专利名称：金属表面微织构群电极直写微细电解加工方法及专用设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及ー种金属表面微织构群电极直写微细电解加工方法及专用设备。
背景技术：
金属表面微细结构形貌(如微凹坑、微沟槽等)，以其优异的降低摩擦、减小磨损和提高承载能力等特性，己经被证明是改善摩擦副表面摩擦学性能的一种有效手段。随着微织构应用需求的提高，微造型技术日益发展起来。到目前为止，在金属表面加工出微织构的方法包括微细切削、超声加工、微细电火花加工、微细电解加工、LIGA技术、光刻技术、电子束刻蚀、反应离子刻蚀、表面喷丸、激光表面微造型等。微细切削加工、超声加工等存在刀具磨损，且沟槽周围存在材料隆起，需二次加エ。微细电火花加工、电子束刻蚀、反应离子刻蚀、激光加工等材料表面存在热影响区，易变形，且离子束、电子束加工设备投资较高。表面喷丸技术加工过程中有力的作用，沟槽周围存在应力，造成材料变形。LIGA技术、光刻技术等加工エ艺复杂，需要制作专门的掩模板，エ件加工周期长，设备投资高。微细电解加工由于其以离子形式对材料进行去除的特点，且加エ中无力的作用，加工后材料表面光滑、无热影响区等，可以在微细沟槽加工中得到应用。
发明内容
本发明针对目前微织构加工方法存在的投资高、エ艺方法复杂、加工周期长、存在刀具磨损的问题，提出了ー种可以采用同一工具电极加工出不同结构形状的微织构，エ艺简单，生产周期短，可控性好的金属表面微织构群电极直写微细电解加工方法及专用设备。金属表面微织构群电极直写微细电解加工方法，包括如下步骤:I)、采用排状群电极加工待加工エ件的金属表面微织构；2)、群电极在机床数控系统控制下，与待加工エ件做相对运动，在电解液流通及加エ电源接通情况下，在待加工エ件表面加工出微织构。按照本发明所述的加工方法的专用设备，其特征在于:包括机床、电解液循环装置、排状群电极、计算机和配有正极和负极的电源，所述的机床、所述的电解液循环装置以及所述的排状群电极均与所述的计算机电连接，并同时受控于所述的计算机中配置的机床数控系统；所述的排状群电极根据待加工エ件的形状选择性的安装在所述的机床的主轴或者电解液循环装置上，且所述的排状群电极与电源的负极电连接，所述的待加工エ件相应的安装在所述的电解液循环装置上或者机床的主轴上、并与电源的正极电连接；所述的电解液循环装置包括储液槽、电解槽、压カ泵、加热器和温度计，所述的压力泵的进液ロ与所述的储液槽管道连接、出液ロ通过管道与所述的电解槽连接；所述的电解槽中溢流出来的电解液重新通过管道流回所述的储液槽中，并且所述的电解槽放置在所述的机床的XY工作台上；所述的加热器和所述的温度计固定在所述的储液槽内。进ー步，所述的待加工エ件为平面结构时，所述的排状群电极安装在所述的机床的主轴，所述的待加工エ件安装在所述的电解槽中。
或者，所述的待加工エ件为圆柱状结构时，所述的排状群电极安装在所述的电解槽中，所述的待加工エ件安装在所述的机床的主轴上。进ー步，所述的压力泵出液ロ处的管道上设有过滤器。进ー步，所述的压力泵与所述的电解槽之间的管道上设有流量计和压力表。进ー步，所述的排状群电极采用机械方法、电化学加工方法或电火花加工法制备。使用时，先根据待加工エ件的外形选择排状群电极的安装位置，当待加工エ件为平面结构时，排状群电极安装在机床的主轴上，待加工エ件安装在电解槽中；当待加工エ件为圆柱状结构时，排状群电极安装在所述的电解槽中，待加工エ件安装在机床的主轴上，然后开启计算机，并相应开启计算机中配置的数控机控系统，设定好相应的參数后，将排状群电极与电源的负极相连，将待加工エ件与电源正极相连，加工开始，通过调整机床数控系统控制调节排状群电极与待加工エ件之间的加工间隙，并且在电源接通状态下，电解反应开始进行，同时在待加工エ件表面加工出微织构。本发明的有益效果是:实现简单形状电极加工复杂结构的微织构，不必制作掩模板，使加工周期大为缩短，提高了加工效率；采用电解加工方法，可避免加工后エ件表面存在的变形及“二次加工”，エ件加工质量较好，并避免目前加工方法所存在的刀具磨损、设备投资高、エ艺复杂等不足。
图1是本发明的装置图(待加工エ件为平面结构)。图2是本发明的装置图(待加工エ件为圆柱状结构，箭头代表主轴的旋转方向和运动方向)。图3是本发明可加工的平面微织构结构图。图4是本发明可加工的曲面微织构结构图。
具体实施例方式
下面结合附图进ー步说明本发明參照附图:实施例1金属表面微织构群电极直写微细电解加工方法，包括如下步骤:I)、采用排状群电极加工待加工エ件的金属表面微织构；2)、排状群电极在机床数控系统控制下，与待加工エ件做相对运动，在电解液流通及加工电源接通情况下，在待加工エ件表面加工出微织构。实施例2按照实施例1的加工方法的专用设备，包括机床1、电解液循环装置2、排状群电极3、计算机4和配有正极和负极的电源，所述的机床1、所述的电解液循环装置2以及所述的排状群电极3均与所述的计算机4电连接，并同时受控于所述的计算机4中配置的机床数控系统；所述的排状群电极3根据待加工エ件5的形状选择性的安装在所述的机床I的主轴11或者电解液循环装置2上，且所述的排状群电极3与电源的负极电连接，所述的待加工エ件5相应的安装在所述的电解液循环装置2上或者机床I的主轴11上、并与电源的正极电连接；所述的电解液循环装置2包括储液槽21、电解槽22、压カ泵23、加热器24和温度计25，所述的压力泵23的进液口与所述的储液槽21管道连接、出液口通过管道与所述的电解槽22连接；所述的电解槽22中溢流出来的电解液重新通过管道流回所述的储液槽21中，并且所述的电解槽22固定在所述的机床I的XY工作台12上；所述的加热器24和所述的温度计25放置在所述的储液槽21内。