[发明专利]一种空间曲线微细电解加工平台

说明书

本发明公开了一种空间曲线微细电解加工平台。该加工平台包括大理石基座、XY轴位移台、Z轴升降台、旋转主轴、主轴导电装置、电解加工槽、循环冲液系统、显微镜模块、控制系统、脉冲电源、加工过程监测系统。该平台的电极工具接脉冲电源负极，工件接脉冲电源正极，电解加工过程中，循环冲液系统将电解液以一定速度输送在电极工具与工件的加工间隙中，旋转主轴带动电极工具高速旋转，用显微镜和加工过程监测系统进行对刀和观察加工情况，通过三个方向上的高精度位移实现加工。利用本微细电解加工平台进行加工，能够有效减少电解加工过程中的杂散腐蚀，可实现直槽、环槽、微线齿轮等微结构的微细电解加工，并且能够达到微米甚至亚微米级别加工精度。

技术领域

本发明涉及一种空间曲线微细电解加工平台，属于电化学加工领域。

背景技术

微细电解加工是基于电化学反应使阳极工件发生溶解以加工微结构的一种加工方式。微细电解加工适用于任何导电材料的高精度加工，加工电极工具无损耗，被加工工件物理化学性能良好，加工精度高；可以加工特殊几何形状和复杂表面轮廓的零件，易于实现加工过程自动化和智能化控制。

线齿轮是根据空间共轭曲线啮合原理而设计的一类齿轮。线齿轮传动的本质是一对空间共轭曲线终始保持点接触状态的连续啮合过程，由于线齿的理论齿形是“线”，所以理论上线齿轮的尺度可以做到无限小，易于微小化和纳米化。

采用激光烧蚀加工的微线齿轮，存在热变形、表面重铸层及飞溅颗粒等缺陷，因此，需要设计一种能够加工出足够精度微线齿轮的微细电解加工平台。

发明内容

针对目前微线齿轮的高精密制造难题，本发明提供一种空间曲线微细电解加工平台，能够通过控制电极工具与加工工件的三维移动，加工出高精密的空间曲线结构微三维形貌。

为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种空间曲线微细电解加工平台，包括大理石基座、XY轴位移台、Z轴升降台、主轴Z字支撑架、旋转主轴、主轴导电装置、电解加工槽、循环冲液系统、电源和控制系统；所述XY轴位移台包括Y轴位移台和X轴位移台；所述大理石基座上设置有Y轴位移台、X轴位移台、Z轴升降台与循环冲液系统，所述XY轴位移台上设置有电解加工槽，工件固定在电解加工槽上，Z轴升降平台上设有旋转主轴；所述旋转主轴下方连接有电极工具；通过控制系统用于控制XY轴位移台和Z轴升降台，所述电源的正负极分别与工件和电极工具连接；所述旋转主轴通过主轴Z字支撑架和Z轴升降台相连；所述主轴导电装置和主轴Z字支撑架相连。

进一步地，所述XY轴位移台通过螺钉固定在大理石基座上；所述Z轴升降台和Z轴安装板连接，再和大理石基座固定。

进一步地，所述电源为脉冲电源；加工时，脉冲电源阴极连接电极工具，阳极连接加工工件，通过循环冲液系统将电解液以0.25m/s的速度输送在电极工具与加工工件的间隙中，阴极、阳极与离子溶液形成通路；

所述脉冲电源为高频窄脉宽脉冲电源，所述电极工具为柱状电极，尖端部分尺寸在10μm～100μm

进一步地，所述电解液为15g/L～30g/L的硝酸钠溶液或者0.1mol/L～0.3mol/L的稀硫酸溶液。

进一步地，所述循环冲液系统由电解液池、水泵和输送管道组成；加工过程中，电解液置于电解液池中，通过输水管道输送通过喷嘴喷入工间隙中，通过排水管道将电解加工槽内的电解液排回电解液池，形成电解液的循环使用。

进一步地，所述控制系统包括工控机、控制器、电机驱动器、限位传感器、控制面板；工控机编写控制程序下载至控制器；控制器下达位置指令到电机驱动器，从而驱动直流伺服电机运动使得位移台产生位移；限位传感器用于定位及限制行程范围，控制面板用于实时操控及信息反馈。

进一步地，XY轴位移台的最小分辨率为0.25μm，Z轴升降台的最小分辨率为0.091μm，能够实现三个方向的高精度位移进给。