專利名稱：金屬表面微織構群電極直寫微細電解加工方法及專用設備的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及ー種金屬表面微織構群電極直寫微細電解加工方法及專用設備。
背景技術：
金屬表面微細結構形貌(如微凹坑、微溝槽等)，以其優(yōu)異的降低摩擦、減小磨損和提高承載能力等特性，己經(jīng)被證明是改善摩擦副表面摩擦學性能的一種有效手段。隨著微織構應用需求的提高，微造型技術日益發(fā)展起來。到目前為止，在金屬表面加工出微織構的方法包括微細切削、超聲加工、微細電火花加工、微細電解加工、LIGA技術、光刻技術、電子束刻蝕、反應離子刻蝕、表面噴丸、激光表面微造型等。微細切削加工、超聲加工等存在刀具磨損，且溝槽周圍存在材料隆起，需二次加エ。微細電火花加工、電子束刻蝕、反應離子刻蝕、激光加工等材料表面存在熱影響區(qū)，易變形，且離子束、電子束加工設備投資較高。表面噴丸技術加工過程中有力的作用，溝槽周圍存在應力，造成材料變形。LIGA技術、光刻技術等加工エ藝復雜，需要制作專門的掩模板，エ件加工周期長，設備投資高。微細電解加工由于其以離子形式對材料進行去除的特點，且加エ中無力的作用，加工后材料表面光滑、無熱影響區(qū)等，可以在微細溝槽加工中得到應用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對目前微織構加工方法存在的投資高、エ藝方法復雜、加工周期長、存在刀具磨損的問題，提出了ー種可以采用同一工具電極加工出不同結構形狀的微織構，エ藝簡單，生產(chǎn)周期短，可控性好的金屬表面微織構群電極直寫微細電解加工方法及專用設備。金屬表面微織構群電極直寫微細電解加工方法，包括如下步驟:I)、采用排狀群電極加工待加工エ件的金屬表面微織構；2)、群電極在機床數(shù)控系統(tǒng)控制下，與待加工エ件做相對運動，在電解液流通及加エ電源接通情況下，在待加工エ件表面加工出微織構。按照本發(fā)明所述的加工方法的專用設備，其特征在于:包括機床、電解液循環(huán)裝置、排狀群電極、計算機和配有正極和負極的電源，所述的機床、所述的電解液循環(huán)裝置以及所述的排狀群電極均與所述的計算機電連接，并同時受控于所述的計算機中配置的機床數(shù)控系統(tǒng)；所述的排狀群電極根據(jù)待加工エ件的形狀選擇性的安裝在所述的機床的主軸或者電解液循環(huán)裝置上，且所述的排狀群電極與電源的負極電連接，所述的待加工エ件相應的安裝在所述的電解液循環(huán)裝置上或者機床的主軸上、并與電源的正極電連接；所述的電解液循環(huán)裝置包括儲液槽、電解槽、壓カ泵、加熱器和溫度計，所述的壓力泵的進液ロ與所述的儲液槽管道連接、出液ロ通過管道與所述的電解槽連接；所述的電解槽中溢流出來的電解液重新通過管道流回所述的儲液槽中，并且所述的電解槽放置在所述的機床的XY工作臺上；所述的加熱器和所述的溫度計固定在所述的儲液槽內(nèi)。進ー步，所述的待加工エ件為平面結構時，所述的排狀群電極安裝在所述的機床的主軸，所述的待加工エ件安裝在所述的電解槽中。
或者，所述的待加工エ件為圓柱狀結構時，所述的排狀群電極安裝在所述的電解槽中，所述的待加工エ件安裝在所述的機床的主軸上。進ー步，所述的壓力泵出液ロ處的管道上設有過濾器。進ー步，所述的壓力泵與所述的電解槽之間的管道上設有流量計和壓力表。進ー步，所述的排狀群電極采用機械方法、電化學加工方法或電火花加工法制備。