[發明專利]一種激光空化輔助掩膜電解加工裝置

在審

• 申請號: 201711395429.5
• 申請日: 2017-12-21
• 公開（公告）號: CN108127201A
• 公開（公告）日: 2018-06-08
• 發明（設計）人: 劉桂賢;黃榕;張永俊;陳瑩怡;陳龍
• 申請（專利權）人: 廣東工業大學
• 主分類號: B23H3/00
• 分類號: B23H3/00;B23H9/00
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 羅滿

本發明公開了一種激光空化輔助掩膜電解加工裝置，包括從上到下設置的激光發射部件、分束器、聚光透鏡、透光部件、陰極模板和絕緣掩膜板，絕緣掩膜板與陰極模板的通孔對齊設置在陰極模板底部，工件陽極設置在絕緣掩膜板底部，透光部件和工件陽極之間形成密封空間，內填充有電解液，激光發射部件發射的激光經分束器分光后，由聚光透鏡在工件陽極的待加工孔的正上方的電解液中聚集并誘導形成空化泡，空化泡潰滅形成的流體沖擊并去除待加工孔內的鈍化膜。通過激光誘導形成空化泡，利用空化泡潰滅形成高能量微流體的作用，促進加工區電解液的流動和沖擊加工區鈍化膜，實現電解產物的及時排出與鈍化膜的均勻去除。

技術領域

本發明涉及微細電解加工領域，特別是涉及一種激光空化輔助掩膜電解加工裝置。

背景技術

機械裝置系統中存在各種各樣的摩擦副，這些摩擦副的摩擦學行為，不僅影響機械系統的工作性能和運行效率，甚至是導致其失效的主要因素。研究表明，表面織構技術是改善摩擦副表面摩擦學特性的有效手段，同時可以增加密封件的密封性能。表面織構是指在摩擦副表面通過一定的加工技術加工出具有一定尺寸和分布的凹坑、凹痕或凸包等圖案的點陣。具有微納米尺度微觀織構的表面在表面能、光學特性、仿生特性、機械特性、流體動力學性能及摩擦磨損性能等方面與光滑表面表現出截然不同的特點，這為眾多學科研究注入了新的活力，并且在許多工程領域展示出巨大的應用潛力。微坑陣列已經在缸套、滑動軸承和機械密封等工程技術領域中獲得了成功的應用。摩擦副相對運動過程中，在有潤滑劑存在的條件下，微坑陣列在改善摩擦副的摩擦學性能方面起到了積極的作用，其表面摩擦學性能明顯優于光滑表面。

近年來，研究人員在摩擦副表面陣列微小凹坑制造加工領域傾注了極大的研究熱情，提出了多種制造加工方法，試圖解決這個制造難題。目前摩擦副表面凹坑制造加工方法主要有激光加工技術，磨料氣射流技術，電火花加工技術，電解加工技術等。其中，電解加工加工微坑是一種利用電化學陽極溶解原理去除材料的特種加工方法，與其他加工方法比較，具有加工范圍廣，生產效率高，表面質量好，工具無損耗等突出優點。

現有的用電解加工微小凹坑的方法主要是模板電解加工，采用具有貫穿群孔結構的絕緣材料作為模板與工件緊密貼合，同時與平板陰極之間形成流道，陰陽極接通電源后進行電解加工，在工件表面得到群坑結構。該方法加工效率高，成本低廉。但模板電解加工存在電解產物排出困難、鈍化膜不能及時去除等問題，易造成電解產物局部堆積和金屬陽極溶解不均，從而直接影響電解加工效率、加工精度、表面質量。

發明內容

本發明提供了一種激光空化輔助掩膜電解加工裝置，實現電解產物的及時排除以及鈍化膜的均勻去除。

為解決上述技術問題，本發明實施例提供了一種激光空化輔助掩膜電解加工裝置，包括從上到下設置的激光發射部件、分束器、聚光透鏡、透光部件、陰極模板和絕緣掩膜板，所述絕緣掩膜板設置在所述陰極模板底部，且與所述陰極模板的通孔對應設置，工件陽極設置在所述絕緣掩膜板底部，所述透光部件、所述工件陽極和所述透光部件形成密封空間，所述密封空間內填充有電解液，所述激光發射部件發射的激光經所述分束器分光后，由所述聚光透鏡在分束后的所述激光經所述透光部件、所述陰極模板通孔，在所述工件陽極的待加工孔的正上方的電解液中聚集并誘導形成空化泡，所述空化泡潰滅形成的流體沖擊并去除所述待加工孔內的鈍化膜。

其中，所述激光發射部件為半導體激光器或激光器。

其中，所述激光發射部件為激光器陣列。

其中，所述分束器為衍射分束器。

其中，所述衍射分束器的光軸與所述聚光透鏡的光軸同軸。

其中，還包括設置在所述聚光透鏡與所述透光部件之間的高度調節裝置，用于調節所述聚光透鏡與所述透光部件之間的距離。

其中，所述激光發射部件、所述分束器、所述聚光透鏡為一體式結構。