CN108188513A - 一种用于激光电化学复合加工的双刃环形电极 - Google Patents

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孙树峰
邵晶
王玉玲
韩素立
王永武
王克楠
张强
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    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23H—WORKING OF METAL BY THE ACTION OF A HIGH CONCENTRATION OF ELECTRIC CURRENT ON A WORKPIECE USING AN ELECTRODE WHICH TAKES THE PLACE OF A TOOL; SUCH WORKING COMBINED WITH OTHER FORMS OF WORKING OF METAL
    • B23H5/00—Combined machining
    • B23H5/10—Electrodes specially adapted therefor or their manufacture

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Abstract

本发明公开了用于激光电化学复合加工的双刃环形电极，其剖面具有内刃和外刃两个刃，内刃和外刃之间具有一定的沟道，内刃和外刃朝向待加工器件内刃尖端与激光刻蚀的孔径外沿对齐，外刃尖端与激光加工中堆积的熔渣和碎屑最高处对齐，外刃用于消除堆积的熔渣和碎屑，内刃用于控制化学液的作用范围，防止化学液的腐蚀范围向外扩展并加速加工速率。本发明利用双刃的独特设计控制化学液的腐蚀范围，消除了以往加工精度不够和效率低下的缺点。

Description

一种用于激光电化学复合加工的双刃环形电极
技术领域
本发明涉及一种激光电化学复合加工装置中的环形电极。
背景技术
激光加工是绿色高效的先进制造技术，因其特有的优点被广泛运用。但加工过程中，熔渣和碎屑容易堆积形成“火山口”。激光电化学复合加工可以消除熔渣和碎屑，然而，常规的电极设计存在缺陷，导致化学液会继续作用在激光光斑以外的区域，激光刻蚀的孔径被扩大，加工精度难以进一步提高。
发明内容
本发明为了解决上述问题，提出了一种用于激光电化学复合加工的双刃环形电极，本发明采用双刃设计，外刃用于消除堆积的熔渣和碎屑，内刃用于控制化学液的作用范围，减少电化学腐蚀的作用区域，进一步提高加工速率。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种用于激光电化学复合加工的双刃环形电极为环形结构，其剖面具有内刃和外刃两个刃。
进一步的，所述内刃和外刃之间具有沟道，外刃高度低于内刃高度，内刃和外刃朝向待加工器件。
进一步的，所述内刃尖端与激光刻蚀的孔径外沿对齐。
进一步的，所述外刃尖端与激光加工中堆积的熔渣和碎屑最高处对齐。
进一步的，所述内刃的内边沿垂直于环形电极的基底，外刃的外边沿垂直于环形电极的基底。
进一步的，所述环形电极具有良好导电和防腐特性，采用防腐材料或者具有防腐涂层，防止化学液的侵蚀。
进一步的，所述环形电极与待加工器件靠近，它们之间加载电压。
进一步的，所述环形电极的外刃用于消除堆积的熔渣和碎屑，内刃用于控制化学液的作用范围，防止化学液的腐蚀范围向外扩展，并加速激光电化学加工的速率。
进一步的，所述内刃和外刃为V形刃。
进一步的，所述内刃的角度范围在10度至50度，外刃的角度范围在30度至70度，内刃的角度小于外刃的角度。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
本发明利用具有双刃的环形电极精确控制化学液的作用范围，消除了以往激光加工中火山口的出现和化学腐蚀精度不够的缺点，同时，激光高温和环形电极内刃的电势差能够加速化学液对刻蚀孔径的腐蚀速度，进一步提高加工速率。
附图说明
构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。
图1为本发明所述一种双刃环形电极示意图；
图2为本发明所述一种双刃环形电极局部放大图；
图3为本发明所述使用双刃环形电极的激光电化学复合加工装置示意图；
图4为本发明所述一种双刃环形电极侧视图、剖面图和俯视图；
图中：1、待加工器件，2、熔渣和碎屑，3、环形电极，4、内环开口， 5、聚焦光束，6、光学透镜，7、内环形流道，8、外环形流道，9、内环形流道的通孔，10、外环形流道的通孔，11、外环开口，12、环形电极基底，13、内刃的内边沿，14、外刃的外边沿，15、外刃，16、内刃。
具体实施方式
下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。
应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
正如背景技术所介绍的，激光电化学复合加工可以消除激光加工残余的熔渣和碎屑，然而常规的电极设计存在缺陷，导致腐蚀液会继续作用在激光光斑以外的区域，激光刻蚀的孔径被扩大，加工精度难以进一步提高。本申请提出了一种具有双刃边的环形电极。
本申请的一种典型的实施方式中，如图1和图2所示，一种用于激光电化学复合加工的双刃环形电极，其剖面具有内刃16和外刃15两个刃。
所述环形电极3中的内刃16和外刃15之间具有沟道，外刃15高度低于内刃16高度，内刃16和外刃15朝向待加工器件。
所述环形电极3中的内刃16尖端与激光刻蚀的孔径外沿对齐。
所述环形电极3中的外刃15尖端与激光加工中堆积的熔渣和碎屑2最高处对齐。
所述环形电极3中的内刃的内边13沿垂直于环形电极的基底，外刃的外边沿14垂直于环形电极的基底。
所述环形电极3具有良好导电和防腐特性，采用防腐材料或者具有防腐涂层，如石墨材质或石墨烯涂层，防止化学液的侵蚀。
所述环形电极3与待加工器件1靠近，它们之间加载电压。
所述环形电极3的外刃15用于消除堆积的熔渣和碎屑，内刃16用于控制化学液的作用范围，防止化学液的腐蚀范围向外扩展，并加速激光电化学加工的速率。
所述环形电极3中的内刃16和外刃15为V形刃。
所述环形电极3中的内刃16的角度范围在10度至50度，外刃15的角度范围在30度至70度，内刃16的角度小于外刃15的角度。
所述环形电极3可以安装到一种具有双流道的激光电化学复合加工装置上，如图3所示，包括光学透镜6、内环形流道7、外环形流道8、内环形流道的通孔9、外环形流道的通孔10、环形电极3、内环开口4、外环开口11。
所述装置中的光学透镜6位于内环形流道7内侧，内环形流道7位于外环形流道8内侧，内环形流道的通孔9与内环形流道7相通，外环形流道的通孔10与外环形流道8相通，内环开口4与内环形流道7相通，外环开口11与外环形流道8相通。
所述发明装置中的内环形流道7和外环形流道8用于输送化学液，腐蚀激光加工过程中堆积的熔渣和碎屑2。
所述发明装置中的内环形流道7内侧为中空布置，激光光束经过光学透镜6形成会聚光束5照射到待加工器件1上。
所述发明装置中的内环形流道的通孔9和外环形流道的通孔10作为化学液的输入和输出通道，采用外部泵入和外部吸出方式，使化学液流动。
所述发明装置中的内环开口4位于外环形开口11的内侧，内环开口4与内环形流道7相通，外环开口11与外环形流道8相通，内环开口4和外环开口11靠近待加工器件1，使化学液喷射到堆积的熔渣和碎屑2上，并回收化学液。
所述发明装置中的内环开口4和外环开口11正好覆盖熔渣和碎屑2的堆积范围。
所述发明装置中的内环开口4和外环开口11处液体喷出速度与吸入速度一致，防止化学液流到其他区域，对工件造成破坏。同时激光高温能够加速化学液的腐蚀速度。
所述发明装置中的环形电极3位于内环开口4和外环开口11中间。
所述发明装置中的内环形流道7、外环形流道8、内环形流道的通孔9、外环形流道的通孔10、内环开口4、外环开口11采用防腐材料或具有防腐涂层，如聚四氟乙烯，防止化学液对设备的侵蚀。
所述发明装置中化学液的一种流动方式为：化学液通过内环形流道的通孔9进入内环形流道7，通过内环形开口4将化学液喷射到熔渣和碎屑2上，然后被外环形开口11吸入，化学液进入外环形流道6，经过外环形流道的通孔10泵出。
以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。
上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。

