[發明專利]一種激光與電解液復合加工方法及其加工裝置

在審

• 申請號: 201911134964.4
• 申請日: 2019-11-19
• 公開（公告）號: CN112823992A
• 公開（公告）日: 2021-05-21
• 發明（設計）人: 王玉峰;張文武
• 申請（專利權）人: 中國科學院寧波材料技術與工程研究所
• 主分類號: B23H5/00
• 分類號: B23H5/00;B23K26/14;B23K26/142;B23K26/146;B23K26/70
• 代理公司: 北京元周律知識產權代理有限公司 11540
• 代理人: 校麗麗

本發明公開了一種激光與電解液復合加工方法及其加工裝置，屬于微細、精密復合加工領域，能夠解決現有激光電解復合加工技術對于涂覆絕緣涂層的工件加工過程中存在工藝復雜，加工效率較低的問題。所述方法包括：將工件和管狀電極分別與電源的正極和負極連接；將激光束和電解液耦合通過管狀電極的中心孔傳輸至工件的加工區域，以打穿加工區域的絕緣涂層，使得工件和管狀電極通過電解液形成導電通路；控制管狀電極向加工區域進給，以得到目標結構。本發明用于涂覆絕緣涂層的工件的加工。

技術領域

本發明涉及一種激光與電解液復合加工方法及其加工裝置，屬于微細、精密復合加工領域。

背景技術

近年來，隨著先進制造技術的發展，新的加工工藝被不斷開發出來。激光加工技術利用激光束為主要工具，通過光與材料的光熱效應或光化學效應實現工件材料的去除加工，具有能量密度高、分辨率高和加工效率高等優勢。電解加工技術基于電化學陽極溶解原理去除工件材料，是一種非接觸式加工方式，具有加工表面無殘余應力和微裂紋、無飛邊毛刺等優點。為綜合利用激光加工和電解加工的優勢，提出了激光電解復合加工技術。

現有的激光電解復合加工技術整合了激光加工高效率和電解加工質量好的優點，可實現微小結構的高質量高效加工，加工的工件無重熔層、無微裂紋、表面完整性好，但在涂覆絕緣涂層的工件的加工過程中，由于絕緣涂層不導電導致激光與電解兩個工藝過程需要分開進行，因此對于涂覆絕緣涂層的工件的加工，現有的激光電解復合加工技術存在工藝復雜，加工效率較低的缺陷。

發明內容

本發明提供了一種激光與電解液復合加工方法及其加工裝置，能夠解決現有激光電解液復合加工技術在加工涂覆絕緣涂層的工件時，加工工藝復雜，加工效率較低的問題。

本發明提供了一種激光與電解液復合加工方法，用于在具有絕緣涂層的工件上加工目標結構，所述方法包括：將工件和管狀電極分別與電源的正極和負極連接；將激光束和電解液耦合通過所述管狀電極的中心孔傳輸至所述工件的加工區域，以打穿所述加工區域的絕緣涂層，使得所述工件和所述管狀電極通過所述電解液形成導電通路；控制所述管狀電極向所述加工區域進給，以得到所述目標結構。

可選的，控制所述管狀電極向所述加工區域進給，以得到所述目標結構具體包括：控制所述管狀電極向所述加工區域進給，并檢測所述導電通路中的電流；確定所述導電通路中當前時刻的電流小于上一時刻的電流時，關閉所述激光束；控制所述管狀電極繼續向所述加工區域進給，當所述導電通路中的電流減小至第一特定值時，關閉所述電源，得到所述目標結構。

可選的，控制所述管狀電極向所述加工區域進給，以得到所述目標結構具體包括：控制所述管狀電極向所述加工區域進給，并檢測所述管狀電極內的電解液壓力；確定所述管狀電極內當前時刻的電解液壓力小于上一時刻的電解液壓力時，關閉所述激光束；控制所述管狀電極繼續向所述加工區域進給，當所述管狀電極內的電解液壓力減小至第二特定值時，關閉所述電源，得到所述目標結構。

可選的，所述管狀電極包括環形的導電層、設置在所述導電層外側的絕緣涂層、以及設置在所述導電層內側的約束層；所述約束層的光學折射率小于所述電解液的光學折射率；所述電解液通過所述約束層內側傳輸至所述加工區域；所述激光束通過在約束層/電解液界面發生全反射而傳輸至所述加工區域。

可選的，所述導電層為金屬毛細管。

可選的，所述約束層的制作材料為聚四氟乙烯。

本發明還提供了一種激光與電解液復合加工裝置，用于具有絕緣涂層的工件上加工目標結構，所述裝置包括：激光模塊、電解模塊、以及與所述激光模塊和所述電解模塊均連接的控制模塊；所述電解模塊包括電源、管狀電極和電解液；所述工件和所述管狀電極分別與所述電源的正極和負極連接；所述電解液和所述激光模塊發出的激光束耦合通過所述管狀電極的中心孔傳輸至所述工件的加工區域，以打穿所述加工區域的絕緣涂層，使得所述工件和所述管狀電極通過所述電解液形成導電通路；所述控制模塊用于控制所述管狀電極向所述加工區域進給，以得到所述目標結構。