CN103084676A - 一种三维微细电火花电极制作方法 - Google Patents
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Abstract
一种三维微细电火花电极制作方法，依次有以下步骤：1)建立三维微细电火花电极的CAD几何模型；2)将三维微细电火花电极CAD几何模型沿其高度方向离散切片，转换为离散切片CAD几何模型；3)将离散切片CAD几何模型转换为相互平行的一组二维薄片电极数据模型，近似地叠加拟合成三维微细电火花电极数据模型；4)依照二维薄片电极的数据采用激光切割设备对薄片电极材料进行切割，获得二维薄片电极；5)将对应的二维薄片电极逼近组合成组合式三维微细电火花电极。本发明方法基于三维CAD几何模型将三维微细电火花电极制作简化，可以显著提高加工效率，明显降低微电极的损耗，还可以对含有复杂微结构的三维微模具进行高效率的加工。
Description
技术领域
本发明涉及电极制作，特别是涉及一种三维微细电火花电极制作方法。
背景技术
现有采用微细电火花电极进行放电加工三维微型腔模具，受限于微细电火花电极尺寸十分微小，三维微电极的制作十分困难，通常是首先制作直径细小的二维半圆柱形微电极，然后用其进行大面积范围内的逐层扫描放电加工，最终获得三维微型腔模具。由于圆柱形微电极直径尺寸相对于扫描面积十分微细，上述逐层扫描放电加工的效率很低，而且加工时间长，微电极损耗十分严重，难以长时间正常工作。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是弥补上述现有技术的缺陷，提供一种三维微细电火花电极制作方法。
本发明的技术问题通过以下技术方案予以解决。
这种三维微细电火花电极制作方法，采用包括激光器、微纳米运动平台以及计算机的激光切割设备。
这种三维微细电火花电极制作方法的特点是：依次有以下步骤：
1)通过三维计算机辅助设计(Computer Aided Design，缩略词为CAD)系统，建立三维微细电火花电极CAD几何模型，所述三维微细电火花电极CAD几何模型以所要制备的三维微细电火花电极为基础在所述计算机中表达；
2)将所述三维微细电火花电极CAD几何模型沿其高度方向离散化，转换为离散切片CAD几何模型；
3)将所述离散切片CAD几何模型转换为相互平行的一组二维薄片电极数据模型保存在所述计算机中，用所述一组二维薄片电极数据模型近似地叠加拟合成三维微细电火花电极数据模型；
4)依照二维薄片电极的数据采用所述激光切割设备对薄片电极材料进行相应的切割，获得对应的二维薄片电极；
5)将所述对应的二维薄片电极逼近组合成组合式三维微细电火花电极。
本发明的技术问题通过以下进一步的技术方案予以解决。
所述步骤1)的三维计算机辅助设计CAD系统，是法国达索系统公司的子公司-SolidWorks公司基于Windows开发的三维计算机辅助设计CAD系统、美国参数技术有限(Parametric Technology Corporation，缩略词为PTC)公司开发的Pro/ENGINEER(简称Pro/E)系统，以及美国电子数据系统(Electronic Data Systems，缩略词为EDS)公司开发的Unigraphics(简称UG)系统中的一种。
所述步骤1)的CAD几何模型以STL文件格式保存在所述计算机中。
所述步骤2)的沿所述三维微细电火花电极CAD几何模型高度方向离散化，是沿所述三维微细电火花电极CAD几何模型高度方向离散切片。
所述步骤4)的电极薄片材料是铜片、钨片、石墨片和钢片中的一种。
本发明的技术问题通过以下再进一步的技术方案予以解决。
所述电极薄片材料的厚度至多为1.0mm，薄片厚度越薄，逼近组合精度越高。
所述激光切割设备是飞秒(femtosecond)激光切割设备，即毫微微秒激光切割设备。
所述三维CAD系统SolidWorks的最新版本为Solidworks2012，是SolidWorks公司发布的第20个版本。
本发明与现有技术相比的有益效果是：
