[發明專利]雙微尺度線電極裝置及電解加工復雜結構零件方法

有效

• 申請號: 201810271635.3
• 申請日: 2018-03-29
• 公開（公告）號: CN108655520B
• 公開（公告）日: 2020-07-28
• 發明（設計）人: 畢曉磊;曾永彬;楊濤
• 申請（專利權）人: 南京航空航天大學
• 主分類號: B23H3/04
• 分類號: B23H3/04;B23H3/00
• 代理公司: 江蘇圣典律師事務所 32237
• 代理人: 賀翔

本發明涉及的雙微尺度線電極裝置及電解加工復雜結構零件方法，屬于精密、微細電化學制造技術領域。本裝置中精密伺服電機通過其內部的左旋絲杠和右旋絲杠驅動雙微尺度線電極同步相向或同步反向精密移動，微數控轉軸帶動雙微尺度線電極進行同步或各自獨立的角度旋轉，在超精密三維移動平臺、超精密轉軸、精密伺服電機各自獨立的先后精密運動或同步聯動下，可實現雙微尺度線電極的多樣化軌跡運動，進行復雜微細結構零件的加工制造。

技術領域

本發明涉及的雙微尺度線電極裝置及電解加工復雜結構零件方法，屬于精密、微細電化學制造技術領域。

背景技術

在航空航天、精密儀器、微型機器人、微機電系統、微電子技術及微型傳感器等精密制造領域中，具有各種輪廓型面的金屬結構得到了廣泛的應用，這些零件的特點是特征平面與基準面呈傾斜角度分布、截面形狀多樣，深寬比大, 一般采用高Z元素重金屬、鈦合金、硬質合金等難加工材料進行加工。然而，由于這些材料的導熱系數低、高溫、高強度使得傳統的數控銑削、電火花加工等很難到達理想的加工要求，對現有技術提出了很大的挑戰。

線電極微細電解加工技術以微尺度的金屬絲作為工具電極，通過對金屬線電極或者工件運動軌跡的數字控制，實現具有微縫、微槽、大深寬比等金屬微結構的加工，且具有加工表面質量好，無裂紋毛刺，無熱影響區，工具電極不損耗，加工材料廣等優點，特別適合難加工材料的精密加工制造。

在國內，南京航空航天大學對線電極微細電解加工技術進行了全面而系統的研究，建立了加工模型，研制了各種試驗系統，并開展了大量的工藝試驗研究，在多種金屬基體上制備出了微尖角結構、微方螺旋結構、微槽結構、微凸輪結構、微懸臂結構、微齒輪結構等金屬結構，但是這些結構都是二維平面輪廓結構。當采用單根線電極進行加工時，行程過長，由于加工速度的限制，加工效率大大降低，當走絲軌跡復雜時，容易產生加工結構的尺寸精度誤差，無法實現變截面對稱型復雜結構的一次精密加工成型。而采用群線電極電解加工，僅僅適用于群縫、群孔等結構加工，而且群線電極中各個線電極之間的位置誤差難以精確控制，加工過程中，各個線電極之間位置固定，限制了加工的靈活性，無法實現具有復雜截面的零部件結構加工成型。

因此，需要提出一種新的加工裝置和方法，實現具有不同的不規則截面結構加工，擴大線電極電解加工的加工應用范圍。

發明內容

本發明的目的在于提供一種加工過程中線電極相對位置精確可控、傾斜角度靈活多變的雙微尺度線電極裝置及電解加工復雜結構零件方法。

一種雙微尺度線電極裝置，其特征在于：包括機體、精密伺服電機、絲桿、線電極夾具、超精密轉軸；機體通過軸承安裝有左旋絲桿和右旋絲桿；左旋絲桿的一端和右旋絲桿的一端分別與一個精密伺服電機相連；左旋絲桿和右旋絲桿均安裝有滑塊組件及線電極夾具；其中線電極夾具通過超精密轉軸與滑塊組件相接，線電極夾具上安裝線電極。

雙微尺度線電極裝置電解加工復雜結構零件的方法，其特征在于包括以下過程：

（1）、將雙微尺度線電極裝置通過轉向連接板安裝在超精密三維移動平臺上，在工控機中根據加工對象實際尺寸輪廓，結合微尺度線電極的具體尺寸、電解加工時的加工間隙，進行加工軌跡設定.

（2）、通過控制軟件及運動控制卡驅動超精密三維移動平臺、超精密轉軸、精密伺服電機各自獨立的先后精密運動或同步聯動，實現復雜結構零件的精確尺寸控制；

（3）、利用控制軟件將雙微尺度線電極同時旋轉至垂直于工件位置固定后，精密三維移動平臺控制線電極向前進給，兩個精密伺服電機控制線電極的同步相向或同步反向精密移動，實現恒截面對稱型結構、變截面對稱型結構加工；

（4）、利用控制軟件將雙微尺度線電極同時平行旋轉特定傾斜角度固定，或者使一根線電極垂直工件或水平另一根線電極旋轉至特定傾斜角度固定后，精密三維移動平臺控制線電極向前進給，精密伺服電機控制線電極的同步相向或反向精密移動，實現傾斜型恒截面對稱型結構加工。