[發明專利]微細電解線切割加工間隙電沉積輔助測量方法

有效

• 申請號: 201710573073.3
• 申請日: 2017-07-14
• 公開（公告）號: CN107511546B
• 公開（公告）日: 2018-12-07
• 發明（設計）人: 曾永彬;朱荻;畢曉磊
• 申請（專利權）人: 南京航空航天大學
• 主分類號: B23H11/00
• 分類號: B23H11/00;B23Q17/00;B23H7/02
• 代理公司: 江蘇圣典律師事務所 32237
• 代理人: 賀翔

1.一種微細電解線切割加工間隙電沉積輔助測量方法，其特征在于包括以下過程：

步驟1、微尺度線電極（17）安裝在微尺度線電極安裝夾具對應位置，在微尺度線電極安裝夾具上，位于微縫切割區后方設置電沉積輔助電極（9），位于微縫切割區上方設置線電極上部熔斷電極（7），位于微縫切割區下方設置線電極下部熔斷電極（8）；利用微尺度線電極（17）對金屬工件（18）進行微縫結構切割，在穩定的加工狀態下，切斷脈沖電源（19），同時停止線電極的進給；

步驟2、將電源、電解液進行更換，利用兩種不同的電化學沉積方法，即金屬離子從微縫結構的端部開始沉積或從微尺度線電極表面開始沉積，控制電沉積參數使金屬離子充滿線電極所在微縫結構的端面區域，直至微尺度的線電極相對于微縫結構端部的位置被電沉積金屬層（26）完全固定；其中沉積電解液的選擇，使得電沉積金屬層與金屬工件顏色具有較大差別；

步驟3、電源使用直流電源或者脈沖電源，電解液使用氫氧化鈉或氫氧化鉀；使線電極接電源正極，線電極上部溶斷陰極7和下部溶斷陰極8接電源負極，通過控制電源參數、電解液濃度將電沉積后金屬工件上部（27）和下部（28）裸露的線電極溶斷，從金屬工件安裝夾具（14）取下線電極金屬工件結合體，迅速用亞克力膠進行固化；

步驟4、對固化的線電極工件結合體（29）進行分層拋磨，對工件厚度方向各個剖面上的加工間隙進行測量，并進行誤差分析、數據修正，獲得實際的側面間隙Δ_s(n)（33）、端面間隙Δ_b(n)（34）和法向間隙Δ_n(n)（35）；

步驟5、通過數學建模、圖像重構，建立加工間隙的二維（37）及三維分布模型（38）。

2.根據權利要求1所述的微細電解線切割加工間隙電沉積輔助測量方法，其特征在于：

所述步驟1中，當進行微縫結構切割時，脈沖電源（19）為高頻脈沖電源，切割電解液為酸性、堿性或者中性溶液，具體根據切割對象確定。

3.根據權利要求1所述的微細電解線切割加工間隙電沉積輔助測量方法，其特征在于：

所述步驟2的兩種電化學沉積方法中，當金屬離子從微縫結構的端部進行沉積時，其工藝流程為：

將脈沖電源更換為直流電源（20），將切割電解液更換為沉積電解液，將線電極接電源正極，金屬工件接電源負極，控制電源參數、溶液濃度、電沉積時間在微縫結構的端面間隙處電鍍薄層金屬導電層（21）；

將直流電源更換為脈沖電源（19），將沉積電解液更換為切割電解液，控制相關參數使線電極沿微縫非電鍍區域移動，在金屬工件非金屬導電層區形成金屬工件非金屬導電層區鈍化層（23），并使線電極移動到所述步驟1最初的電解線切割加工結束位置；

將脈沖電源更換為直流電源（20），將切割電解液更換為沉積電解液，將輔助電極（9）接電源負極而變為輔助陰極（22），同時金屬工件也接電源負極，線電極接電源正極，控制電參數、溶液濃度、沉積時間使金屬離子從微縫結構的端部開始沉積，并充滿線電極所在的微縫結構端面區域，直至微尺度的線電極被電沉積金屬層（26）完全固定。

4.根據權利要求1所述的微細電解線切割加工間隙電沉積輔助測量方法，其特征在于：

所述步驟2的兩種電化學沉積方法中，當金屬離子從微尺度線電極表面進行沉積時，其工藝流程為：

控制脈沖電源、電解液濃度，使線電極沿微縫切割方向移動，達到微縫結構邊緣及工件上下表面，并形成金屬工件鈍化層（24），并使線電極移動到所述步驟1中電解線切割最初的加工結束位置；

將脈沖電源更換為直流電源（20），將電解液更換為沉積電解液，將輔助電極（9）接電源正極而變為輔助陽極（25），線電極接電源負極，控制電參數、溶液濃度、沉積時間使金屬離子從微尺度的線電極表面開始沉積，并充滿線電極所在的微縫結構端面區域，直至微尺度的線電極被電沉積金屬層（26）完全固定。

5.根據權利要求1所述的微細電解線切割加工間隙電沉積輔助測量方法，其特征在于：

電解液位于電解液槽內，電解液槽底部設置有電解液的進口閥門（11）和出口閥門（12），并在進口閥門和出口閥門部位分別安裝流量表；電解液槽璧上還安裝無極調速轉子（13）；

電解液更換方法為：電解液槽出口閥門（12）被打開后通過流量表（10）控制電解液的緩慢流出，當電解液流出干凈后打開進口閥門（11）緩慢的從槽底流入去離子水進行電解液槽的清洗，清洗完畢后，關閉出口閥門（12）再次緩慢流入所需電解液；通過流量表（10）控制流速可以避免電解液更新、電解液槽清洗時對工件和線電極相對位置的擾動；電沉積時，通過控制無極調速轉子（13）的轉速實現電沉積電解液的緩慢流動，對沉積區域的沉積液進行更新。