CN107584179A - 一种细微丝局部微成型的电解微加工装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种细微丝局部微成型的电解微加工装置，包括：电解加工液周转槽、电解加工电源、数控运动机构、控制系统；阴极和作为阳极的细微丝固定在运动机构上。在电解加工时，控制系统根据电解抛光特性和加工形状曲线控制数控运动机构按照特定方式运动，使细丝的浸入深度和各自位置停留时间改变，电解加工后就形成有锥形的各种曲线形状。本发明减少了人工参与程度，提高了自动化程度，生产效率大幅提高。

Description

一种细微丝局部微成型的电解微加工装置

技术领域

本发明属于制造业的先进制造技术领域，涉及一种细微丝局部微成型的电解微加工装置，主要应用于镍钛合金、不锈钢等金属细微丝端部加工，减少了人工参与程度，提高了自动化程度，相比于现有技术生产效率大幅提高。

背景技术

介入医疗中，细微丝常用作血管中的导向工具和柔性导丝中金属硬芯，这对细丝端部形状提出了不同的要求，其中包括锥形细丝。电解加工，是以被抛工件为阳极，不溶性金属为阴极，两极同时浸入到电解槽中，通以直流进行电离反应而产生有选择性的阳极溶解，从而达到工件表面除去细微尺寸和光亮度增大的效果。电解加工要求在加工余量很小的条件下，修正形状误差，减小表面粗糙度值，达到加工要求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种细微丝局部微成型的电解微加工装置，在细丝端部加工出锥形过渡的各种指定曲线形状。

为了实现上述目的，其技术解决方案为：

一种细微丝局部微成型的电解微加工装置，包括：电解加工液周转槽、电解加工电源、数控运动机构、控制系统；阴极和作为阳极的细微丝固定在运动机构上。在电解加工时，数控运动机构在控制系统的控制下带动细丝上下运动，使细丝的浸入深度改变，电解加工后就形成了带锥形各种曲线形状。同时根据电加工曲线制定不同的浸入深度的变化量δ、细丝运动速度υ和各自位置停留时间，可以控制锥形过渡区的长度和锥度形成各种曲线形状。

在上述的细微丝局部微成型的电解微加工装置，所述电解液包括：高氯酸、冰醋酸和甲醇，重量比为2.5--3.5:8--12:1。当选择合适的电压时，细丝直径减小速率可稳定在一定特定值，因而实现高精度加工。另外，电解液内添加有光亮剂，可使电解加工后表面光亮、平整。

在上述的细微丝局部微成型的电解微加工装置，所述阴极包括圆筒状结构的电极，细微丝位于圆筒状结构的中心轴线上。

在上述的细微丝局部微成型的电解微加工装置，所述运动机构包括：装配在电解加工液周转槽上的基座、竖直向上装配在基座上的电机、装配在电机转轴上的丝杠、装配在丝杠上可随丝杠上下运动的绝缘盖板、竖直向下装配在绝缘盖板上的细微丝套管、与细微丝套管的下端固定连接的绝缘连接块、以及固定在绝缘连接块上的阴极板，所述圆筒固定在阴极板下表面，所述细微丝穿过阴极板伸入圆筒内。细微丝固定在套管内，丝杠机构将电机的转动转化为直线运动，由步进电机控制细丝在电解加工液中的浸入深度。

在上述的细微丝局部微成型的电解微加工装置，所述控制系统包括：处理器、输入模块、显示模块、电机驱动模块、细微丝端部与液面接触检测模块；所述输入模块用于输入电解抛光加工参数；所述电机驱动模块用于驱动电机；所述细微丝端部与液面接触检测模块在细微丝插入电解液时与处理器接通，细微丝离开电解液时与处理器断开连接，精确检测丝与电解液的相对位置；所述处理器根据输入模块输入的参数控制电机运动方式从而控制细微丝上下运动速度、进入电解液的深度以及各阶段停留时间。

