[发明专利]微细电火花加工用复合电极

说明书

技术领域

本发明属于特种加工和微细加工技术领域，涉及一种特种加工用复合电极，尤其涉及到微细电火花深孔和三维铣削加工用的复合电极。

背景技术

随着工业微细化和精密化的发展，微型深孔和微型三维结构的加工成为高技术含量的发展方向，比如打印机喷墨孔、发动机喷油嘴以及MESM中的微喷、微泵等微细结构。这类微细结构采用精密机械加工工艺存在加工精度难保证、加工效率低下、复杂形状加工困难等缺点；在特种加工中，电子束和离子束加工需要在真空条件下进行，在实际应用中有局限性；激光加工的形状精度和表面光洁度通常较差；LIGA加工需要同步光源，且价格昂贵等，微细电火花加工过程中因无接触应力、只要控制电极的尺寸就能实现相应的形状加工要求，受到国内外广泛重视。现在国内外工业和科研领域普遍使用的是用均匀材料在线制作或者成形电极，从电火花加工的放电机理可知电极损耗不可避免，尤其是由于尖端容易放电的原因在电极端面边缘位置的损耗更为严重；持续的放电加工导致电极形状发生很大变化，最终被加工工件失去精度；特别是在微细电火花三维铣削加工中，由于电极损耗，实际加工形状跟理想的形状相差很大。即便用高硬度、高熔点材料制作电极能在一定程度上改善电极损耗，但不能从根本上克服均匀材料所带来的缺陷。

现公开如下三类专利技术和方法：

第一，如专利文献1、4所述，其电极截面为非圆形，相当于在电极与工件之间的放电间隙增加了导液排屑空间，使得加工稳定性好，因此被加工孔结构的锥度小、精度高。

第二，如专利文献2、3，采用计算机控制模块来检测电极体积损耗率并根据实际情况调整电极三维运动轨迹来补偿电极损耗，以及学术论文1、2所采用定量补偿、分层补偿、提出均匀损耗等在电极长度方向上的补偿方法，均在实验中得到较明显的改进效果。

第三，如专利文献5是在线切割用电极的表面涂银来实现高的导电以及导热性能，以提高工件切割质量。

专利文献1：(中国)公开号CN2363821

专利文献2：(美国)公开号US5354961

专利文献3：(美国)公开号US4345131

专利文献4：(中国)公开号CN101108433

专利文献5：(中国)公开号CN1060805

学术论文1：赵万生，李志勇，王振龙等.微三维结构电火花铣削关键技术研究.微细加工技术，2003(3)：49-55.

学术论文2：Z.Y.Yu，T.Masuzawa，M.Fujino.Micro-EDM forThree-Dimensional Cavities-Development of Uniform Wear Method.CIRP Annals-Manufacturing Technology，1998，47(1)：169-172

专利文献1～5所述的技术和方法从本质上讲还是均匀材料电极，在电极棱边等电场集中部位的损耗没有得到改善。只不过专利文献1～4所述的技术因为排屑方便或者跟其他加工方法复合使得加工质量有所提高；但，专利文献1、4所述电极结构的复杂性决定了其在加工微细尺寸的结构时电极制造的难度。

另外专利文献2、3以及学术论文1、2因电极损耗速度受工件、电极材料，工艺参数以及放电状态的变化而变化，所以，如何把损耗状态实时反馈到加工控制系统中并对电极补偿是该技术的难点，而且上述方法只考虑到电极长度的补偿没有考虑电极形状的变化。

专利文献5所应用的领域是电火花线切割加工中，其目的是保证电极侧面良好的导电性能，从原理上讲，其本质不是利用材料之间的耐电蚀性能差异而是利用高导电性能来改善加工质量的，并且，银的熔点不到1000摄氏度，该技术应用到微细电火花加工中反而加大了电极形状的变化。

发明内容

本发明的目的是提供一种微细电火花加工用复合电极，该复合电极的侧面和端面边缘具有高抗电蚀特性，在电火花加工过程中实现电极端面均匀损耗的效果。

本发明的技术方案是借助电化学沉积工艺在电极基体上沉积一层含有难熔颗粒的材料，主要包括：在微细电火花加工机床上在线制作电极或装卡已经准备好的电极作为电极基体；配置实施除油、浸蚀以及电化学沉积等工艺所用的工作液；对电极基体、对应阴极以及添加颗粒表面进行除油、浸蚀、活化等必要的电化学沉积前技术处理；在电极基体表面上电化学沉积一层厚度为微米级的复合材料；去除电极端面沉积材料层，得到所需要的复合电极。