本发明方法基于三维CAD几何模型将复杂的三维微细电火花电极制作简化为制作一组二维薄片电极，且将二维薄片电极逼近组合为组合式二维微细电火花电极。二维薄片构成的组合电极进行微细电火花加工时，只需采用单纯的上、下往复式移动放电模式，避免圆柱形微细电极的大面积逐层扫描的放电模式，可以显著提高微细电火花加工的加工效率，明显降低微电极的损耗，还可以对含有复杂微结构的三维微模具进行高效率的加工，因为三维微细电火花电极CAD几何模型是沿其高度方向进行离散切片，即使三维微模具含有复杂微结构，通过多层薄片电极的叠加拟合也可以表达其复杂微结构。
附图说明
图1是本发明具体实施方式的三维微细电火花电极CAD模型示意图；
图2是本发明具体实施方式的离散切片几何模型示意图；
图3是本发明具体实施方式的薄片电极数据模型示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施方式并对照附图对本发明进行说明。
一种如图1～3所示的三维微细电火花电极制作方法，采用厚度为0.01mm的铜电极薄片材料，以及包括激光器、微纳米运动平台以及计算机的飞秒激光切割设备，制作依次有以下步骤：
1)通过三维CAD系统Solidworks2012建立三维微细电火花电极CAD几何模型1，三维微细电火花电极CAD几何模型1以所要制备的三维微细电火花电极为基础在计算机中表达，以STL文件格式保存在计算机中；
2)将三维微细电火花电极CAD几何模型1沿其高度方向离散切片，转换为离散切片CAD几何模型2；
3)将离散切片CAD几何模型2转换为相互平行的一组二维薄片电极数据模型保存在计算机中，用一组二维薄片电极数据模型近似地叠加拟合成三维微细电火花电极数据模型；
4)依照二维薄片电极的数据采用飞秒激光切割设备对薄片电极材料进行相应的切割，获得对应的二维薄片电极4；
5)将对应的二维薄片电极4逼近组合成组合式三维微细电火花电极3。
使用该三维微细电火花电极进行微细电火花加工时，只需采用单纯的上、下往复式移动放电模式加工，因此可以显著提高微细电火花加工的加工效率，并且可以明显降低微电极损耗。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下做出若干等同替代或明显变型，而且性能或用途相同，都应当视为属于本发明由所提交的权利要求书确定的专利保护范围。
Claims (7)
1.三维微细电火花电极制作方法，采用包括激光器、微纳米运动平台以及计算机的激光切割设备，其特征在于：
依次有以下步骤：
1)通过三维计算机辅助设计CAD系统，建立三维微细电火花电极的CAD几何模型，所述三维微细电火花电极CAD几何模型以所要制备的三维微细电火花电极为基础在所述计算机中表达；
2)将所述三维微细电火花电极CAD几何模型沿其高度方向离散化，转换为离散切片CAD几何模型；
3)将所述离散切片CAD几何模型转换为相互平行的一组二维薄片电极数据模型保存在所述计算机中，用所述一组二维薄片电极数据模型近似地叠加拟合成三维微细电火花电极数据模型；
4)依照二维薄片电极的数据采用所述激光切割设备对薄片电极材料进行相应的切割，获得对应的二维薄片电极；
5)将所述对应的二维薄片电极逼近组合成组合式三维微细电火花电极。
2.如权利要求1所述的三维微细电火花电极制作方法，其特征在于：
所述步骤1)的三维计算机辅助设计CAD系统，是法国达索系统公司的子公司-SolidWorks公司基于Windows开发的三维计算机辅助设计CAD系统、美国参数技术有限公司PTC开发的Pro/ENGINEER系统，以及美国电子数据系统公司EDS开发的Unigraphics系统中的一种。
3.如权利要求1或2所述的三维微细电火花电极制作方法，其特征在于：
所述步骤1)的三维微细电火花电极CAD几何模型以STL文件格式保存在所述计算机中。
4.如权利要求3所述的三维微细电火花电极制作方法，其特征在于：
所述步骤2)的沿所述三维微细电火花电极CAD几何模型高度方向离散化，是沿所述三维微细电火花电极CAD几何模型高度方向离散切片。
5.如权利要求4所述的三维微细电火花电极制作方法，其特征在于：
所述步骤4)的电极薄片材料是铜片、钨片、石墨片和钢片中的一种。
6.如权利要求5所述的三维微细电火花电极制作方法，其特征在于：
所述电极薄片材料的厚度至多为1.0mm。
7.如权利要求6所述的三维微细电火花电极制作方法，其特征在于：
所述激光切割设备是飞秒激光切割设备，即毫微微秒激光切割设备。
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