在上述的细微丝局部微成型的电解微加工装置，所述圆筒为网状结构。阴极采用金属网状圆筒，即保证电解加工液的流动又使电解加工电场为圆柱均匀电场，保证加工的均匀性。经有限元计算表明，细丝周围电场呈对称分布，且在细丝轴线方向5 mm的范围内，电场强度的变化不超过5%，可视作均匀的电场。这种电场分布保证了细丝各处能够均匀地溶解，从而保证了前端的直径均匀，且周向圆整，实现阶梯形细丝的微加。

本发明的数控电解加工设备自动检测细微丝端部与电解加工液的位置，对金属细微丝表面进行微细精密加工处理，精确控制细微丝在电解加工液的深度，改变控制程序实现按照各种图形要求加工出尖端形状，电解加工后的表面光滑无波纹，改善细微丝表面粗糙度，适用于各种锥形曲面形状。本发明减少了人工参与程度，提高了自动化程度，相比于现有技术生产效率大幅提高。

附图说明

图1为本发明一种细微丝局部微成型的电解微加工装置结构示意图。

图2为本发明中涉及的作为电解阳极的细微丝与作为电解阴极的网状金属圆筒的位置关系示意图。

图3为本发明中涉及的细丝电解数控加工示意图。

图4为本发明中涉及的细丝电解加工控制系统图。

图5为本发明中涉及的细丝接触液面检测电路图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

为了在直径小于0.5 mm的细丝端部加工出锥形过渡指定形状，本实施例的一种细微丝局部微成型的电解微加工装置，包括：电解加工液周转槽、电解加工电源、数控运动机构、控制系统；阴极和作为阳极的细微丝固定在运动机构上，并在控制系统的控制下由运动机构带动以一定速度上下运动进入电解加工液周转槽内的电解液内。

电解加工电源输出电压0-30V任意可调，最大输出电流10A。电解加工液周转槽包括电热冷却装置、温度控制器、保温层、过滤装置、吸气回收装置。细微丝端部在电解加工液循环系统的内部；环保型电解加工液在不使用的情况下存贮于电解加工液周转槽内；在加工的情况下通过循环泵在周转槽、循环系统和不锈钢管道内流动。

用于工件的表面导电材料的电解加工的电解液由水溶液构成，其成分中包括用高氯酸、冰醋酸和甲醇作为电解加工液，其重量比约为2.5--3.5:8--12:1，并适当添加光亮剂。当选择合适的工艺参数时，细丝直径减小速率可稳定在一定特定值，因而实现高精度加工；且电解加工后表面光亮、平整。

如图1所示，带动细丝上下运动的运动机构包括：装配在电解加工液周转槽9上的基座1、竖直向上装配在基座上的步进电机7、装配在电机7转轴上的丝杠6、装配在丝杠6上可随丝杠6上下运动的绝缘盖板8、竖直向下装配在绝缘盖板8上的细微丝套管10、与细微丝套管10的下端固定连接的绝缘连接块5、以及固定在绝缘连接块5上的阴极板4，圆筒11焊接在阴极板4下表面，固定在套管10内细微丝穿过阴极板4伸入圆筒内。

其中，为了增强运动机构的稳定性，在基座1上固定升降导柱2，横梁3固定在升降导柱2和丝杠上端，绝缘盖板8固定横梁3上。阴极板4、塑料连接块5、阳极套管10、绝缘盖板8间用环氧树酯粘牢，连成一个整体。

优选地，细微丝位于圆筒11的中心轴线上。细丝与阳极套管间有一定的摩擦力，使细丝固定，且细丝与阳极套管导电良好。

优选地，圆筒为网状结构。阴极采用金属网状圆筒，即保证电解加工液的流动又使电解加工电场为圆柱均匀电场，保证加工的均匀性。经有限元计算表明，细丝周围电场呈对称分布，且在细丝轴线方向5 mm的范围内，电场强度的变化不超过5%，可视作均匀的电场。这种电场分布保证了细丝各处能够均匀地溶解，从而保证了前端的直径均匀，且周向圆整，实现阶梯形细丝的微加工。

