[發(fā)明專利]透過微電火花加工以加工零件的機械及方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200980146136.0
• 申請日: 2009-09-09
• 公開（公告）號: CN102216015A
• 公開（公告）日: 2011-10-12
• 發(fā)明（設計）人: 卡布瑞拉·米歇爾
• 申請（專利權）人: 法國里昂第一大學;法國國家科學研究中心;法國里昂中央理工學院
• 主分類號: B23H3/04
• 分類號: B23H3/04;B23H9/00;B81C1/00
• 代理公司: 北京律誠同業(yè)知識產(chǎn)權代理有限公司 11006
• 代理人: 梁揮;王穎

技術領域

本發(fā)明涉及一種透過微電火花加工以加工零件的機械及方法。

背景技術

電火花加工通常還為首字母縮寫EDM所知。其小型化(微EDM或μEDM)根據(jù)蝕刻電極(在此，以下將還稱作一微電極)的形狀具有不同的變體。這些變體如下：

-開模微電火花加工，其中一具有與待加工的形狀互補的形狀的微電極沉陷于該零件之中。

-線微電火花加工，其具有一通過一往復運動循環(huán)或者驅動的導電線。

-透過使用一尖端電極或一管形電極的微電火花加工鉆孔。

-銑削微電火花加工，稱作銑削EDM。

銑削微電火花加工不一定意味著微電極或加工零件的一旋轉運動。

這里，在以下的說明書中，不管何時提到“微電火花加工”，指的是一對應于銑削微電火花加工的技術。

現(xiàn)在的歸檔文件者知道透過微電火花加工一零件的機械，這些機械具有一加工配置，其中一蝕刻電極的尖端投入至一介電液池(絕緣)之中，待加工零件的一個面浸入于介電液用以透過微電火花加工執(zhí)行該零件的加工。此尖端足夠小以使得能夠蝕刻橫跨寬度大于10微米(μm)的所述面的凹槽。

為了加工復雜形狀，該電極在自零件逐漸去除材料中運行一三維路徑，這將透過一排屑方法中的微銑刀執(zhí)行。差別在于去除材料的初步動作不為一機械作用而是由一電弧產(chǎn)生的熱作用。切割動作為快速的。通過蝕刻電極與待加工零件之間的電弧跨越的空間填充介電液池獲得冷卻。此空間稱作一“間隙”。

微電火花加工能夠用于制造所有的導電材料(鋼，鈦等)及半導體材料(硅，碳化硅等)。其特別適合于不能夠由傳統(tǒng)方法加工的硬金屬的加工。實際上，在電極與待加工的零件之間沒有機械接觸。

微電火花加工與先前技術的稱為電化學加工(ECM)的電化學腐蝕方法的區(qū)別在于：需要在蝕刻電極與待加工的零件之間產(chǎn)生一主要的電壓差。為了產(chǎn)生此電壓差，介電液必須填充該間隙。相反，電化學加工以蝕刻電極與待加工的零件之間的電流促使的一氧化反應為基礎。為了建立此電流，蝕刻電極與待加工的零件投入于一電解液池，即一導電液池之中。電化學腐蝕能夠透過蝕刻電極與待加工的零件之間的電流或者電流在這兩個零件之間釋放產(chǎn)生。在透過電化學腐蝕加工零件期間，電極的磨損通常可以忽略，這與電火花加工方法中電極磨損不可忽略的情況不一樣。

在透過微電火花加工銑削的情況下，電極沿著一加工路徑行進以加工一零件的表面。本方法的巨大意義在于加工路徑在相對于待加工的零件的面的高度上具有幾種變化或者甚至可不連續(xù)變化。當加工路徑在相對于待加工的面的高度上具有幾種變化時，在此叫做三維加工。三維加工透過形成其深度相對于零件的所述面在平臺中變化的印痕、孔或非通孔凹槽執(zhí)行。這可透過計算機輔助設計獲得的數(shù)字定義直接得到，由此防止制造復雜及昂貴工具(例如對于開模微電火花加工的情況)的制造。一般而言，高形狀因子(鉆孔深度與鉆孔直徑的比率)能夠透過該方法獲得，典型的形狀因子為大于10或100。

正如以下可以看出，電極的制造限制本方法的發(fā)展同時電平應用非常大。實際上，按照原則，微電火花銑削可能展望例如：

-工具的加工：

-用于微塑料加工的硬鋼模具

-微沖壓的主模具

-透過熱模壓印或微熱模壓的金屬印痕

-微零件的加工：

-由極硬材料制造的微渦輪

-微熱交換器

-由鈦制造的醫(yī)療零件(例如微支架)

-柴油機噴嘴等。

特別地，在微納米技術領域，銑削微電火花加工用以在很高分辨率，以及低成本的條件下加工本領域中很少使用的材料(鈦，碳化硅(SiC)、鉆石等)。而且，通過微技術(聚焦離子束(FIB)、活性離子蝕刻(RIE)等)的傳統(tǒng)技術以加工具有高形狀因子的半導體材料非常困難，此種情況下使用的主要技術由通過首字母縮寫詞LIGA(Lithografie?Galvanoformung?Abformung?or?Lithography?Electroplating?and?Molding)表示的技術指定，其非常昂貴。甚至不可能使用這些技術執(zhí)行深度連續(xù)變化的加工(光刻遮罩的數(shù)目一直在微技術中有限制)。因此，假定容易使用具有充分精細的尖端，即，小于10微米(μm)直徑的電極，甚至硅加工能夠自銑削微電火花加工中獲得益處。