Claims (9)

1.一种用于激光电化学复合加工的双刃环形电极为环形结构，其剖面具有内刃和外刃两个刃。
2.如权利要求1所述的一种用于激光电化学复合加工的双刃环形电极，其特征是：所述内刃和外刃之间具有沟道，外刃高度低于内刃高度，内刃和外刃朝向待加工器件。
3.如权利要求2所述的一种用于激光电化学复合加工的双刃环形电极，其特征是：所述内刃尖端与激光刻蚀的孔径外沿对齐。
4.如权利要求2所述的一种用于激光电化学复合加工的双刃环形电极，其特征是：所述外刃尖端与激光加工中堆积的熔渣和碎屑最高处对齐。
5.如权利要求2所述的一种用于激光电化学复合加工的双刃环形电极，其特征是：所述环形电极的外刃用于消除堆积的熔渣和碎屑，内刃用于控制化学液的作用范围，防止化学液的腐蚀范围向外扩展，并加速激光电化学加工的速率。
6.如权利要求1所述的一种用于激光电化学复合加工的双刃环形电极，其特征是：所述内刃的内边沿垂直于环形电极的基底，外刃的外边沿垂直于环形电极的基底。
7.如权利要求1所述的一种用于激光电化学复合加工的双刃环形电极，其特征是：所述环形电极具有良好导电和防腐特性，采用防腐材料或者具有防腐涂层，防止化学液的侵蚀。
8.如权利要求1所述的一种用于激光电化学复合加工的双刃环形电极，其特征是：所述环形电极与待加工器件靠近，它们之间加载电压。
9.如权利要求1所述的一种用于激光电化学复合加工的双刃环形电极，其特征是：所述内刃和外刃为V形刃。
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