一种微细工具电极的制备方法与流程

本发明涉及电解加工领域，特别是涉及一种微细工具电极的制备方法。

背景技术：

微型化产品由于体积小、质量轻、耗能低等优点，对仪器仪表、生物工程、医疗等领域的发展产生重大影响，成为研究的热点问题之一。微细加工是产品微型化的支撑技术，而微细工具是实现微细加工的必要条件之一，它直接影响着微细加工的加工精度、最小加工尺寸和加工稳定性。

电解磨削复合加工是近年来应用比较广泛的一种放电复合加工方法，该技术是在传统磨削机床基础上增加电解加工电源，通过在磨轮和工件间加载加工电压，同时配合磨削层喷射的电解液，这样不仅可以通过磨轮磨削去除材料，也可以在磨轮和工件间形成电解加工去除材料。然而该技术主要是以磨轮磨削去除工件材料为主，电解加工辅助去除材料为辅，加工效率较低，与传统磨削加工相比其加工效率提高不显著。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种微细工具电极的制备方法，达到提高微细工具电极的制备效率的技术效果。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种微细工具电极的制备方法，所述方法包括：

将待加工棒状电极夹在电主轴上，调整所述待加工棒状电极为垂直状态，并通过螺母锁紧所述待加工棒状电极；

将块电极固定在支撑板上，并将所述支撑板固定在电解池内；

按照预设的初始加工间隙调整所述块电极与所述待加工棒状电极的距离；

将所述待加工棒状电极与加工电源的正极连接，将所述块电极与所述加工电源的负极连接；

开启电解液循环系统，使电解液浸没所述块电极和所述待加工棒状电极的待加工区；

接通所述加工电源，启动工控机的控制程序，完成所述微细工具电极的加工。

可选的，所述将待加工棒状电极夹在电主轴上，调整所述待加工棒状电极为垂直状态，并通过螺母锁紧所述待加工棒状电极具体包括：

将所述待加工棒状电极的一端夹在所述电主轴上；

使所述待加工棒状电极的另一端分别穿过夹具的上下两个臂杆；

固定所述夹具于连杆上；

利用垂直校正器调校所述待加工棒状电极，使所述待加工棒状电极呈垂直状态；

通过螺母将所述待加工棒状电极与所述电主轴锁紧。

可选的，所述按照预设的初始加工间隙调整所述块电极与所述待加工棒状电极的距离具体包括：

先通过目视调整所述块电极与所述待加工棒状电极的加工间隙；

利用对刀器进一步对刀使所述块电极与所述待加工棒状电极的加工间隙为所述初始加工间隙。

可选的，所述开启电解液循环系统，使电解液浸没所述块电极和所述待加工棒状电极的待加工区具体包括：

打开微型潜水泵，使所述电解液循环系统开始循环所述电解液；

根据所述电解池内的所述电解液的容量，调节流量阀，使所述电解液浸没所述块电极和所述待加工棒状电极的待加工区。

可选的，在所述接通所述加工电源，启动工控机的控制程序，完成所述微细工具电极的加工之前，还包括：

设置所述控制程序，控制所述块电极与所述待加工棒状电极的相对运动。

可选的，所述控制程序包括：

按照预设的所述初始加工间隙调整所述块电极与所述待加工棒状电极的距离；

控制所述待加工棒状电极同时做沿竖直方向的上下往复运动和以所述电主轴的中轴线为轴心的旋转运动；

控制所述块电极做沿垂直于所述电主轴的中轴线的直线方向的进给运动。

可选的，所述上下往复运动的速度曲线为梯形曲线，实现加工不同形状的工具电极。

可选的，所述控制程序包括：

按照预设的所述初始加工间隙调整所述块电极与所述待加工棒状电极的距离；

控制所述待加工棒状电极做沿竖直方向上的所述上下往复运动；

控制所述块电极做沿垂直于所述电主轴的中轴线的直线方向的进给运动。

可选的，所述控制程序包括：

按照预设的所述初始加工间隙调整所述块电极与所述待加工棒状电极的距离；

控制所述待加工棒状电极同时做沿竖直方向的所述上下往复运动和以所述电主轴的中轴线为轴心的旋转运动，所述上下往复运动的速度曲线为正弦曲线；

控制所述块电极做沿垂直于所述电主轴的中轴线的直线方向的进给运动。

根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：本发明以待加工棒状电极为阳极，以块电极为阴极，根据电化学阳极溶解原理，调节块电极与加工棒状电极的相对运动，以制备不同的形状的微细工具电极。本发明保证电解液浸没块电极和待加工棒状电极的待加工区，实现完全电解加工，并且采用一定厚度的块电极作为阴极，增大了电解反应区域，有利于提高阳极的蚀除率，提高微细工具电极的制备效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例1提供的微细工具电极的制备方法的装置图；

图2为本发明实施例1提供的微细工具电极的制备方法的流程图；

图3为本发明实施例1提供的圆柱电极的制备过程的示意图；

图4为本发明实施例2提供的削边电极的制备过程的示意图；

图5为本发明实施例3提供的探针电极的制备过程的示意图；

图6为本发明提供的上下往复运动的速度曲线图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的目的是提供一种微细工具电极的制备方法，根据电化学原理实现完全电解加工，并采用一定厚度的块电极作为阴极，增大了电解反应区域，有利于提高阳极的蚀除率，提高微细工具电极的制备效率。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

