專(zhuān)利名稱(chēng)：金屬表面微織構(gòu)群電極直寫(xiě)微細(xì)電解加工方法及專(zhuān)用設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及ー種金屬表面微織構(gòu)群電極直寫(xiě)微細(xì)電解加工方法及專(zhuān)用設(shè)備。
背景技術(shù)：
金屬表面微細(xì)結(jié)構(gòu)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(xué)性能的一種有效手段。隨著微織構(gòu)應(yīng)用需求的提高，微造型技術(shù)日益發(fā)展起來(lái)。到目前為止，在金屬表面加工出微織構(gòu)的方法包括微細(xì)切削、超聲加工、微細(xì)電火花加工、微細(xì)電解加工、LIGA技術(shù)、光刻技術(shù)、電子束刻蝕、反應(yīng)離子刻蝕、表面噴丸、激光表面微造型等。微細(xì)切削加工、超聲加工等存在刀具磨損，且溝槽周?chē)嬖诓牧下∑?，需二次加エ。微?xì)電火花加工、電子束刻蝕、反應(yīng)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(shè)備投資較高。表面噴丸技術(shù)加工過(guò)程中有力的作用，溝槽周?chē)嬖趹?yīng)力，造成材料變形。LIGA技術(shù)、光刻技術(shù)等加工エ藝復(fù)雜，需要制作專(zhuān)門(mén)的掩模板，エ件加工周期長(zhǎng)，設(shè)備投資高。微細(xì)電解加工由于其以離子形式對(duì)材料進(jìn)行去除的特點(diǎn)，且加エ中無(wú)力的作用，加工后材料表面光滑、無(wú)熱影響區(qū)等，可以在微細(xì)溝槽加工中得到應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對(duì)目前微織構(gòu)加工方法存在的投資高、エ藝方法復(fù)雜、加工周期長(zhǎng)、存在刀具磨損的問(wèn)題，提出了ー種可以采用同一工具電極加工出不同結(jié)構(gòu)形狀的微織構(gòu)，エ藝簡(jiǎn)單，生產(chǎn)周期短，可控性好的金屬表面微織構(gòu)群電極直寫(xiě)微細(xì)電解加工方法及專(zhuān)用設(shè)備。金屬表面微織構(gòu)群電極直寫(xiě)微細(xì)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(gòu)；2)、群電極在機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)控制下，與待加工エ件做相對(duì)運(yùn)動(dòng)，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(gòu)。按照本發(fā)明所述的加工方法的專(zhuān)用設(shè)備，其特征在于:包括機(jī)床、電解液循環(huán)裝置、排狀群電極、計(jì)算機(jī)和配有正極和負(fù)極的電源，所述的機(jī)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(jì)算機(jī)電連接，并同時(shí)受控于所述的計(jì)算機(jī)中配置的機(jī)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(jī)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(fù)極電連接，所述的待加工エ件相應(yīng)的安裝在所述的電解液循環(huán)裝置上或者機(jī)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(chǔ)液槽、電解槽、壓カ泵、加熱器和溫度計(jì)，所述的壓力泵的進(jìn)液ロ與所述的儲(chǔ)液槽管道連接、出液ロ通過(guò)管道與所述的電解槽連接；所述的電解槽中溢流出來(lái)的電解液重新通過(guò)管道流回所述的儲(chǔ)液槽中，并且所述的電解槽放置在所述的機(jī)床的XY工作臺(tái)上；所述的加熱器和所述的溫度計(jì)固定在所述的儲(chǔ)液槽內(nèi)。進(jìn)ー步，所述的待加工エ件為平面結(jié)構(gòu)時(shí)，所述的排狀群電極安裝在所述的機(jī)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(jié)構(gòu)時(shí)，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(jī)床的主軸上。進(jìn)ー步，所述的壓力泵出液ロ處的管道上設(shè)有過(guò)濾器。進(jìn)ー步，所述的壓力泵與所述的電解槽之間的管道上設(shè)有流量計(jì)和壓力表。進(jìn)ー步，所述的排狀群電極采用機(jī)械方法、電化學(xué)加工方法或電火花加工法制備。使用時(shí)，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(dāng)待加工エ件為平面結(jié)構(gòu)時(shí)，排狀群電極安裝在機(jī)床的主軸上，待加工エ件安裝在電解槽中；當(dāng)待加工エ件為圓柱狀結(jié)構(gòu)時(shí)，排狀群電極安裝在所述的電解槽中，待加工エ件安裝在機(jī)床的主軸上，然后開(kāi)啟計(jì)算機(jī)，并相應(yīng)開(kāi)啟計(jì)算機(jī)中配置的數(shù)控機(jī)控系統(tǒng)，設(shè)定好相應(yīng)的參數(shù)后，將排狀群電極與電源的負(fù)極相連，將待加工エ件與電源正極相連，加工開(kāi)始，通過(guò)調(diào)整機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)控制調(diào)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(yīng)開(kāi)始進(jìn)行，同時(shí)在待加工エ件表面加工出微織構(gòu)。本發(fā)明的有益效果是:實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單形狀電極加工復(fù)雜結(jié)構(gòu)的微織構(gòu)，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(zhì)量較好，并避免目前加工方法所存在的刀具磨損、設(shè)備投資高、エ藝復(fù)雜等不足。


