[發明專利]一種基于薄片電極的微細電火花制備三維微結構的加工方法

有效

• 申請號: 201310442881.8
• 申請日: 2013-09-25
• 公開（公告）號: CN103480929A
• 公開（公告）日: 2014-01-01
• 發明（設計）人: 徐斌;伍曉宇;雷建國;羅烽;梁雄;阮雙琛
• 申請（專利權）人: 深圳大學
• 主分類號: B23H9/00
• 分類號: B23H9/00
• 代理公司: 深圳冠華專利事務所(普通合伙) 44267
• 代理人: 諸蘭芬

技術領域

本發明涉及的一種三維微結構的加工方法，尤其是一種基于薄片電極的微細電火花制備三維微結構的加工方法。

背景技術

一般地，微結構定義為：至少在兩維尺度上，具有亞毫米或微米級微特征結構的制件稱為微（結構）零件。

通過微細電極的微細電火花加工制備三維微結構是目前制備三維微結構的主流加工手段之一。使用微細電極的微細電火花加工制備三維微結構的主要方法有：

（1）通過若干層二維薄片電極進行連接從而疊加擬合出三維微電極，并使用該三維微電極進行放電加工從而獲得三維微結構。在該技術中，三維微電極是通過若干層二維薄片電極的疊加擬合獲得的，因此制備三維微電極的工藝過程較為復雜；在制備三維微電極的過程中，二維薄片電極的疊層精度影響著三維電極的成型精度，進而會對所加工制備的三維微結構的精度產生影響，因此該技術對二維薄片電極的疊層精度要求極高。?

（2）通過各種加工方法制作直徑細小的二維半圓柱形微電極，然后通過微電極的層層掃描銑削放電加工從而獲得三維微結構。但是，由于圓柱形微電極直徑尺寸相對于掃描面積十分微細，使得加工效率很低。并且在微電極的層層掃描銑削放電加工的過程中，微電極損耗十分嚴重，難以長時間正常工作。

?

發明內容

鑒于上述狀況，有必要提供一種可以有效的提高加工效率和減小微電極損耗的三維微結構的加工方法。

為解決上述技術問題，提供一種基于薄片電極的微細電火花制備三維微結構的加工方法，包括有如下步驟：

1)?通過三維計算機輔助設計CAD?軟件系統，對需要加工材料的三維微結構建立CAD幾何模型；

2)?根據建立的三維微結構CAD幾何模型建立對應的三維微細電火花電極的CAD?幾何模型；

3)?再對建立的三維微細電火花電極的CAD?幾何模型沿一個方向進行離散切片，得到離散切片幾何模型；

4)?將三維微細電火花電極的離散切片幾何模型轉化為相互平行的一組薄片電極數據模型；

5)?由薄片切割系統按照計算機中的薄片電極數據模型在一片薄片電極材料上逐個切割相對應的薄片電極，每個薄片電極的中心距相同，去除廢料后得到一組的薄片電極陣列，分別為1-N號薄片電極；

6)?將上述切割完成的一組薄片電極陣列對三維微結構的加工材料進行微細電火花加工。

對步驟6）的微細電火花加工還包括如下步驟：

1)?首先，1號薄片電極對準加工材料進行微細電火花加工，其它薄片電極懸空；通過1號薄片電極上下往返式的微細電火花加工，加工材料上便會加工出對應于1號薄片電極的微結構；

2)?當1號薄片電極加工完畢后，運動平臺前后移動一個電極中心距，移動一個放電加工厚度，從而使2號薄片電極的加工位置和1號薄片電極的加工痕跡對齊；

3)?再在1號薄片電極的加工痕跡對齊的位置上，2號薄片電極進行上下往返式的微細電火花加工，加工材料上同樣會加工出對應于2號薄片電極的微結構；

4)?通過上述1)-3)中的步驟，完成3至N號薄片電極對加工材料進行微細電火花的加工，最終這組薄片電極陣列在加工材料上的加工痕跡便會擬合出三維微結構成品。

該薄片電極陣列的獲得方法可以是激光切割、線切割或電火花加工。

該薄片電極材料可以是銅板、鎢板、石墨板、鎳板、鉬板或鋼板。

該薄片電極材料厚度尺寸≤1.0mm。

上述基于薄片電極的微細電火花制備三維微結構的加工方法，通過薄片電極陣列的微細電火花加工獲得的三維微結構，其與現有技術對比的有益效果是：

1)???????本技術將用于制備復雜的三維微結構的三維微電極離散成一組二維薄片電極陣列，并通過這組二維薄片電極陣列的加工痕跡來近似地擬合逼近三維結構。原理上，薄片電極的厚度越薄，擬合逼近精度越高。

2)???????與三維微電極的微細電火花制備三維微結構相比，通過二維薄片電極陣列的放電加工可以避免若干層二維薄片電極的連接和疊加，成型過程簡單。

3)???????由二維薄片電極進行放電加工時可以避免圓柱形微電極的大面積層層掃描銑削放電加工，僅采用單純的上、下往返式移動放電模式，可以有效的提高加工效率和減小微電極損耗。

附圖說明

圖1是本發明的三維微結構的CAD模型示意圖。?

圖2是與圖1三維微結構的CAD模型相對應的三維微細電火花電極的CAD模型示意圖。