CN101817159A - 柔性电极零件表面电火花磨削抛光方法及其系统 - Google Patents

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本发明公开了一种柔性电极零件表面电火花磨削抛光方法及其系统，调速电机带动导电柔性电极旋转，在柔性电极与作为另一极的零件表面通入脉冲电源/直流电，绝缘工作台在步进电机的带动下，柔性电极向零件表面靠近，达到放电间隙时，产生火花放电，向放电区域喷入抛光介质或者把放电区域侵入抛光介质，利用火花放电能量，蚀除零件表面凸出部分的表面材料，同时旋转的柔性电极对零件表面有机械磨削作用，旋转的柔性电极带动抛光介质对零件表面有抛光作用。本发明利用柔性电极对零件表面进行磨削抛光，电火花对表面的蚀除作用，可以精确修整和保持零件的尺寸精度。

Description

柔性电极零件表面电火花磨削抛光方法及其系统
技术领域
本发明属于零件的表面磨削抛光技术，特别是一种柔性电极零件表面电火花磨削抛光方法及其系统。
背景技术
零件表面的磨削抛光，一般是先用砂轮进行磨削，使表面达到一定的光洁度之后，之后进行抛光处理。磨削过程中，零件表面受力比较大，而且不均匀，容易造成表面应力残留，同时，对高硬度零件表面的磨削比较困难，尤其困难的是对硬脆材料的磨削抛光。而且相互作用力的存在，使得零件表面平整度有一定的影响。
半导体零件的磨削抛光首先要进行的也是机械磨削，之后进行化学机械抛光(CMP)，虽然这种技术比较成熟，但是在磨削的过程中，砂轮对半导体零件表面有一定的压力，在半导体零件表面残留一定的应力，而且影响表面平整度。利用抛光布在抛光液中进行抛光处理，变量的微小变化，都会影响去除速率，材料去除非均匀性等，不利于磨削抛光表面的质量。
传统的电火花磨削，实质上是应用机械磨削的成形运动进行电火花加工。它的工具电极与工件电极之间作相对运动，其中之一或二者作旋转运动。这种方法有效克服了机械磨削对硬脆材料加工的难题，但是也存在，加工效率低，容易产生拉弧烧伤、表面质量差等问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种能够对导体半导体等零件表面磨削抛光的柔性电极零件表面电火花磨削抛光方法及其系统。
实现本发明目的的技术解决方案为：一种柔性电极零件表面电火花磨削抛光方法，调速电机带动导电柔性电极旋转，在柔性电极与作为另一极的零件表面通入脉冲电源/直流电，绝缘工作台在步进电机的带动下，柔性电极向零件表面靠近，达到放电间隙时，产生火花放电，向放电区域喷入抛光介质或者把放电区域侵入抛光介质，利用火花放电能量，蚀除零件表面凸出部分的表面材料，同时旋转的柔性电极对零件表面有机械磨削作用，旋转的柔性电极带动抛光介质对零件表面有抛光作用。
一种实现上述的柔性电极零件表面电火花磨削抛光方法的系统，包括进电装置、调速电机、电机座、导电柔性电极、脉冲电源/直流电源、绝缘工作台，将零件置于绝缘工作台上，脉冲电源/直流电源通过进电装置分别连接零件和导电柔性电极，调速电机带动导电柔性电极旋转，调速电机固定电机座上；调速电机带动导电柔性电极旋转，在柔性电极与作为另一极的零件表面通入脉冲电源/直流电，绝缘工作台在步进电机的带动下，柔性电极向零件表面靠近，达到放电间隙时，产生火花放电，向放电区域喷入抛光介质或者把放电区域侵入抛光介质，利用火花放电能量，蚀除零件表面凸出部分的表面材料，同时旋转的柔性电极对零件表面有机械磨削作用，旋转的柔性电极带动抛光介质对零件表面有抛光作用。
本发明与现有技术相比，其显著优点：利用柔性电极对零件表面进行磨削抛光，复合机械磨削、抛光介质的抛光作用、化学电解抛光作用等多种磨削抛光方法。可以扬长避短，发挥各自优势。电火花对表面的蚀除作用，可以精确修整和保持零件的尺寸精度。对表面粗糙度为4.2μm的钛合金表面在液体中进行柔性电极表面磨削抛光，可以获得粗糙度值为0.4μm的表面粗糙度，而且表面均匀完整。利用柔性电极丝直径为0.05mm的柔性电极，在含有微米级颗粒的抛光介质中对钛合金零件表面做进一步处理，可以得到0.02μm的表面粗糙度值。利用柔性电极对表面粗糙度为3.8μm的线切割硅片进行磨削抛光处理，在复合工作液中，经过磨削抛光，可以获得表面粗糙度值为0.25μm的表面，在含有微米级颗粒的抛光介质中，获得粗糙度值为0.008μm的表面。
下面结合附图对本发明作进一步详细描述。
附图说明
图1是本发明柔性电极零件表面电火花磨削抛光系统的正面示意图。
图2是本发明柔性电极零件表面电火花磨削抛光系统的侧面示意图。
具体实施方式