实施例所述控制系统如图4所示，包括：处理器，以及分别电连接到处理器的输入模块、显示模块、电机驱动模块、细微丝端部与液面接触检测模块。输入模块为键盘，当然也可为具有输入功能的液晶显示器，用于输入电解抛光加工参数。电机驱动模块用于驱动电机。处理器可以采用单片机系统，根据输入模块输入的参数控制电机运动方式从而控制细微丝上下运动速度、进入电解液的深度以及各阶段停留时间。并结合电解加工规律曲线，通过改变浸入长度和部位，实现丝端部的各种曲线形状加工。加工过程的进度和数据也通过显示模块数码管实时显示。

细微丝端部与液面接触检测模块在细微丝插入电解液时与处理器接通，细微丝离开电解液时与处理器断开连接。检测模块的一种电路如图5所示，当细微丝未插入电解液时，PC0的电压为低电压，单片机在细微丝下降过程不断检测，一旦细微丝插入电解液，在PC0的电压变为高电压，很好解决了端部定位问题，从而实现精密控制丝的加工长度。

利用本实施例提供的装置在电解加工时，以步进电机带动细丝来回运动，使细丝的浸入深度改变；同时根据电加工曲线制定不同的浸入深度的变化量δ、细丝运动速度υ和各自位置的停留时间，可以控制锥形过渡区的长度和锥度。

利用本实施例的一种细微丝端部成型的电解加工装置电解加工金属细微丝的方法如下：

步骤1:将用高氯酸、冰醋酸和甲醇按重量百分比为配比的混合物搅拌溶解；步骤2：对待电解加工的细微丝表面去除表面残留的杂质或者锈迹，并对表面使用清水进行清洗；步骤3:电解加工细微丝表面，配置好的电解液注入到电解加工液槽内，通过数控送入机构送入槽内按照规定程序加工；步骤4：加工完并及时清理掉电解液；步骤5:对经电解加工后的模具表面或者零件表面用清水或酒精清洗，并立即烘干。

Claims (7)

1.一种细微丝局部微成型的电解微加工装置，其特征在于，包括：电解加工液周转槽、电解加工电源、数控运动机构、控制系统；阴极和作为阳极的细微丝固定在运动机构上，并在控制系统的控制下由运动机构带动以一定速度上下运动进入电解加工液周转槽内的电解液内。

2.根据权利要求1所述的细微丝局部微成型的电解微加工装置，其特征在于，所述电解液包括：高氯酸、冰醋酸和甲醇，重量比为2.5--3.5:8--12:1，且电解液内添加有光亮剂。

3.根据权利要求1所述的细微丝局部微成型的电解微加工装置，其特征在于，所述阴极包括圆筒状结构(11)的电极，细微丝位于圆筒状结构(11)的中心轴线上。

4.根据权利要求3所述的细微丝局部微成型的电解微加工装置，其特征在于，所述数控运动机构包括：装配在电解加工液周转槽(9)上的基座(1)、竖直向上装配在基座上的电机(7)、装配在电机(7)转轴上的丝杠(6)、装配在丝杠(6)上可随丝杠(6)上下运动的绝缘盖板(8)、竖直向下装配在绝缘盖板(8)上的细微丝套管(10)、与细微丝套管(10)的下端固定连接的绝缘连接块(5)、以及固定在绝缘连接块(5)上的阴极板(4)，所述圆筒(11)固定在阴极板(4)下表面，所述细微丝穿过阴极板(4)位于圆筒(11)中心。

5.根据权利要求3或4所述的细微丝端部成型的电解加工装置，其特征在于，所述圆筒(11)为网状结构。

6.根据权利要求4所述的细微丝局部微成型的电解微加工装置，其特征在于，所述控制系统包括：处理器、输入模块、显示模块、电机驱动模块、细微丝端部与液面接触检测模块；所述输入模块用于输入电解抛光加工参数；所述显示模块用于电解抛光加工参数显示与进度显示；所述电机驱动模块用于驱动数控运动的电机；所述处理器根据输入模块输入的参数控制电机旋转速度从而控制细微丝运动速度、进入电解液的深度以及各阶段停留时间。

7.根据权利要求6所述的细微丝局部微成型的电解微加工装置，其特征在于，所述细微丝端部与液面接触检测模块在细微丝插入电解液时与处理器接通，细微丝离开电解液时与处理器断开连接，用于实现细微丝端部的精确定位从而精确控制端部加工尺寸。