[發(fā)明專利]一種基于微弧氧化的側壁絕緣微細工具電極的在線制備方法

有效

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• 申請日: 2014-09-03
• 公開（公告）號: CN104227156A
• 公開（公告）日: 2014-12-24
• 發(fā)明（設計）人: 王玉魁;陳祥;何小龍;王振龍;耿雪松
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業(yè)大學
• 主分類號: B23H1/04
• 分類號: B23H1/04;B23H3/04
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標事務所 23109
• 代理人: 楊曉輝

技術領域

本發(fā)明屬于微細特種加工領域，涉及到微細工具電極在線制備的電火花磨削加工及側壁絕緣的微弧氧化方法。

背景技術

隨著工業(yè)和科技的發(fā)展，精密微小金屬零件已被廣泛應用于生產和生活中的各個領域。而微細電加工技術包括微細電火花加工技術和微細電化學加工技術因其非接觸加工、材料適應性廣、沒有宏觀作用力等優(yōu)點，在精密微小金屬零件的加工方面有著其獨特的優(yōu)勢。但微細電加工中，除期望的工具電極端面放電加工外，工具電極側壁對已加工表面有嚴重的二次加工作用，影響加工的定域性，加工精度有待提高。為消除電極側壁微細電火花加工過程中二次放電和微細電化學加工過程雜散腐蝕對加工精度和穩(wěn)定性的不利影響，國內外學者常采用側壁絕緣工具電極進行微細零件的加工制備。

經對現(xiàn)有技術的文獻檢索發(fā)現(xiàn)，國內外己見諸報導的電極絕緣方法主要涉及氣相沉積法、浸漬提拉法、滴涂法和旋涂法。1985年，PCMTPhilips(Centre?for?Manufacturing?Technology)利用化學氣相沉積技術CVD在微細電極表面制得厚度15μm的p-SiC/n-SiC、SiC/Si3N4/SiC組合絕緣層。2006年，山東科技大學通過浸漬提拉在直徑為200μm的不銹鋼電極表面涂敷了一層厚度均勻的絕緣樹脂層，膜層厚度小于10μm。2006年，韓國首爾國立大學通過滴涂稀釋過的瓷釉，在直徑為60μm的單電極表面上涂敷了一層3μm厚的瓷釉層。2009年，清華大學通過在陣列電極表面涂敷液態(tài)絕緣材料，然后電極沿軸向方向高速旋轉，獲得單軸直徑100μm、絕緣層厚度2-10μm可調的陣列電極。采用上述幾種方法，都可以得到質量較好的側壁絕緣微細工具電極。然而，這些方法中側壁絕緣電極均采用離線制備，運用這些工具電極進行微細電火花加工或微細電化學加工時，存在電極的“二次裝夾”問題，很難滿足微細加工的精度要求。

發(fā)明內容

本發(fā)明是為了解決現(xiàn)有的側壁絕緣電極離線制備方法需要“二次裝夾”，導致微細加工的精度差的問題，本發(fā)明提出了一種基于微弧氧化的側壁絕緣微細工具電極的在線制備方法。

本發(fā)明所述一種基于微弧氧化的側壁絕緣微細工具電極的在線制備方法，該方法基于微弧氧化的側壁絕緣微細工具電極的在線制備裝置實現(xiàn)，所述微弧氧化的側壁絕緣微細工具電極的在線制備裝置包括電火花工作液槽、電火花工作液循環(huán)系統(tǒng)、反拷塊、三軸高精度微細加工機床工作平臺、微弧氧化槽、微弧氧化陰極、電解液循環(huán)系統(tǒng)、高頻脈沖電源、短路檢測系統(tǒng)、計算機和機床伺服系統(tǒng)；

電火花工作液槽設置在三軸高精度微細加工機床工作平臺上表面的右側，反拷塊固定在三軸高精度微細加工機床工作平臺上表面的右側，微弧氧化槽設置在三軸高精度微細加工機床工作平臺上表面的左側，機床Z軸設置在三軸高精度微細加工機床工作平臺中心的正上方，微弧氧化陰極通過夾具固定在微弧氧化槽內；

短路檢測系統(tǒng)檢測信號輸入端同時連接反拷塊和機床Z軸，短路檢測系統(tǒng)檢測信號輸出端連接算機的檢測信號輸入端，計算機的伺服控制信號輸出端連接機床伺服系統(tǒng)的控制信號輸入端，機床伺服系統(tǒng)用于控制三軸高精度微細加工機床工作平臺的三個主軸運動；

電火花工作液循環(huán)系統(tǒng)用于使電火花工作液槽內的工作液循環(huán)流動，電解液循環(huán)系統(tǒng)用于使微弧氧化槽內的液體循環(huán)流動，

該方法的具體步驟為：

步驟一、將工具電極的毛坯固定在機床Z軸的下端，反拷塊連接高頻脈沖電源的電源信號輸出端，機床Z軸高速旋轉，對工具電極毛坯的塊電極電火花在線磨削加工；

具體方法為：將反拷塊和工具電極毛坯進行感知接觸，設置工具電極毛坯的進給量和加工參數(shù)，進行工具電極毛坯的磨削，同時利用電火花工作液循環(huán)系統(tǒng)提供循環(huán)工作液流過工具電極毛坯的表面，采用短路檢測系統(tǒng)檢測工具電極與反拷塊之間的接觸電壓，當工具電極毛坯與反拷塊無加工間隙而發(fā)生短路，則計算機控制機床Z軸使工具電極毛坯回退10μm-30μm重新加工，直至符合工具電極的標準；

步驟二、工具電極側壁的微弧氧化在線絕緣制備；

具體方法：微弧氧化陰極連接高頻脈沖電源的電源信號輸出端，將微弧氧化陰極和工具電極進行感知接觸，設置微弧氧化陰極與工具電極的加工間隙和加工參數(shù)，機床Z軸高速旋轉電解液循環(huán)系統(tǒng)提供的循環(huán)電解液流過工具電極毛坯的表面，工具電極毛坯在Z軸方向做往復運動，且工具電極毛坯的端面始終在工具陰極底面以下，實現(xiàn)對工具電極毛坯進行側壁絕緣的微弧氧化在線加工，工具電極毛坯的外表面氧化一層絕緣陶瓷膜；實現(xiàn)微弧氧化的側壁絕緣微細工具電極的在線制備。