结合图1，本发明柔性电极零件表面电火花磨削抛光方法，调速电机2带动导电柔性电极4旋转，在柔性电极4与作为另一极的零件6表面通入脉冲电源/直流电5，绝缘工作台8在步进电机的带动下，柔性电极4向零件6表面靠近，达到放电间隙时，产生火花放电，向放电区域喷入抛光介质或者把放电区域侵入抛光介质，利用火花放电能量，蚀除零件6表面凸出部分的表面材料，同时旋转的柔性电极4对零件6表面有机械磨削作用，旋转的柔性电极4带动抛光介质对零件6表面有抛光作用。
结合图2，本发明实现上述的柔性电极零件表面电火花磨削抛光方法的系统，包括进电装置1、调速电机2、电机座3、导电柔性电极4、脉冲电源/直流电源5、绝缘工作台8，将零件6置于绝缘工作台8上，脉冲电源/直流电源5通过进电装置1分别连接零件6和导电柔性电极4，调速电机2带动导电柔性电极4旋转，调速电机2固定电机座3上；调速电机2带动导电柔性电极4旋转，在柔性电极4与作为另一极的零件6表面通入脉冲电源/直流电5，绝缘工作台8在步进电机的带动下，柔性电极4向零件6表面靠近，达到放电间隙时，产生火花放电，向放电区域喷入抛光介质或者把放电区域侵入抛光介质，利用火花放电能量，蚀除零件6表面凸出部分的表面材料，同时旋转的柔性电极4对零件6表面有机械磨削作用，旋转的柔性电极4带动抛光介质对零件6表面有抛光作用。其中，柔性电极4的运动方式为直线或者与零件6表面形状相吻合的空间曲线、数控轨迹运动方式。
实施例1
本发明柔性电极零件表面电火花磨削抛光方法，首先，将需要磨削抛光表面的零件6置于图1或图2所示的磨削抛光系统中，并在柔性毛刷电极4与零件表面之间接入脉冲电源/直流电源5，调速电机2带动导电毛刷电极高速旋转，绝缘工作台8在步进电机的带动下，柔性电极向工件表面靠近，达到放电间隙时，产生火花放电。向零件表面放电场通入一定压力气态/雾状液体/液态/气液混合态/固态颗粒粉末或者其它混合态抛光介质或者把放电区域侵入抛光介质，利用火花放电能量，蚀除零件表面凸出部分的表面材料，高速旋转的柔性电极对零件表面也有机械磨削作用，同时旋转的柔性电极带动抛光介质对零件表面也有抛光作用。抛光介质为液态时，会出现电解抛光和化学抛光。对表面粗糙度为4.2μm的钛合金表面在液体抛光液中进行表面磨削抛光，可以获得粗糙度值为0.4μm，表面均匀完整的抛光表面。利用柔性电极丝直径为0.05mm的柔性电极，在含有微米级颗粒的抛光介质中对钛合金零件表面做进一步处理，可以得到0.02μm的表面粗糙度值。
所处理的零件表面可以为平面，空间形面；柔性毛刷电极的运动方式可以是直线也可以是和零件表面形状相吻合的空间曲线、数控轨迹运动方式。
对表面粗糙度为4.2μm的钛合金表面在液体中进行柔性电极表面磨削抛光，可以获得粗糙度值为0.4μm的表面粗糙度，而且表面均匀完整。利用柔性电极丝直径为0.05mm的柔性电极，在含有微米级颗粒的抛光介质中对钛合金零件表面做进一步处理，可以得到0.02μm的表面粗糙度值。
所处理的零件6表面可以为平面或空间形面，零件6的运动方向7与柔性电极4的运动方向可以垂直也可以平行；柔性电极4的运动方式可以是直线也可以是与零件表面形状相吻合的空间曲线、数控轨迹运动方式。
本施例所述的抛光介质可以是液态、固液混合态、气态、气固混合态的单或多元介质，可以市购。
本实施例所述的零件包括导体、半导体等所有导电材料。
实施例2
本发明柔性电极零件表面电火花磨削抛光方法，首先将需要磨削抛光的半导体零件6置于图1或图2所示的磨削抛光系统中并在毛刷电极4与零件6表面之间接通脉冲电源/直流电源，调速电机2带动导电毛刷电极旋转，绝缘工作台8在步进电机的带动下，柔性电极向工件表面靠近，达到放电间隙时，产生火花放电。向放电场通入一定压力气态/雾状液体/液态/气液混合态/气固混合钛或者其它混合态抛光介质或者把放电区域侵入抛光介质，利用火花放电能量，蚀除零件表面凸出部分的表面材料，高速运动的柔性电极对零件表面也有机械磨削作用，在抛光液的作用下有化学机械抛光(CMP)相似的功效，同时旋转运动的柔性电极4带动抛光液对半导体零件6表面也有抛光作用；半导体零件6在抛光液中，在脉冲电源或直流电源5的作用下，还会出现电解抛光。利用柔性电极对表面粗糙度值为3.8μm的线切割硅片进行磨削抛光处理，在复合工作液中，经过磨削抛光，可以获得表面粗糙度值为0.25μm的表面，在含有微米级颗粒的抛光介质中，获得粗糙度值为0.008μm的表面。
所处理的零件6表面可以为平面或空间形面，零件6的运动方向7与柔性电极4的运动方向可以垂直也可以平行；柔性电极4的运动方式可以是直线也可以是与零件表面形状相吻合的空间曲线、数控轨迹运动方式。
本实施例所述的零件6所有的半导体材料。
本发明未涉及部分均与现有技术相同或可采用现有技术加以实现。

