鍥形表面工具陰極懸浮電解加工表面織構(gòu)裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及電解加工技術(shù)領(lǐng)域，屬于特種加工，更具體的說，涉及鍥形表面工具陰極懸浮電解加工表面織構(gòu)方法及裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展以及對(duì)產(chǎn)品性能要求的不斷提高，微細(xì)加工技術(shù)在工業(yè)生產(chǎn)中發(fā)揮著越來越重要的作用。微細(xì)加工技術(shù)具有以微小單位對(duì)材料進(jìn)行去除的特點(diǎn)，可進(jìn)行零件表面微細(xì)結(jié)構(gòu)的加工，金屬表面微織構(gòu)即為其中一種?，F(xiàn)代摩擦學(xué)、和仿生學(xué)證實(shí)，在金屬表面加工出一定尺寸結(jié)構(gòu)的非光滑形態(tài)表面微結(jié)構(gòu)可大幅提高產(chǎn)品性能，如減小摩擦磨損(汽缸壁、活塞等)、減小阻力(飛機(jī)螺旋槳)、提高承載力(滑動(dòng)軸承)、避免表面粘附和咬死(切削刀具)、增加傳熱效果(微電子芯片)等，這類結(jié)構(gòu)從數(shù)微米至數(shù)百微米，屬典型的微細(xì)加工范圍。國內(nèi)外科研機(jī)構(gòu)針對(duì)微結(jié)構(gòu)制造進(jìn)行了大量的研究，可從事微織構(gòu)加工方法有激光加工法、磨料氣射流加工、微細(xì)銑削加工、壓印技術(shù)、電子束/粒子束刻蝕、LIGA技術(shù)+光刻技術(shù)、微細(xì)電火花加工、自激振動(dòng)加工、掩膜/轉(zhuǎn)印微細(xì)電解加工等和電沉積方法等，每一種方法各具所長，又都有各自的適用范圍。激光加工、電子束/離子束刻蝕和微細(xì)電火花加工屬于熱去除方式，加工后工件表面存在熱影響區(qū)和變質(zhì)層，易變形；磨料氣射流、壓印技術(shù)、自激振動(dòng)加工、微細(xì)切削技術(shù)等依靠力的作用去除材料，存在工件加工后易變形、刀具發(fā)熱等問題，且不適合加工薄壁件；LIGA技術(shù)+光刻技術(shù)不僅設(shè)備昂貴，而且通常加工材料局限于鎳、銅；基于掩膜的微細(xì)電解加工方法，依靠掩膜厚度確定陰陽極間距，且不存在工具電極損耗，可一次性加工較多數(shù)量的微細(xì)凹槽、凹坑、凸臺(tái)等結(jié)構(gòu)，是一種有效的微織構(gòu)制造方法。然而，掩膜微細(xì)電解加工存在間隙內(nèi)電解液流動(dòng)狀態(tài)較難控制、不同區(qū)域內(nèi)電解液流速不一致、加工后微織構(gòu)形貌尺寸不一致等問題。
[0003]本實(shí)用新型鍥形表面工具陰極懸浮電解加工表面織構(gòu)方法及裝置，在工具陰極表面加工出若干鍥形槽，帶有鍥形槽的工具陰極與工件表面掩膜板平行并作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，間隙電解液在鍥形槽作用下，壓力升高并發(fā)生擾動(dòng)，可促進(jìn)加工間隙內(nèi)電解液的更新，可有效防止電解液產(chǎn)物堆積而造成的短路，提高加工穩(wěn)定性、改善間隙電解液流動(dòng)的一致性、促進(jìn)間隙內(nèi)產(chǎn)物的排出、提高加工效率，獲得高質(zhì)量的表面微織構(gòu)形貌；鍥形陰極在工件表面作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，從而可以使得不同加工位置加工時(shí)的電解液流動(dòng)狀態(tài)的一致性，提高加工后微織構(gòu)成形的一致性。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0004]本實(shí)用新型的目的就在于為了解決上述問題而提供一種鍥形表面工具陰極懸浮電解加工表面織構(gòu)方法及裝置，提出了一種金屬表面微織構(gòu)電解加工方法，該方法可以提高加工過程穩(wěn)定性、微織構(gòu)成形一致性，提高加工的效率，可以補(bǔ)充目前掩膜微細(xì)電解加工微織構(gòu)的不足，該方法操作方便、行之有效。