使用時，先根據(jù)待加工エ件的外形選擇排狀群電極的安裝位置，當待加工エ件為平面結構時，排狀群電極安裝在機床的主軸上，待加工エ件安裝在電解槽中；當待加工エ件為圓柱狀結構時，排狀群電極安裝在所述的電解槽中，待加工エ件安裝在機床的主軸上，然后開啟計算機，并相應開啟計算機中配置的數(shù)控機控系統(tǒng)，設定好相應的參數(shù)后，將排狀群電極與電源的負極相連，將待加工エ件與電源正極相連，加工開始，通過調整機床數(shù)控系統(tǒng)控制調節(jié)排狀群電極與待加工エ件之間的加工間隙，并且在電源接通狀態(tài)下，電解反應開始進行，同時在待加工エ件表面加工出微織構。本發(fā)明的有益效果是:實現(xiàn)簡單形狀電極加工復雜結構的微織構，不必制作掩模板，使加工周期大為縮短，提高了加工效率；采用電解加工方法，可避免加工后エ件表面存在的變形及“二次加工”，エ件加工質量較好，并避免目前加工方法所存在的刀具磨損、設備投資高、エ藝復雜等不足。


圖1是本發(fā)明的裝置圖(待加工エ件為平面結構)。圖2是本發(fā)明的裝置圖(待加工エ件為圓柱狀結構，箭頭代表主軸的旋轉方向和運動方向)。圖3是本發(fā)明可加工的平面微織構結構圖。圖4是本發(fā)明可加工的曲面微織構結構圖。
具體實施例方式
下面結合附圖進ー步說明本發(fā)明參照附圖:實施例1金屬表面微織構群電極直寫微細電解加工方法，包括如下步驟:I)、采用排狀群電極加工待加工エ件的金屬表面微織構；2)、排狀群電極在機床數(shù)控系統(tǒng)控制下，與待加工エ件做相對運動，在電解液流通及加工電源接通情況下，在待加工エ件表面加工出微織構。實施例2按照實施例1的加工方法的專用設備，包括機床1、電解液循環(huán)裝置2、排狀群電極3、計算機4和配有正極和負極的電源，所述的機床1、所述的電解液循環(huán)裝置2以及所述的排狀群電極3均與所述的計算機4電連接，并同時受控于所述的計算機4中配置的機床數(shù)控系統(tǒng)；所述的排狀群電極3根據(jù)待加工エ件5的形狀選擇性的安裝在所述的機床I的主軸11或者電解液循環(huán)裝置2上，且所述的排狀群電極3與電源的負極電連接，所述的待加工エ件5相應的安裝在所述的電解液循環(huán)裝置2上或者機床I的主軸11上、并與電源的正極電連接；所述的電解液循環(huán)裝置2包括儲液槽21、電解槽22、壓カ泵23、加熱器24和溫度計25，所述的壓力泵23的進液口與所述的儲液槽21管道連接、出液口通過管道與所述的電解槽22連接；所述的電解槽22中溢流出來的電解液重新通過管道流回所述的儲液槽21中，并且所述的電解槽22固定在所述的機床I的XY工作臺12上；所述的加熱器24和所述的溫度計25放置在所述的儲液槽21內(nèi)。進一步，所述的待加工工件5為平面結構，所述的排狀群電極3安裝在所述的機床I的主軸11，所述的待加工工件5安裝在所述的電解槽22中。進一步，所述的壓力泵23出液口處的管道上設有過濾器26。進一步，所述的壓力泵23與所述的電解槽22之間的管道上設有流量計27和壓力表28。進一步，所述的排狀群電極3采用機械方法、電化學加工方法或電火花加工法制備。待加工工件5為平面結構，此時，排狀群電極3安裝在機床I的主軸11上，待加工工件5安裝在電解槽22中，然后開啟計算機4，并相應開啟計算機4中配置的數(shù)控機控系統(tǒng)，設定好相應的參數(shù)后，將排狀群電極3與電源的負極相連，將待加工工件5與電源正極相連，加工開始，通過調整機床數(shù)控系統(tǒng)控制調節(jié)排狀群電極3與待加工工件5之間的加工間隙，并且在電源接通狀態(tài)下，電解反應開始進行，同時在待加工工件5表面加工出微織構。實施例3本實施例與實施例2的不同之處在于:待加工工件5為圓柱狀結構，排狀群電極3安裝在所述的電解槽22中，待加工工件5安裝在機床I的主軸11上，其余結構和實施方式與實施例1相同。