Claims (3)

1.一种柔性电极零件表面电火花磨削抛光方法，其特征是：调速电机[2]带动导电柔性电极[4]旋转，在柔性电极[4]与作为另一极的零件[6]表面通入脉冲电源/直流电[5]，绝缘工作台[8]在步进电机的带动下，柔性电极[4]向零件[6]表面靠近，达到放电间隙时，产生火花放电，向放电区域喷入抛光介质或者把放电区域侵入抛光介质，利用火花放电能量，蚀除零件[6]表面凸出部分的表面材料，同时旋转的柔性电极[4]对零件[6]表面有机械磨削作用，旋转的柔性电极[4]带动抛光介质对零件[6]表面有抛光作用。
2.一种实现权利要求1所述的柔性电极零件表面电火花磨削抛光方法的系统，其特征是包括进电装置[1]、调速电机[2]、电机座[3]、导电柔性电极[4]、脉冲电源/直流电源[5]、绝缘工作台[8]，将零件[6]置于绝缘工作台[8]上，脉冲电源/直流电源[5]通过进电装置[1]分别连接零件[6]和导电柔性电极[4]，调速电机[2]带动导电柔性电极[4]旋转，调速电机[2]固定电机座[3]上；调速电机[2]带动导电柔性电极[4]旋转，在柔性电极[4]与作为另一极的零件[6]表面通入脉冲电源/直流电[5]，绝缘工作台[8]在步进电机的带动下，柔性电极[4]向零件[6]表面靠近，达到放电间隙时，产生火花放电，向放电区域喷入抛光介质或者把放电区域侵入抛光介质，利用火花放电能量，蚀除零件[6]表面凸出部分的表面材料，同时旋转的柔性电极[4]对零件[6]表面有机械磨削作用，旋转的柔性电极[4]带动抛光介质对零件[6]表面有抛光作用。
3.根据权利要求2所述的柔性电极零件表面电火花磨削抛光系统，其特征是柔性电极[4]的运动方式为直线或者与零件[6]表面形状相吻合的空间曲线、数控轨迹运动方式。
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