圖1是本發(fā)明的裝置圖(待加工エ件為平面結(jié)構(gòu))。圖2是本發(fā)明的裝置圖(待加工エ件為圓柱狀結(jié)構(gòu)，箭頭代表主軸的旋轉(zhuǎn)方向和運(yùn)動(dòng)方向)。圖3是本發(fā)明可加工的平面微織構(gòu)結(jié)構(gòu)圖。圖4是本發(fā)明可加工的曲面微織構(gòu)結(jié)構(gòu)圖。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖進(jìn)ー步說(shuō)明本發(fā)明參照附圖:實(shí)施例1金屬表面微織構(gòu)群電極直寫(xiě)微細(xì)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(gòu)；2)、排狀群電極在機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)控制下，與待加工エ件做相對(duì)運(yùn)動(dòng)，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(gòu)。實(shí)施例2按照實(shí)施例1的加工方法的專(zhuān)用設(shè)備，包括機(jī)床1、電解液循環(huán)裝置2、排狀群電極3、計(jì)算機(jī)4和配有正極和負(fù)極的電源，所述的機(jī)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(jì)算機(jī)4電連接，并同時(shí)受控于所述的計(jì)算機(jī)4中配置的機(jī)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(jī)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(fù)極電連接，所述的待加工エ件5相應(yīng)的安裝在所述的電解液循環(huán)裝置2上或者機(jī)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(chǔ)液槽21、電解槽22、壓カ泵23、加熱器24和溫度計(jì)25，所述的壓力泵23的進(jìn)液口與所述的儲(chǔ)液槽21管道連接、出液口通過(guò)管道與所述的電解槽22連接；所述的電解槽22中溢流出來(lái)的電解液重新通過(guò)管道流回所述的儲(chǔ)液槽21中，并且所述的電解槽22固定在所述的機(jī)床I的XY工作臺(tái)12上；所述的加熱器24和所述的溫度計(jì)25放置在所述的儲(chǔ)液槽21內(nèi)。進(jìn)一步，所述的待加工工件5為平面結(jié)構(gòu)，所述的排狀群電極3安裝在所述的機(jī)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(jìn)一步，所述的壓力泵23出液口處的管道上設(shè)有過(guò)濾器26。進(jìn)一步，所述的壓力泵23與所述的電解槽22之間的管道上設(shè)有流量計(jì)27和壓力表28。進(jìn)一步，所述的排狀群電極3采用機(jī)械方法、電化學(xué)加工方法或電火花加工法制備。待加工工件5為平面結(jié)構(gòu)，此時(shí)，排狀群電極3安裝在機(jī)床I的主軸11上，待加工工件5安裝在電解槽22中，然后開(kāi)啟計(jì)算機(jī)4，并相應(yīng)開(kāi)啟計(jì)算機(jī)4中配置的數(shù)控機(jī)控系統(tǒng)，設(shè)定好相應(yīng)的參數(shù)后，將排狀群電極3與電源的負(fù)極相連，將待加工工件5與電源正極相連，加工開(kāi)始，通過(guò)調(diào)整機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)控制調(diào)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(yīng)開(kāi)始進(jìn)行，同時(shí)在待加工工件5表面加工出微織構(gòu)。實(shí)施例3本實(shí)施例與實(shí)施例2的不同之處在于:待加工工件5為圓柱狀結(jié)構(gòu)，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(jī)床I的主軸11上，其余結(jié)構(gòu)和實(shí)施方式與實(shí)施例1相同。待加工工件5為圓柱狀結(jié)構(gòu)，此時(shí)，排狀群電極3安裝在電解槽22中，待加工工件5安裝在機(jī)床I的主軸11上，然后開(kāi)啟計(jì)算機(jī)4，并相應(yīng)開(kāi)啟計(jì)算機(jī)4中配置的數(shù)控機(jī)控系統(tǒng)，設(shè)定好相應(yīng)的參數(shù)后，將排狀群電極3與電源的負(fù)極相連，將待加工工件5與電源正極相連，加工開(kāi)始，通過(guò)調(diào)整機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)控制待加工工件5隨機(jī)床I的主軸11作旋轉(zhuǎn)及Z方向運(yùn)動(dòng)，排狀群電極3夾持于電解槽22內(nèi)，XY工作臺(tái)12帶動(dòng)排狀群電極3，并且在電源接通狀態(tài)下，電解反應(yīng)開(kāi)始進(jìn)行，在待加工工件5表面加工出微織構(gòu)。本說(shuō)明書(shū)實(shí)施例所述的內(nèi)容僅僅是對(duì)發(fā)明構(gòu)思的實(shí)現(xiàn)形式的列舉，本發(fā)明的保護(hù)范圍不應(yīng)當(dāng)被視為僅限于實(shí)施例所陳述的具體形式，本發(fā)明的保護(hù)范圍也及于本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思所能夠想到的等同技術(shù)手段。