[0005]本實(shí)用新型通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)上述目的:鍥形表面工具陰極懸浮電解加工表面織構(gòu)裝置，包括陰極定位座、安裝在陰極定位座上的端面具有鍥形槽結(jié)構(gòu)的鍥形陰極、與陰極定位座平行放置的工件陽極和固定在工件陽極表面的掩膜板；所述陰極定位座的中心設(shè)有通孔，電解液通過通孔流入加工區(qū)，并從掩膜板與鍥形陰極的間隙流出加工區(qū)，所述鍥形陰極的鍥形槽設(shè)在鍥形陰極的底部，且鍥形陰極的鍥形槽設(shè)在加工區(qū)的上方。
[0006]進(jìn)一步的，所述陰極定位座上端固接旋轉(zhuǎn)主軸，所述旋轉(zhuǎn)主軸的上端連接機(jī)床的XYZ三維工作臺(tái)。
[0007]進(jìn)一步的，所述陰極定位座和鍥形陰極上加工有相配合的齒輪槽，可實(shí)現(xiàn)鍥形陰極在平面內(nèi)做自轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，并在旋轉(zhuǎn)主軸的帶動(dòng)下做公轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。
[0008]進(jìn)一步的，所述鍥形陰極設(shè)有至少四個(gè)，所述鍥形陰極均勻分布在陰極定位座上且沿旋轉(zhuǎn)主軸對(duì)稱分布。
[0009]進(jìn)一步的，鍥形陰極上的鍥形槽設(shè)有陣列分布的多個(gè)。
[0010]鍥形表面工具陰極懸浮電解加工表面織構(gòu)方法，包括如下步驟:
[0011]I)制備陰極定位座和鍥形陰極，鍥形陰極具有鍥形槽結(jié)構(gòu)，且鍥形陰極對(duì)稱分布在陰極定位座的四周，鍥形陰極的鍥形槽正對(duì)下方的工件；陰極定位座的上端連接旋轉(zhuǎn)主軸并將旋轉(zhuǎn)主軸連接到機(jī)床的XYZ三維工作臺(tái)上，且陰極定位座下端設(shè)有與鍥形陰極上端配合的齒輪槽，陰極定位座中心設(shè)有用于電解液流動(dòng)的通孔；
[0012]2)將工件安裝在電解液槽內(nèi)，工件陽極設(shè)在陰極定位座的正下方，工件陽極的上方固定一層掩膜板；調(diào)整工件與掩膜板保持一定的加工間隙；
[0013]3)開啟機(jī)床的控制系統(tǒng)，通過控制XYZ三維工作臺(tái)對(duì)陰極定位座進(jìn)行三自由度移動(dòng)，并通過旋轉(zhuǎn)主軸帶動(dòng)陰極定位座的轉(zhuǎn)動(dòng)；此時(shí)開啟電解液栗，將電解液從陰極定位座的通孔處流入加工區(qū)，在經(jīng)過鍥形陰極和工件之間的加工間隙流出；
[0014]4)將工件連接電源正極，鍥形陰極連接電源負(fù)極，開啟電源開關(guān)，鍥形陰極在旋轉(zhuǎn)過程中對(duì)加工間隙的電解液形成動(dòng)壓，對(duì)電解液起到擾動(dòng)作用；觀察與電源連接的電流表的讀數(shù)，若電流表有電流顯示，則表示工件表面的材料開始溶解；
[0015]5)持續(xù)加工直到加工完成為止，切斷電源，并通過機(jī)床的XYZ三維工作臺(tái)控制陰極定位座離開掩膜板表面。
[0016]進(jìn)一步的，所述機(jī)床的XYZ三維工作臺(tái)控制陰極定位座的運(yùn)動(dòng)軌跡可通過機(jī)床自帶的編程系統(tǒng)進(jìn)行編程控制。
[0017]進(jìn)一步的，鍥形陰極與工件間隙間的電解液流動(dòng)狀態(tài)通過機(jī)床的運(yùn)動(dòng)速度、加工間隙大小和鍥形槽的尺寸進(jìn)行控制和改變。
[0018]本實(shí)用新型的有益效果在于:本實(shí)用新型鍥形表面工具陰極懸浮電解加工表面織構(gòu)方法及裝置，在工具陰極表面加工出若干鍥形槽，帶有鍥形槽的工具陰極與工件表面掩膜板平行并作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，間隙電解液在鍥形槽作用下，壓力升高并發(fā)生擾動(dòng)，可促進(jìn)加工間隙內(nèi)電解液的更新，可有效防止電解液產(chǎn)物堆積而造成的短路，提高加工穩(wěn)定性、改善間隙電解液流動(dòng)的一致性、促進(jìn)間隙內(nèi)產(chǎn)物的排出、提高加工效率，獲得高質(zhì)量的表面微織構(gòu)形貌；鍥形陰極在工件表面作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，從而可以使得不同加工位置加工時(shí)的電解液流動(dòng)狀態(tài)的一致性，提高加工后微織構(gòu)成形的一致性，且操作方便，切實(shí)可行。
【附圖說明】
[0019]圖1是本實(shí)用新型所述鍥形表面工具陰極懸浮電解加工表面織構(gòu)裝置的結(jié)