[實用新型]納秒脈沖電化學微細加工裝置

有效

• 申請號: 201820689261.2
• 申請日: 2018-05-09
• 公開（公告）號: CN208162800U
• 公開（公告）日: 2018-11-30
• 發明（設計）人: 李漫漫;葛紅宇;顧佳鈺;陳康;俞耀;杜擁璐;張建華
• 申請（專利權）人: 南京工程學院
• 主分類號: B23H3/00
• 分類號: B23H3/00;B23H3/02;B23H11/00
• 代理公司: 北京科億知識產權代理事務所(普通合伙) 11350
• 代理人: 湯東鳳

一種納秒脈沖電化學微細加工裝置，包括加工平臺基座、電解液槽、工件夾持機構、電極夾持機構、電源、控制電路和工件/電極相對位置調整機構；所述工件夾持機構在電解液槽內，電極夾持機構在工件夾持機構的上方。所述工件/電極相對位置調整機構包括大位移的宏運動機構和微量位移的微運動機構；宏運動機構包括X向運動機構、Y向運動機構和Z向運動機構；微運動機構的運動方向為Z’向；微運動機構包括壓電致動器；壓電致動器的主體豎直固定于Z向運動機構；電極夾持機構連接在壓電致動器上；X向運動機構固定在加工平臺基座上；Y向運動機構固定在X向運動機構上，隨之作X向運動；電解液槽固定在Y向運動機構上，隨之作Y向運動；Z向運動機構固定在加工平臺基座上。

技術領域

本實用新型屬于微細加工技術領域，具體是一種納秒脈沖電化學微細加工裝置。

背景技術

現有技術中，電解加工是電化學微細加工的一個分類。電解加工是利用陽極溶解的電化學反應對金屬材料進行去除的加工方式。在工具陰極與工件陽極之間間隙最小的地方，電流密度最大，工件陽極在此處溶解得最快，電解產物被電解液沖走，直至工件表面形成所需的形狀。

在微細加工過程中，提高工具電極與工件之間的脈沖信號的脈寬等級至納秒級有助于提高加工精度。但是，現有技術中工具電極/工件之間位移動作執行機構的精度等級還不能最優化地達到精度要求，這與電機、傳動機構等機械精度的技術局限性有關，短期內難以解決。尤其是工具電極/工件之間的間距控制尤為重要，如果間距控制不當會造成短路等故障，損壞設備和工件。

發明內容

為了解決上述問題，本實用新型提出一種納秒脈沖電化學微細加工裝置，包括加工平臺基座、電解液槽、工件夾持機構、電極夾持機構、電源、控制電路和工件/電極相對位置調整機構；電源為本加工裝置的用電部分提供電源；所述工件夾持機構在電解液槽內，電極夾持機構在工件夾持機構的上方。所述工件/電極相對位置調整機構包括：大位移的宏運動機構和微量位移的微運動機構；

大位移的宏運動機構包括X向運動機構、Y向運動機構和Z向運動機構，X向、Y向和Z向與三維坐標系xyz的X、Y和Z軸方向對應；X向、Y向和Z向運動機構的驅動裝置都是交流伺服電機，分別設為X電機、Y電機和Z電機；

微量位移的微運動機構的運動方向為Z’向，Z’向與三維坐標系xyz的Z軸方向對應；微運動機構包括壓電致動器；壓電致動器的主體豎直固定于Z向運動機構，且隨之作Z向運動；電極夾持機構連接在壓電致動器上，且隨之作Z’向運動；

壓電致動器、X電機、Y電機和Z電機的控制輸入端分別通過驅動電路連接控制電路的相應控制信號輸出端；

所述X向運動機構固定在加工平臺基座上；Y向運動機構固定在X向運動機構上，隨之作X向運動；電解液槽固定在Y向運動機構上，隨之作Y向運動；Z向運動機構固定在加工平臺基座上。

所述X向運動機構、Y向運動機構和Z向運動機構都是由交流伺服電機驅動滾軸絲杠-螺母機構構成的滑臺，分別是X向、Y向和Z向運動滑臺。

所述X向運動滑臺的滑動路徑上布設有用于測量和反饋X向運動位移的光柵傳感器；

所述Y向運動滑臺的滑動路徑上布設有用于測量和反饋Y向運動位移的光柵傳感器；

所述Z向運動滑臺的滑動路徑上布設有用于測量和反饋Z向運動位移的光柵傳感器；

各個光柵傳感器的信號輸出端連接控制電路的反饋信號輸入端。

實現Z’向運動的壓電致動器一端固定在Z向運動機構上，電極夾持機構固定在壓電致動器另一端上；

所述壓電致動器的驅動電路包括依次連接的D/A轉換電路和電壓放大電路，電壓放大電路的輸出端連接壓電致動器的功放輸入端；D/A轉換電路的輸入端連接控制電路的相應信號輸出端；