[发明专利]基于静电感应给电的微细阵列电极及阵列孔的在线卧式电火花加工装置

说明书

技术领域

本发明涉及微细阵列电极及阵列孔的加工装置，具体地是一种利用静电感应给电方法加工微细阵列电极并且在线卧式加工微细阵列孔的加工装置。

技术背景

微细阵列电极及阵列孔一直是超精密和微细加工技术等领域备受关注的对象。随着人们对微小模具、微细喷嘴及生命医学传感器等微小器件需求的增加，微细阵列电极及阵列孔的加工能力也迫切需要加以提高。在微细加工领域，一般有LIGA、MEMS和微细电火花等加工方法，但是由于LIGA和MEMS昂贵的加工成本以及较为受限的加工对象，使得微细电火花加工方法成为了首选的加工方法。

一般微细电火花加工装置的电源多为传统RC张弛式脉冲电源和独立式晶体管脉冲电源等，但由于分布电容决定了最小放电能量的极限，导致了其微细加工能力存在极限，因而在微细阵列电极的加工中可能加工的微细阵列电极的最小尺寸存在极限。一般加工阵列电极的方法有电火花反拷加工和电火花线切割等，在阵列电极加工完成后，一般的方法是需要把电极拆卸下来再装夹到专用的电火花打孔装置(如微细电火花加工机床上)上进行阵列孔的加工。由于电极本身的微细结构使得电极的重新装夹很困难，二次装夹也使其位置精度难以得到保证。此外，传统的电火花加工装置为主轴立式加工，在进行阵列孔加工时，加工间隙中的放电屑不易排出，极间加工状态不好保证，放电状态不稳定，并影响了阵列孔的加工精度和加工质量。

发明内容

本发明的目的是在于克服上述现有装置的不足，从而提供了一种微细阵列电极及阵列孔的一体式在线卧式电火花加工装置。加工装置的总体思路是在微细电火花线切割机床上增加电火花卧式打孔的功能，微细阵列电极的电火花线切割加工和微细阵列孔的电火花加工都在此装置上完成，并采用基于静电感应给电的新型脉冲电源。

本发明涉及一种基于静电感应给电的微细阵列电极及阵列孔的在线卧式电火花加工装置，具体为利用静电感应给电方法在微细电火花线切割机床上加工微细阵列电极并在不需要重新安装电极的情况下直接在线卧式加工阵列孔的新型电火花加工装置。

本发明的基于静电感应给电的微细阵列电极及阵列孔的在线卧式电火花加工装置包括静电感应单极脉冲电源、专用卧式夹具、阵列电极专用夹具、精密数控工作台、机床丝架和机床电极丝，机床工作台和机床丝架分别安装固定在大理石水平基座上，阵列电极专用夹具固定在机床工作台上并与其绝缘，阵列电极专用夹具用于固定阵列电极方形棒料；阵列孔工件专用夹具固定在机床丝架前端并与其绝缘，阵列孔工件专用夹具用于固定阵列孔工件，电极丝连接在机床丝架上，用于加工阵列电极，阵列电极专用夹具在工作台的驱动下可以在机床电极丝和阵列孔工件附近作水平或垂直移动，静电感应单极脉冲电源对阵列电极及阵列孔的加工提供工作电源，静电感应单极性脉冲电源包括两个输出端子A，B，在加工阵列电极时，电极丝连接静电感应单极性脉冲电源的输出端子A，用于加工阵列电极的方形棒料连接输出端子B；在加工阵列孔时，阵列电极连接电源输出端子A，薄片工件连接输出端子B。

根据本发明，还包括为阵列电极和阵列孔的加工输送工作液的工作液油管。

根据本发明，在加工阵列电极时由专用夹具装夹阵列电极方形棒料，以实现方形阵列电极的加工；在加工阵列孔时采用专用卧式夹具装夹阵列孔工件以实现阵列孔的卧式加工。

根据本发明，机床电极丝选用直径30μm的钨丝。

根据本发明，机床工作台为压电陶瓷驱动，工作台分辨率为0.1μm。

本加工装置与现有的微细阵列电极和微细阵列孔加工装置相比具有以下优点：

(1)采用新型的静电感应给电电源，可以实现更为微细化的加工，可以实现稳定的加工，明显提高加工精度；

(2)首次实现了在微细电火花线切割机床上的微细阵列电极及阵列孔的一体加工，并采用阵列孔的在线卧式电火花加工，具有微细化加工能力强、加工稳定、精度高、可行性强、易于推广的特点；

(3)并且，电极损耗后可回到线切割加工区域进行在线实时修复，可提高阵列电极的利用率和阵列孔的加工精度；

(4)本装置的拓展性强，可集成微细电火花线切割、电火花在线卧式加工微细阵列孔、电火花卧式加工微小轴孔的加工，为微细电火花复合加工机床的开发提供了一种很好的解决方案。

附图说明

图1加工装置总体结构正视图；

图2加工装置总体结构三视图；

图3阵列电极及阵列孔加工区域三维图；

图4静电感应微细电火花线切割加工原理图；

图5a沟槽阵列加工方法示意图；

图5b方形阵列电极加工方法示意图；