本實用新型涉及微細加工技術領域，更具體的說，尤其涉及一種氣膜屏蔽陣列電極微細電解加工裝置。

背景技術：

隨著科學研究和工業技術的發展，高新技術產品向功能集成化、超精密化和外形小型化方向發展，零部件的尺寸日趨微小化；同時，隨著新興的微機電系統(MEMS)發展對高精度微型機械的迫切需求，由此伴隨而來的是大量形狀各異的微小尺寸結構和高精度零件的不斷增加。微細群孔陣列作為一種典型的微細結構在MEMS、航空航天、精密儀器、化纖等領域有著廣泛的應用，如高速打印機噴嘴板、光纖連接器、化纖噴絲板、航空發動機高壓壓氣機空氣導管內的阻尼襯套加力燃燒室的防振、隔熱屏以及微噴、微泵中的微細結構等。

而微細加工是目前世界制造業所關注的一個重要發展方向。硅制造技術和近些年發展起來的LIGA技術都是非常成功的微細制造技術。微細電解加工是基于金屬電化學溶解原理基礎之上，其材料的減少過程以離子的形式進行的，理論上表面精度和加工尺寸可以達到微米級。微細電解加工中，加工間隙很小(為微米尺寸)，反應過程中工件陽極金屬不斷地失去電子成為離子而溶解到電解液中去，同時陰極有氫氣放出，這種微溶解方式使其在微細精密制造領域有著很大的發展潛力。同時微細電解加工具有工具無損耗、生產效率高、加工表面質量好以及與材料硬度無關等優點，因此，一些發達國家如美國、日本、德國、韓國等國家的很多研究機構都紛紛開展了微細電解加工技術的研究，并在一些關鍵技術上取得了一定進展。并且提出金屬表面微結構應用和需求量的日益增加的同時，如何實現微結構穩定、高效、高精度的加工顯得十分迫切和重要的理念。

技術實現要素：

本實用新型的目的就在于為了解決上述問題而提供一種微結構穩定、加工效率高、加工精度高的氣膜屏蔽陣列電極微細電解加工裝置。

本實用新型通過以下技術方案來實現上述目的：一種氣膜屏蔽陣列電極微細電解加工裝置，包括固定裝置、支撐板和工具電極，所述固定裝置內設置有氣體腔和液體腔，所述液體腔包括上部液體腔和下部液體腔，所述上部液體腔上設置有進液孔，所述進液孔連接供液管，通過供液管連接溶液槽，所述上部液體腔和中部液體腔之間設有支撐板，所述支撐板上設有圓周陣列凹槽狀的通孔；所述工具電極采用3×3的群孔柱狀電極，工具電極固定在固定裝置內，所述工具電極的上端通過四個鍵槽與固定裝置固定連接，工具電極的中部位于下部液體腔內，工具電極的下端伸出于所述固定裝置外；所述固定裝置的底部設置有3×3與工具電極相配合的出液孔，出液孔與下部液體腔連通；所述氣體腔上設置有進氣口，所述進氣口處設置有供氣管，所述氣體腔通過供氣管外接空氣壓縮機，所述固定裝置的底部還設置有3×3個出氣孔，所述出氣孔呈圓環形且3×3個出氣孔分別包圍3×3個出液孔，每個出液孔位于一個出氣孔的內圓處。

進一步的，所述進氣口、進液孔、出液孔和出氣孔以及工具電極在截面上均呈同心圓形。

進一步的，所述工具電極為采用電火花切割加工制成的3×3長方體，并通過用2mol/L質量分數為8％的NaOH溶液腐蝕成圓柱狀的3×3陣列電極。

進一步的，所述固定裝置安裝在機床主軸上，通過機床主軸的進給運動調整工具電極與工件之間的加工間隙。通過控制機床的徑向、軸向移動控制工具電極的移動，可以加工出需要的群孔等加工形貌。

進一步的，所述固定裝置整體呈蓮蓬狀，氣體腔設置在液體腔的外層。

進一步的，每個出氣孔的直徑從上至下逐漸減小。

該裝置采用的方法如下：通過將呈3×3陣列狀分布的工具電極連接電源的負極，工件連接電源的負極，電解液通過液體腔分配到工具電極上每個單電極的出液孔，參與單電極與工件之間的化學反應；通過機床主軸帶動工具電極向工件方向供給運動，控制工具電極和工件之間的加工間隙，再通過環繞每個出液孔的出氣孔將高壓氣體噴射到工件上，對電解液的噴射范圍進行控制，控制電解液聚焦于工具電極上每個單電極正對工件的區域內，改變電解液在工件表面的分布特性，實現每個單電極對應的工件表面流場分布從內至外依次為電解液、氣液混合流場和氣流場，從而改變電場作用下工件上的電流密度分布規律，控制電場能量更多集中于工具電極上每個單電極正對的工件區域內，直至加工完畢，獲得需要的加工形貌。