实施例1

如图1所示，本实施例提供的微细工具电极的制备装置包括：基座平台1和竖直固定于基座平台1一端的立柱4；在立柱4上设置沿竖直方向上做上下往复运动的运动轴10，连杆11的一端固定在运动轴10的中间位置，连杆11的另一端安装电主轴12，连杆11的下表面固定夹具9，夹具9具有上下两个臂杆，电主轴12和夹具9用于固定待加工棒状电极8；在基座平台1上设置带动块电极7沿垂直于电主轴12的中轴线的直线方向的进给运动的运动轴2，在运动轴2的上方设置运动轴3，运动轴3的运动方向为垂直于进给运动的方向，运动轴3的上表面固定电解池5，块电极7固定在支撑板6上，支撑板6固定在电解池5内；电解池5通过管道与电解液箱18连通，位于电解液箱18内部的微型潜水泵19为电解液的循环提供动力，电解液循环管道之间设置流量阀，便于控制电解池5中的电解液容量；

所述微细工具电极的制备装置还包括：工控机16和加工电源15；工控机16与运动控制卡14连接，用于控制运动轴10的运动方式，工控机16还与变频器13连接，用于调节电主轴12的运行速度；加工电源15的正极与待加工棒状电极8连接，加工电源15的负极与块电极7连接。

如图2所示，本实施例提供的微细工具电极的制备方法包括：

步骤101：将待加工棒状电极8夹在电主轴12上，调整待加工棒状电极8为垂直状态，并通过螺母锁紧待加工棒状电极8。

在本实施例中，具体采用以下步骤实现待加工棒状电极8的锁紧：

将待加工棒状电极8的一端夹在电主轴12上；

使待加工棒状电极8的另一端分别穿过夹具9的上下两个臂杆；

固定夹具9于连杆11上；

利用垂直校正器调校待加工棒状电极8，使待加工棒状电极8呈垂直状态；

通过螺母将待加工棒状电极8与电主轴12锁紧。

待加工棒状电极8通过夹具9和螺母牢固地固定在电主轴12的下端，能够避免在加工过程中因移位带引起的误差。

步骤102：将块电极7固定在支撑板6上，并将支撑板6固定在电解池5内。

步骤103：按照预设的初始加工间隙调整块电极7与待加工棒状电极8的距离。

在本实施例中，具体采用以下步骤实现调整块电极7与待加工棒状电极8的距离：

先通过目视调整块电极7与待加工棒状电极8的加工间隙；

利用对刀器进一步对刀使块电极7与待加工棒状电极8的加工间隙为所述初始加工间隙。

步骤104：将待加工棒状电极8与加工电源15的正极连接，将块电极7与加工电源15的负极连接。

步骤105：开启电解液循环系统，使电解液浸没所述块电极和所述待加工棒状电极的待加工区。

在本实施例中，具体采用以下步骤开启电解液循环系统：

打开微型潜水泵19，使电解液循环系统开始循环电解液；

根据电解池5内的电解液的容量，调节流量阀17，使电解液浸没块电极7和待加工棒状电极8的待加工区。

步骤106：接通所述加工电源，启动工控机的控制程序，完成所述微细工具电极的加工。

在步骤106之前还包括：设置控制程序，控制块电极6与待加工棒状电极7的相对运动，根据控制程序的具体设定，可以实现制备不同形状的工具电极。

如图3所示，图3(a)为加工棒状电极的三维示意图，图3(b)为加工棒状电极的平面示意图，图3(c)为加工棒状电极的断面图。

加工圆柱电极23的控制程序包括：

按照预设的初始加工间隙调整所述块电极7与待加工棒状电极8的距离；

控制待加工棒状电极8同时做沿竖直方向的上下往复运动和以电主轴12的中轴线为轴心的旋转运动；

控制块电极7做沿垂直于电主轴12的中轴线的直线方向的进给运动。

按照控制程序在待加工棒状电极8上电解切削一定的宽度，完成一个微细圆柱电极23的加工。

如图6(a)所示，当待加工棒状电极8沿竖直方向的上下往复运动的速度曲线为梯形曲线时，使得待加工棒状电极8上不同位置发生电化学反应的时间不同，对待加工棒状电极8的饰除量也不同，能够实现加工不同形状的微细工具电极。

实施例2

如图4所示，图4(a)为加工棒状电极的三维示意图，图4(b)为加工棒状电极的平面示意图，图4(c)为加工棒状电极的断面图。

加工削边电极24的控制程序包括：

按照预设的初始加工间隙调整所述块电极7与待加工棒状电极8的距离；

控制待加工棒状电极8做沿竖直方向上的上下往复运动；

控制块电极7做沿垂直于电主轴12的中轴线的直线方向的进给运动。

按照控制程序在待加工棒状电极8上电解切削一定的宽度，完成一个微细削边电极23的加工。

实施例3

图5为电解制备探针电极过程的示意图，加工探针电极21和探针电极22的控制程序包括：

按照预设的初始加工间隙调整所述块电极7与待加工棒状电极8的距离；

控制待加工棒状电极8同时做沿竖直方向的上下往复运动和以电主轴12的中轴线为轴心的旋转运动，如图6(b)所示，待加工棒状电极8做上下往复运动的速度曲线为正弦曲线；

控制块电极7做沿垂直于电主轴12的中轴线的直线方向的进给运动。

由于待加工棒状电极8在运动上极限和下极限位置时速度很慢，待加工棒状电极8被去除的部分多，而在中间位置速度快，加工时间短，待加工棒状电极8被去除的部分少，最终，在上极限和下极限运动位置蚀断，形成下微细探针电极21和上微细探针电极22。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。