[實用新型]一種具有微錐塔陣列端面的電極

有效

• 申請號: 201520128907.6
• 申請日: 2015-03-05
• 公開（公告）號: CN204504432U
• 公開（公告）日: 2015-07-29
• 發明（設計）人: 謝晉;魯艷軍;司賢海;趙同福;吳鴻沛
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: B23H1/04
• 分類號: B23H1/04;B23H9/00
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司 44245
• 代理人: 羅觀祥;江間開

技術領域

本實用新型涉及一種電火花加工技術，具體涉及一種具有微錐塔陣列端面的電極；屬于機械加工中的特種加工領域。

技術背景

由于在工件表面加工出微結構可以產生新的功能特性，如光學性能、濕潤性、摩擦性能、散熱性能等，可以提高工作系統的性能，這些具有特定功能的工件一般采用模具注塑、沖壓等方法加工。目前此類模具表面微結構常用的加工方法主要是刻蝕加工。刻蝕加工分為干法刻蝕和濕法刻蝕。濕法刻蝕雖然加工成本低，設備簡單，但該加工方法鉆刻嚴重、圖形的控制性較差，并且會產生大量的化學廢液；采用干法刻蝕雖然沒有化學廢液產生，易實現自動化加工，但其加工成本高，設備復雜。

實用新型內容

本實用新型目的在于客服現有技術的缺點，提供一種加工效率高的具有微錐塔陣列端面的電極。

本實用新型首先在電極端面上加工出微錐塔陣列結構，運用電火花氣中放電原理，使得電極端面上的微錐塔結構與工件表面產生電火花氣中放電，在工件表面上形成微結構；在放電同時加以正向脈沖氣流可以輔助聚熱，以使電火花放電產生的熱量更加集中，一次放電蝕除工件材料更多。一次脈沖放電結束后通入的反向氣流可以輔助排屑，放電產生的碎屑更快排出，可以使后續脈沖的放電更容易進行，提高放電加工的效率和加工表面質量。

該方法所用電極端面微錐塔形貌為微小的錐形結構，錐塔角度為45～60度，高度為5～100微米，間距為5～100微米。氣孔直徑50μm>d>2μm，通氣孔在微錐塔之間均勻分布。所使用的脈沖氣流的通氣頻率和微放電脈沖電源頻率相同，但氣流脈沖比電源脈沖提前0.5～1微秒。在一次電火花放電周期內，電極與工件表面發生電火花放電時，電極與工件表面發生電火花放電時，通入的脈沖氣流為正向，一次脈沖放電結束后，此時脈沖氣流為反向。

本實用新型目的通過如下技術方案實現：

一種具有微錐塔陣列端面的電極，包括相互連接的電極端頭和配氣導向桿；所述電極端頭的放電端面上加工微錐塔陣列，多個微錐塔在電極端頭的平面上縱橫依次成排連接；其中微錐塔為微小的錐形結構，錐塔角度為45～90度，高度為5～200微米，間距為5～200微米；微錐塔之間形成V形溝槽結構，V形溝槽底部通過半徑為1～5微米的過渡圓弧連接；微錐塔的底部之間均勻分布通氣孔；配氣導向桿中部設有導向桿空腔，導向桿空腔與通氣孔連通。

優選地，所述通氣孔為圓柱形，通氣孔的直徑為2～500微米。

所述電極端頭和配氣導向桿通過卡槽連接。

所述電極端頭的材料為紫銅，黃銅或紅銅。

所述放電端面的尺寸為2～50mm×2～50mm。

所述具有微錐塔陣列端面的電極的加工方法：采用高速旋轉V形尖端金剛石砂輪，在放電端面上沿刀具軌跡在冷卻液冷卻下運動，每次進給深度為1～3微米，逐漸加工出V形溝槽陣列，在兩個互相垂直方向加工出V形溝槽陣列組合形成微錐塔陣列；其中金剛石砂輪轉速為2000～3000轉/分，進給速度為0.1～0.2米/分，使用水冷卻；具軌跡為電極端頭的縱向或橫向分別上間隔微錐塔和過渡圓弧寬度之和的往返折疊線。

應用所述具有微錐塔陣列端面的電極的脈沖氣流輔助聚熱排屑的微陣列放電加工方法：電極向工件方向進給，電極由電極端頭和配氣導向桿組成，導向桿的導向桿空腔與通氣孔連通，電極端頭加工的微錐塔陣列的微錐塔尖端產生電火花腐蝕，隨著電極不斷地向工件進給，每個微錐塔尖端都將產生電火花腐蝕，在進行微放電的時候，向電極的通氣孔通入脈沖氣流；所述微放電脈沖電源頻率的開路電壓2～50V；所述脈沖氣流的通氣頻率和微放電脈沖電源頻率的頻率都為300～1000Hz，脈沖氣流比微放電脈沖電源的電源脈沖提前0.5‐1微秒，使得每次電火花放電時脈沖氣流都能準時到達放電尖端；最終在工件表面加工出微結構陣列。

本實用新型與現有技術相比具有如下優點：

(1)在電極放電端面上加工出微錐塔陣列，隨著具有微錐塔陣列的電極不斷地向工件進給，陣列結構的每個微錐塔尖端都將產生電火花腐蝕，因此在一次加工行程中能形成多個微結構，大大提高了加工效率。

(2)應用時，微放電加工方法是以通入空氣當作放電介質的一種氣中放電的電火花加工方法，無需工作液，沒有化學廢液產生，減少污染物排放，是一種綠色環保型的加工方法。

(3)采用氣中陣列結構微放電，與傳統的刻蝕表面微結構加工方法相比，可以加工出尺寸更小，形狀和位置精度更高的微結構。