[發明專利]納米線或納米管放電加工微納三維結構的方法和系統

有效

• 申請號: 200910069561.6
• 申請日: 2009-07-03
• 公開（公告）號: CN101638217A
• 公開（公告）日: 2010-02-03
• 發明（設計）人: 房豐洲;王慶祎;徐宗偉;胡小唐
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: B82B3/00
• 分類號: B82B3/00;B81C1/00;B81C5/00
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所
• 代理人: 程毓英

1.一種納米線或納米管放電加工微納三維結構的方法，用于在導電材料上加工微納三維 結構，其特征在于，包括下列步驟：

(1)采用鉑沉積法，利用聚焦離子束加工技術將導電性的納米線或納米管粘接到鎢針 尖上，并將鎢針尖固定在電極夾持裝置上；

(2)將電極夾持裝置置于具有納米級分辨率的電極進給位移臺上；

(3)將導電材料工件置于X/Y精密位移臺上；

(4)將脈沖電源的負極接到鎢針尖上，其正極接到導電材料工件上；

(5)利用多軸運動控制器控制放置有電極夾持裝置的位移臺，由脈沖電源提供放電加 工的工作電壓，并由放電間隙電壓采集裝置采集放電間隙電壓，采集到的數據被送入 工控機內，由工控機根據間隙電壓判斷當前放電加工的狀態，并通過多軸運動控制器 控制電極進給位移臺的移動，從而實現穩定的納米放電加工微納三維結構過程；并工 控機通過多軸運動控制器控制X/Y精密位移臺的移動，實現對工件位置的調整和加工 軌跡的控制。

2.根據權利要求1所述的納米線或納米管放電加工微納三維結構的方法，其特征在于， 將納米管粘接到被固定在電極夾持裝置的鎢針尖上，在放電加工過程中，導入1～ 3Mpa壓力的工作液，將工作液輸入到放電加工區域，利用工作液的壓力將放電過程 中產生的廢屑帶走。

3.根據權利要求1所述的納米線或納米管放電加工微納三維結構的方法，其特征在于， 所述脈沖電源的脈寬變化范圍2-30微秒，電壓在大于0和小于120V之間，最大輸出 電流2A。

4.根據權利要求1所述的納米線或納米管放電加工微納三維結構的方法，其特征在于， 工控機根據當前放電加工的狀態，利用如下方法控制電極的進給：如果放電加工處于 正常放電狀態，則電極保持當前位置；如果放電加工處于開路狀態，工控機則向多軸 運動控制器發送指令，使電極進給位移臺向前進給，則電極向靠近工件的方向移動， 以減小放電間隙，直到放電加工從開路狀態進入正常放電加工狀態；如果放電加工處 于短路、電弧放電狀態，工控機則向多軸運動控制器發送指令，使電極進給位移臺后 退，則電極向遠離工件的方向移動，以增大放電間隙，直到放電加工從短路、電弧狀 態進入正常放電加工狀態。

5.一種納米線或納米管放電加工微納三維結構的系統，用于在導電材料工件上加工微納 三維結構，包括粘接有能夠導電的納米線或納米管的鎢針尖、電極夾持裝置、具有納 米級分辨率的電極進給位移臺、多軸運動控制器、X/Y精密位移臺、脈沖電源、間隙 電壓檢測裝置、工控機；其中，電極夾持裝置用于固定鎢針尖，并置于具有納米級分 辨率的電極進給位移臺上，位移臺的移動通過具有納米級數控分辨的多軸運動控制器 進行控制；X/Y精密位移臺用于放置工件；通過具有納米級數控分辨的多軸運動控制 器分別控制電極進給位移臺和X/Y精密位移臺的移動；脈沖電源提供放電加工所需要 的工作電壓；間隙電壓檢測裝置采集的電壓數據被送入工控機，由工控機根據間隙電 壓判斷當前放電加工的狀態，通過多軸運動控制器控制電極進給位移臺的移動，從而 實現穩定的納米放電加工微納三維結構過程；并由工控機通過多軸運動控制器控制 X/Y精密位移臺的移動，實現對工件位置的調整和加工軌跡的控制。

6.根據權利要求5所述的納米線或納米管放電加工微納三維結構的系統，所述脈沖電源 的脈寬變化范圍2-30微秒，電壓在大于0和小于120V之間，最大輸出電流2A。