎng)，提高薄片隊列微電極的加工質(zhì)量。