进一步，所述的待加工工件5为平面结构，所述的排状群电极3安装在所述的机床I的主轴11，所述的待加工工件5安装在所述的电解槽22中。进一步，所述的压力泵23出液口处的管道上设有过滤器26。进一步，所述的压力泵23与所述的电解槽22之间的管道上设有流量计27和压力表28。进一步，所述的排状群电极3采用机械方法、电化学加工方法或电火花加工法制备。待加工工件5为平面结构，此时，排状群电极3安装在机床I的主轴11上，待加工工件5安装在电解槽22中，然后开启计算机4，并相应开启计算机4中配置的数控机控系统，设定好相应的参数后，将排状群电极3与电源的负极相连，将待加工工件5与电源正极相连，加工开始，通过调整机床数控系统控制调节排状群电极3与待加工工件5之间的加工间隙，并且在电源接通状态下，电解反应开始进行，同时在待加工工件5表面加工出微织构。实施例3本实施例与实施例2的不同之处在于:待加工工件5为圆柱状结构，排状群电极3安装在所述的电解槽22中，待加工工件5安装在机床I的主轴11上，其余结构和实施方式与实施例1相同。待加工工件5为圆柱状结构，此时，排状群电极3安装在电解槽22中，待加工工件5安装在机床I的主轴11上，然后开启计算机4，并相应开启计算机4中配置的数控机控系统，设定好相应的参数后，将排状群电极3与电源的负极相连，将待加工工件5与电源正极相连，加工开始，通过调整机床数控系统控制待加工工件5随机床I的主轴11作旋转及Z方向运动，排状群电极3夹持于电解槽22内，XY工作台12带动排状群电极3，并且在电源接通状态下，电解反应开始进行，在待加工工件5表面加工出微织构。本说明书实施例所述的内容仅仅是对发明构思的实现形式的列举，本发明的保护范围不应当被视为仅限于实施例所陈述的具体形式，本发明的保护范围也及于本领域技术人员根据本发明构思所能够想到的等同技术手段。
权利要求
1.金属表面微织构群电极直写微细电解加工方法，包括如下步骤: 1)、采用排状群电极加工エ件的金属表面微织构； 2)、群电极在机床数控系统控制下，与エ件做相对运动，在电解液流通及加工电源接通情况下，在エ件表面加工出微织构。
2.如权利要求1所述的加工方法的专用设备，其特征在于:包括机床、电解液循环装置、排状群电极、计算机和配有正极和负极的电源，所述的机床、所述的电解液循环装置以及所述的排状群电极均与所述的计算机电连接，并同时受控于所述的计算机中配置的机床数控系统；所述的排状群电极根据待加工エ件的形状选择性的安装在所述的机床的主轴或者电解液循环装置上，且所述的排状群电极与电源的负极电连接，所述的待加工エ件相应的安装在所述的电解液循环装置上或者机床的主轴上、并与电源的正极电连接； 所述的电解液循环装置包括储液槽、电解槽、压カ泵、加热器和温度计，所述的压カ泵的进液ロ与所述的储液槽管道连接、出液ロ通过管道与所述的电解槽连接；所述的电解槽中溢流出来的电解液重新通过管道流回所述的储液槽中，并且所述的电解槽放置在所述的机床的XY工作台上；所述的加热器和所述的温度计固定在所述的储液槽内。
3.如权利要求2所述的专用设备，其特征在于:所述的待加工エ件为平面结构时，所述的排状群电极安装在所述的机床的主轴，所述的待加工エ件安装在所述的电解槽中。
4.如权利要求2所述的专用设备，其特征在于:所述的待加工エ件为圆柱状结构时，所述的排状群电极安装在所述的电解槽中，所述的待加工エ件安装在所述的机床的主轴上。
5.如权利要求3或权利要求4所述的专用设备，其特征在于:所述的压カ泵出液ロ处的管道上设有过滤器。
6.如权利要求5所述的专用设备，其特征在于:所述的压力泵与所述的电解槽之间的管道上设有流量计和压力表。
7.如权利要求2所述的专用设备，其特征在于:所述的排状群电极采用机械方法、电化学加工方法或电火花加工法制备。
全文摘要
金属表面微织构群电极直写微细电解加工方法及专用设备，其中所述的加工方法包括如下步骤1)采用排状群电极加工待加工工件的金属表面微织构；2)群电极在机床数控系统控制下，与待加工件做相对运动，在电解液流通及加工电源接通情况下，在待加工工件表面加工出微织构；按照所述的方法的专用设备，包括机床、电解液循环装置、排状群电极、计算机和配有正极和负极的电源，所述的机床、所述的电解液循环装置以及所述的排状群电极均与所述的计算机电连接，并同时受控于所述的计算机中配置的机床数控系统。本发明的有益效果是简单形状电极即可加工复杂微织结构，不必制作掩模板，加工周期短、效率高；避免工件表面变形及“二次加工”，质量好。
文档编号B23H3/00GK103111696SQ201210593819
公开日2013年5月22日 申请日期2012年12月31日 优先权日2012年12月31日
发明者王明环, 彭伟, 章巧芳 申请人:浙江工业大学