[發明專利]一種基于微細盤狀電極在線制備的微陣列結構微細電解周銑加工方法

在審

• 申請號: 201810589032.8
• 申請日: 2018-06-08
• 公開（公告）號: CN108746896A
• 公開（公告）日: 2018-11-06
• 發明（設計）人: 王玉魁;陳祥;王振龍;尹佳恒;張玉鑫
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: B23H3/00
• 分類號: B23H3/00;B23H7/02;B23H3/04;B23H7/26;B23H7/20
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標事務所 23109
• 代理人: 岳昕

一種基于微細盤狀電極在線制備的微陣列結構微細電解周銑加工方法，屬于微細特種加工領域。解決了現有微陣列結構加工中存在“二次裝夾”、加工表面質量差，同時微陣列結構加工刀具易損耗等問題。本發明首先、對盤狀電極毛坯在線進行微細電火花線切割加工，制備出微細盤狀電極；其次，將制備完成的微細盤狀電極作為工具電極對待加工工件在線進行微細電解周銑加工，從而在待加工工件的表面上加工出微陣列結構。本發明主要用于制備微陣列結構。

技術領域

本發明屬于微細特種加工領域，涉及到微細盤狀電極的微細電火花線切割在線制備與 微陣列結構在線微細電解周銑的加工方法。

背景技術

隨著微機械電子系統的發展，微零件加工受到國內外學者的廣泛關注。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、不存在加工應力、 加工材料廣泛且特別適合加工硬脆性材料等優點，在微零件的加工中具有獨特優勢。以微 陣列結構為代表的微零件在半導體工業、親疏水性、生物醫學、仿生嗅覺等方面具有重要 應用，眾多國內外學者開展了相關研究。

對現有技術的文獻檢索發現，國內外己見諸報導的微陣列結構加工方法主要涉及光刻 技術、微細電加工技術、激光加工技術、微磨削加工技術和模具注塑技術等。2013年中國臺灣高雄應用科技大學利用光刻技術進行微棱鏡陣列的加工，但存在加工工藝復雜且有腐蝕液。2008年韓國國立首爾大學利用束電極進行掩膜板陣列方孔的微細電火花加工， 但加工中束電極存在嚴重損耗。2010年英國拉夫堡大學開展微槽陣列的激光加工研究， 得到的加工表面粗糙度較大且加工精度難以控制；2015年華南理工大學通過微磨削進行 薄膜電池弱光發電的微透鏡陣列的加工，但微機械刀具存在“二次裝夾”問題且加工中易磨 損。對于模具注塑法而言，雖然該工藝具有高效、成本低的優點，但微注塑成型加工表面 易出現缺陷。以上加工方法雖然都可以實現微陣列結構的加工，但存在加工精度低、電極 磨損或表面質量差等方面的問題。因此，以上問題亟需解決。

發明內容

本發明是為了解決現有微陣列結構加工中存在“二次裝夾”、加工表面質量差，同時 微陣列結構加工刀具易損耗等問題，本發明提出了一種基于微細盤狀電極在線制備的微陣 列結構微細電解周銑加工方法。

一種基于微細盤狀電極在線制備的微陣列結構微細電解周銑加工方法，該方法包括如 下步驟：

步驟一、對盤狀電極毛坯在線進行微細電火花線切割加工，制備出微細盤狀電極；

步驟二、將制備完成的微細盤狀電極作為工具電極對待加工工件在線進行微細電解周 銑加工，從而在待加工工件的表面上加工出微陣列結構。

優選的是，步驟一中，對盤狀電極毛坯在線進行微細電火花線切割加工是在微細加工 機床的微細電極絲工位上實現；

步驟二中，將制備完成的微細盤狀電極作為工具電極對待加工工件在線進行微細電解 周銑加工是在微細加工機床的分度旋轉裝置工位上實現。

優選的是，微細加工機床包括工控機、電火花加工短路檢測系統、高頻脈沖電源、高 速主軸、機床工作平臺、電火花工作液循環系統、電火花工作液槽、微細電極絲、標準棒、伺服控制系統、電解工作液循環系統、電解工作液槽、電解加工短路檢測系統、電解電源、 Z軸伺服裝置、X/Y軸伺服裝置和分度旋轉裝置；

高速主軸、電火花工作液槽和電解工作液槽固定在機床工作平臺上；電火花工作液循 環系統用于將電火花工作液送至盤狀電極毛坯所在的加工區域，并通過電火花工作液槽回 收利用；工控機通過伺服控制系統控制X/Y軸伺服裝置運動，從而使機床工作平臺在X 軸或Y軸方向運動；

工控機還用于控制高速主軸的輸出轉速，高速主軸輸出軸通過夾頭與標準棒的一端連 接，標準棒的另一端與盤狀電極毛坯或微細盤狀電極相裝配；