待加工工件5為圓柱狀結構，此時，排狀群電極3安裝在電解槽22中，待加工工件5安裝在機床I的主軸11上，然后開啟計算機4，并相應開啟計算機4中配置的數(shù)控機控系統(tǒng)，設定好相應的參數(shù)后，將排狀群電極3與電源的負極相連，將待加工工件5與電源正極相連，加工開始，通過調整機床數(shù)控系統(tǒng)控制待加工工件5隨機床I的主軸11作旋轉及Z方向運動，排狀群電極3夾持于電解槽22內(nèi)，XY工作臺12帶動排狀群電極3，并且在電源接通狀態(tài)下，電解反應開始進行，在待加工工件5表面加工出微織構。本說明書實施例所述的內(nèi)容僅僅是對發(fā)明構思的實現(xiàn)形式的列舉，本發(fā)明的保護范圍不應當被視為僅限于實施例所陳述的具體形式，本發(fā)明的保護范圍也及于本領域技術人員根據(jù)本發(fā)明構思所能夠想到的等同技術手段。
權利要求
1.金屬表面微織構群電極直寫微細電解加工方法，包括如下步驟: 1)、采用排狀群電極加工エ件的金屬表面微織構； 2)、群電極在機床數(shù)控系統(tǒng)控制下，與エ件做相對運動，在電解液流通及加工電源接通情況下，在エ件表面加工出微織構。
2.如權利要求1所述的加工方法的專用設備，其特征在于:包括機床、電解液循環(huán)裝置、排狀群電極、計算機和配有正極和負極的電源，所述的機床、所述的電解液循環(huán)裝置以及所述的排狀群電極均與所述的計算機電連接，并同時受控于所述的計算機中配置的機床數(shù)控系統(tǒng)；所述的排狀群電極根據(jù)待加工エ件的形狀選擇性的安裝在所述的機床的主軸或者電解液循環(huán)裝置上，且所述的排狀群電極與電源的負極電連接，所述的待加工エ件相應的安裝在所述的電解液循環(huán)裝置上或者機床的主軸上、并與電源的正極電連接； 所述的電解液循環(huán)裝置包括儲液槽、電解槽、壓カ泵、加熱器和溫度計，所述的壓カ泵的進液ロ與所述的儲液槽管道連接、出液ロ通過管道與所述的電解槽連接；所述的電解槽中溢流出來的電解液重新通過管道流回所述的儲液槽中，并且所述的電解槽放置在所述的機床的XY工作臺上；所述的加熱器和所述的溫度計固定在所述的儲液槽內(nèi)。
3.如權利要求2所述的專用設備，其特征在于:所述的待加工エ件為平面結構時，所述的排狀群電極安裝在所述的機床的主軸，所述的待加工エ件安裝在所述的電解槽中。
4.如權利要求2所述的專用設備，其特征在于:所述的待加工エ件為圓柱狀結構時，所述的排狀群電極安裝在所述的電解槽中，所述的待加工エ件安裝在所述的機床的主軸上。
5.如權利要求3或權利要求4所述的專用設備，其特征在于:所述的壓カ泵出液ロ處的管道上設有過濾器。
6.如權利要求5所述的專用設備，其特征在于:所述的壓力泵與所述的電解槽之間的管道上設有流量計和壓力表。
7.如權利要求2所述的專用設備，其特征在于:所述的排狀群電極采用機械方法、電化學加工方法或電火花加工法制備。
全文摘要
金屬表面微織構群電極直寫微細電解加工方法及專用設備，其中所述的加工方法包括如下步驟1)采用排狀群電極加工待加工工件的金屬表面微織構；2)群電極在機床數(shù)控系統(tǒng)控制下，與待加工件做相對運動，在電解液流通及加工電源接通情況下，在待加工工件表面加工出微織構；按照所述的方法的專用設備，包括機床、電解液循環(huán)裝置、排狀群電極、計算機和配有正極和負極的電源，所述的機床、所述的電解液循環(huán)裝置以及所述的排狀群電極均與所述的計算機電連接，并同時受控于所述的計算機中配置的機床數(shù)控系統(tǒng)。本發(fā)明的有益效果是簡單形狀電極即可加工復雜微織結構，不必制作掩模板，加工周期短、效率高；避免工件表面變形及“二次加工”，質量好。
文檔編號B23H3/00GK103111696SQ201210593819
公開日2013年5月22日 申請日期2012年12月31日 優(yōu)先權日2012年12月31日
發(fā)明者王明環(huán), 彭偉, 章巧芳 申請人:浙江工業(yè)大學