[发明专利]双微尺度线电极装置及电解加工复杂结构零件方法

说明书

本发明涉及的双微尺度线电极装置及电解加工复杂结构零件方法，属于精密、微细电化学制造技术领域。本装置中精密伺服电机通过其内部的左旋丝杠和右旋丝杠驱动双微尺度线电极同步相向或同步反向精密移动，微数控转轴带动双微尺度线电极进行同步或各自独立的角度旋转，在超精密三维移动平台、超精密转轴、精密伺服电机各自独立的先后精密运动或同步联动下，可实现双微尺度线电极的多样化轨迹运动，进行复杂微细结构零件的加工制造。

技术领域

本发明涉及的双微尺度线电极装置及电解加工复杂结构零件方法，属于精密、微细电化学制造技术领域。

背景技术

在航空航天、精密仪器、微型机器人、微机电系统、微电子技术及微型传感器等精密制造领域中，具有各种轮廓型面的金属结构得到了广泛的应用，这些零件的特点是特征平面与基准面呈倾斜角度分布、截面形状多样，深宽比大, 一般采用高Z元素重金属、钛合金、硬质合金等难加工材料进行加工。然而，由于这些材料的导热系数低、高温、高强度使得传统的数控铣削、电火花加工等很难到达理想的加工要求，对现有技术提出了很大的挑战。

线电极微细电解加工技术以微尺度的金属丝作为工具电极，通过对金属线电极或者工件运动轨迹的数字控制，实现具有微缝、微槽、大深宽比等金属微结构的加工，且具有加工表面质量好，无裂纹毛刺，无热影响区，工具电极不损耗，加工材料广等优点，特别适合难加工材料的精密加工制造。

在国内，南京航空航天大学对线电极微细电解加工技术进行了全面而系统的研究，建立了加工模型，研制了各种试验系统，并开展了大量的工艺试验研究，在多种金属基体上制备出了微尖角结构、微方螺旋结构、微槽结构、微凸轮结构、微悬臂结构、微齿轮结构等金属结构，但是这些结构都是二维平面轮廓结构。当采用单根线电极进行加工时，行程过长，由于加工速度的限制，加工效率大大降低，当走丝轨迹复杂时，容易产生加工结构的尺寸精度误差，无法实现变截面对称型复杂结构的一次精密加工成型。而采用群线电极电解加工，仅仅适用于群缝、群孔等结构加工，而且群线电极中各个线电极之间的位置误差难以精确控制，加工过程中，各个线电极之间位置固定，限制了加工的灵活性，无法实现具有复杂截面的零部件结构加工成型。

因此，需要提出一种新的加工装置和方法，实现具有不同的不规则截面结构加工，扩大线电极电解加工的加工应用范围。

发明内容

本发明的目的在于提供一种加工过程中线电极相对位置精确可控、倾斜角度灵活多变的双微尺度线电极装置及电解加工复杂结构零件方法。

一种双微尺度线电极装置，其特征在于：包括机体、精密伺服电机、丝杆、线电极夹具、超精密转轴；机体通过轴承安装有左旋丝杆和右旋丝杆；左旋丝杆的一端和右旋丝杆的一端分别与一个精密伺服电机相连；左旋丝杆和右旋丝杆均安装有滑块组件及线电极夹具；其中线电极夹具通过超精密转轴与滑块组件相接，线电极夹具上安装线电极。

双微尺度线电极装置电解加工复杂结构零件的方法，其特征在于包括以下过程：

（1）、将双微尺度线电极装置通过转向连接板安装在超精密三维移动平台上，在工控机中根据加工对象实际尺寸轮廓，结合微尺度线电极的具体尺寸、电解加工时的加工间隙，进行加工轨迹设定.

（2）、通过控制软件及运动控制卡驱动超精密三维移动平台、超精密转轴、精密伺服电机各自独立的先后精密运动或同步联动，实现复杂结构零件的精确尺寸控制；

（3）、利用控制软件将双微尺度线电极同时旋转至垂直于工件位置固定后，精密三维移动平台控制线电极向前进给，两个精密伺服电机控制线电极的同步相向或同步反向精密移动，实现恒截面对称型结构、变截面对称型结构加工；

（4）、利用控制软件将双微尺度线电极同时平行旋转特定倾斜角度固定，或者使一根线电极垂直工件或水平另一根线电极旋转至特定倾斜角度固定后，精密三维移动平台控制线电极向前进给，精密伺服电机控制线电极的同步相向或反向精密移动，实现倾斜型恒截面对称型结构加工。