電解液經供液管進入分流腔，然后分配到各個工具電極的出液孔，參與工業電極與工件之間的電化學反應；機床主動帶動分流腔和工具電極向工件方向供給，保持工件和工具電極之間一定的加工間隙，同時使高壓氣體從出氣孔噴射到工件上，實現群孔的加工；持續該過程直至群控加工完畢，獲得需要的加工形貌。

本實用新型的有益效果在于：

1、本實用新型結構簡單緊湊，生產成本低；采用電解液束外包覆一層氣膜的方法，對電解液的噴射范圍進行限制，控制電解液聚焦于工具電極正對工件的區域內，改變電解液在工件表面的分布特性，從而控制電場能量更多的集中在工件電極正對的工件區域內，以提高微細電解加工在微米級尺度加工范圍內的加工效率和加工精度。

2、本實用新型在液體腔內部設置將液體腔進行分隔的支撐板，一方面還增加了噴頭的強度，同時還利用支撐板上的圓周陣列凹槽狀的通孔緩和由工業泵引起的電解液脈動等不穩定因素，使每個電極管內的流量更加均勻。

3、本實用新型利用利用相似性原理，借助蓮蓬的結構，首次實用新型出氣膜屏蔽陣列電極，將氣膜屏蔽微細電解加工與陣列電極群加工結合起來，與單電極順序定位加工陣列孔相比，采用陣列電極一次性加工陣列孔，提高了加工效率，并且在氣膜屏蔽的作用下，極大提高了群孔加工的定域性。

附圖說明

圖1是本實用新型所述氣膜屏蔽陣列電極微細電解加工裝置的半剖結構示意圖。

圖2是本實用新型出液孔、出氣孔的放大截面示意圖。

圖3是本實用新型所述氣膜屏蔽陣列電極微細電解加工裝置的截面示意圖。

圖中，1-進液孔、2-上部液體腔、3-支撐板、4-下部液體腔、5-工具電極、6-工件、7-氣體腔腔壁、8-氣體腔、9-進氣口、10-鍵槽、11-出液孔、12-出氣孔。

具體實施方式

下面結合附圖對本實用新型作進一步說明：

如圖1-3所示，一種氣膜屏蔽陣列電極微細電解加工裝置，包括固定裝置、支撐板3和工具電極5，所述固定裝置內設置有氣體腔8和液體腔，所述液體腔包括上部液體腔2和下部液體腔4，所述上部液體腔2上設置有進液孔1，所述進液孔1連接供液管，通過供液管連接溶液槽，所述上部液體腔2和中部液體腔之間設有支撐板3，所述支撐板3上設有圓周陣列凹槽狀的通孔，電解液通過支撐板上的圓周陣列狀通孔可以更均勻的進入下部液體腔4；所述工具電極5采用3×3的群孔柱狀電極，工具電極5固定在固定裝置內，所述工具電極5的上端通過四個鍵槽10與固定裝置固定連接，進而與氣體腔和液體腔的內腔壁配合良好，工具電極5的中部位于下部液體腔4內，工具電極5的下端伸出于所述固定裝置外；所述固定裝置的底部設置有3×3與工具電極5相配合的出液孔11，出液孔11與下部液體腔4連通；所述氣體腔8上設置有進氣口9，所述進氣口9處設置有供氣管，所述氣體腔8通過供氣管外接空氣壓縮機，所述固定裝置的底部還設置有3×3個出氣孔12，所述出氣孔12呈圓環形且3×3個出氣孔12分別包圍3×3個出液孔11，每個出液孔11位于一個出氣孔12的內圓處。

所述工具電極5為采用電火花切割加工制成的3×3長方體，并通過用2mol/L質量分數為8％的NaOH溶液腐蝕成圓柱狀的3×3陣列電極。

所述進氣口9、進液孔1、出液孔11和出氣孔12以及工具電極5在截面上均呈同心圓形。所述固定裝置整體呈蓮蓬狀，氣體腔8設置在液體腔的外層。固定裝置從外至內依次為氣體腔腔壁7、氣體腔8、氣體腔8和液體腔之間的共同腔壁、液體腔和液體腔內壁，液體腔內壁設置有用于安裝工具電極的凹槽。

每個出氣孔12的直徑從上至下逐漸減小。

所述固定裝置安裝在機床主軸上，通過機床主軸的進給運動調整工具電極5與工件6之間的加工間隙。通過控制機床的徑向、軸向移動控制工具電極5的移動，可以加工出需要的群孔等加工形貌。

上述實施例只是本實用新型的較佳實施例，并不是對本實用新型技術方案的限制，只要是不經過創造性勞動即可在上述實施例的基礎上實現的技術方案，均應視為落入本實用新型專利的權利保護范圍內。