權(quán)利要求
1.金屬表面微織構(gòu)群電極直寫(xiě)微細(xì)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(gòu)； 2)、群電極在機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)控制下，與エ件做相對(duì)運(yùn)動(dòng)，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(gòu)。
2.如權(quán)利要求1所述的加工方法的專(zhuān)用設(shè)備，其特征在于:包括機(jī)床、電解液循環(huán)裝置、排狀群電極、計(jì)算機(jī)和配有正極和負(fù)極的電源，所述的機(jī)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(jì)算機(jī)電連接，并同時(shí)受控于所述的計(jì)算機(jī)中配置的機(jī)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(jī)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(fù)極電連接，所述的待加工エ件相應(yīng)的安裝在所述的電解液循環(huán)裝置上或者機(jī)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(chǔ)液槽、電解槽、壓カ泵、加熱器和溫度計(jì)，所述的壓カ泵的進(jìn)液ロ與所述的儲(chǔ)液槽管道連接、出液ロ通過(guò)管道與所述的電解槽連接；所述的電解槽中溢流出來(lái)的電解液重新通過(guò)管道流回所述的儲(chǔ)液槽中，并且所述的電解槽放置在所述的機(jī)床的XY工作臺(tái)上；所述的加熱器和所述的溫度計(jì)固定在所述的儲(chǔ)液槽內(nèi)。
3.如權(quán)利要求2所述的專(zhuān)用設(shè)備，其特征在于:所述的待加工エ件為平面結(jié)構(gòu)時(shí)，所述的排狀群電極安裝在所述的機(jī)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(quán)利要求2所述的專(zhuān)用設(shè)備，其特征在于:所述的待加工エ件為圓柱狀結(jié)構(gòu)時(shí)，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(jī)床的主軸上。
5.如權(quán)利要求3或權(quán)利要求4所述的專(zhuān)用設(shè)備，其特征在于:所述的壓カ泵出液ロ處的管道上設(shè)有過(guò)濾器。
6.如權(quán)利要求5所述的專(zhuān)用設(shè)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(shè)有流量計(jì)和壓力表。
7.如權(quán)利要求2所述的專(zhuān)用設(shè)備，其特征在于:所述的排狀群電極采用機(jī)械方法、電化學(xué)加工方法或電火花加工法制備。
全文摘要
金屬表面微織構(gòu)群電極直寫(xiě)微細(xì)電解加工方法及專(zhuān)用設(shè)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(gòu)；2)群電極在機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)控制下，與待加工件做相對(duì)運(yùn)動(dòng)，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(gòu)；按照所述的方法的專(zhuān)用設(shè)備，包括機(jī)床、電解液循環(huán)裝置、排狀群電極、計(jì)算機(jī)和配有正極和負(fù)極的電源，所述的機(jī)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(jì)算機(jī)電連接，并同時(shí)受控于所述的計(jì)算機(jī)中配置的機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)。本發(fā)明的有益效果是簡(jiǎn)單形狀電極即可加工復(fù)雜微織結(jié)構(gòu)，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(zhì)量好。
文檔編號(hào)B23H3/00GK103111696SQ201210593819
公開(kāi)日2013年5月22日 申請(qǐng)日期2012年12月31日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月31日
發(fā)明者王明環(huán), 彭偉, 章巧芳 申請(qǐng)人:浙江工業(yè)大學(xué)