CN109570662A - 一种基于电磁感应加热的适用于多种形状的微细电解加工微细工具电极侧壁绝缘方法及应用 - Google Patents

Abstract

一种基于电磁感应加热的适用于多种形状的微细电解加工微细工具电极侧壁绝缘方法及应用，属微细电解加工领域。该方法包括以下过程：应用电磁感应加热方法，对安放在充满氧气加热箱中的微细工具电极进行加热到合适的温度，微细工具电极外表面将发生氧化反应，生成具有绝缘效果的氧化膜，应用电泳封装工艺填充氧化膜中的孔隙及微裂纹，去除电极端面及夹持部位氧化膜。此种方法制备微细工具电极氧化膜绝缘层方法效率高、绝缘层耐久性好、绝缘效果良好。

Description

一种基于电磁感应加热的适用于多种形状的微细电解加工微 细工具电极侧壁绝缘方法及应用

技术领域

一种基于电磁感应加热的适用于多种形状的微细电解加工微细工具电极侧壁绝缘方法及应用，涉及到电解加工电极绝缘层制备方法，属于特种加工领域。

背景技术

随着科技和工业生产的发展,新产品不断出现，带有微细结构的零件越来越多，常见的微细结构有微小孔、微坑、微缝、微槽以及具有复杂形状的微细结构。这些微细结构在医疗器械、仪器仪表及航空航天等领域有着大量的需求。通常而言，这些领域对微细结构加工精度及加工质量要求较高，而且这些零件的材料大多使用难加工材料，如何加工出符合设计要求的微细结构具有一定的挑战性。

电解加工利用阳极溶解原理，可以进行各类微细结构加工成形，是各类微细结构加工的一种有效方法。电解加工具有加工后加工表面无残余应力、加工表面质量高、工具电极无损耗等优点。目前，电解加工微细结构根据所加工的微细结构几何形状不同，所应用的微细工具电极主要有棒状微细电极、管状电极、片状电极及其他具有复杂几何结构的微细电极等。微细工具电极作为阴极，加工对象金属工件作为阳极。随着微细工具电极不断向工件进给，与微细工具电极端面相对应的金属不断发生电化学溶解，从而加工出具有一定几何形状的各类微细几何结构。但是，由于如果工具电极未进行侧壁绝缘，完全裸露在电解液中，工具电极的表面与工件之间有电场存在，在加工过程中会产生杂散腐蚀等现象，这将导致各种微细结构的加工精度及加工表面质量下降。为减小杂散腐蚀的影响，常需要对微细电解加工工具电极进行侧壁进行绝缘处理，将电场限定在微细工具电极的端部，而且需要微细工具电极侧壁绝缘层厚度薄而均匀，电绝缘性能良好，在加工过程中有较好的耐久性。

为了解决微细电解加工微细工具电极侧壁绝缘问题，研究人员提出了很多方法来对微细工具电极表面进行绝缘处理。发明专利号CN104227156B的中国专利公开了一种基于微弧氧化的侧壁绝缘微细工具电极的在线制备方法，王玉魁和陈祥等人用块电极电火花磨削法将工具电极在线磨削到微细加工所需的尺寸，用微弧氧化对该微细工具电极侧壁进行加工，生成陶瓷绝缘薄膜。克服了现有侧壁绝缘微细电极制备方法存在的“二次装夹”问题。但是该方法对设备精度要求较高，而且只适用于回转体类棒状电极。2010年6月2日，公开号为CN101391328B的中国专利提出了一种微细电化学加工用电极的侧壁绝缘方法，李勇和刘改红等人借鉴了硅微细加工技术的甩胶工艺，提出采用旋涂法进行微细电化学加工用电极的侧壁绝缘。旋涂法对电极进行涂膜的工作原理是利用电极高速旋转产生的巨大离心力，在胶液表面张力和旋转离心力的共同作用下，使滴于电极表面上的胶液展成厚度均匀的胶膜，其中高速旋转运动由匀胶机提供，实现微细电化学加工用单电极单侧壁绝缘。同时上面两种方法获得的绝缘层容易在加工过程中剥落，导致绝缘失效。2018年1月16日，发明专利号为CN106270842B的中国专利公开了一种抑制微细电化学加工杂散腐蚀的加工装置。张旻和胡艳涛等人通过在加工电极外围安置绝缘罩并通过垂直位移台和三维位移台进行加工控制的设计，既可抑制型腔表面的杂散腐蚀，有效提高微细加工电极的加工精度，也可避免以往在电极侧壁采用固定绝缘层对铣削侧壁加工带来的不良影响。但该工艺方法工序变得复杂，且加工时间较长。2018年5月29 日，公开号CN108080782A的中国专利公开了一种微小孔电解加工电极的侧壁绝缘方法及应用，曲宁松和高传平在空气中使激光束的聚焦于电极侧壁上，控制激光加工参数,使得电极不被烧断，且电极侧壁得到氧化物凸起。利用所制备的电极进行电解微小孔，电极侧壁的氧化物凸起具有绝缘作用，使得利用该电极作为阴极进行微小孔电解加工时,电场集中分布在未经处理的电极端面与工件之间，起绝缘作用的氧化物凸起在电解加工微小孔时，难以脱落，绝缘效果比较佳。但该方法对设备要求较高，控制复杂，侧壁绝缘效率低，微细工具电极上不能形成完整的侧壁绝缘层。以上几种方法不能批量化进行工具电极侧壁绝缘层制备，而且不适用于具有复杂几何结构的微细电极侧壁绝缘层制备。

发明内容

本发明的目的是针对现有的微细工具电极侧壁绝缘制备方法所使用设备价格较高、制备效率较低、只能对结构简单的棒状或者片状等微细工具电极进行侧壁绝缘层制备、或者不能形成完整的侧壁绝缘层、以及存在微细工具电极侧壁绝缘层耐久性差，容易脱落等问题。

一种基于电磁感应加热的适用于多种形状的微细电解加工微细工具电极侧壁绝缘方法及应用。其特征在于包括以下过程：将清洗后的电极放置在处于电磁感应加热线圈加热范围内的加热支架上；检查加热箱气密性，向加热箱中通入氧气，排出空气；控制加热温度,加热时间和氧气压力, 使电极均匀加热生成氧化膜且不被熔断；去除电极端面和电极夹持部位氧化膜绝缘层。

所述电极绝缘层是在氧气氛围内，由电磁感应加热方法进行加热，通过电泳封装去除氧化膜内部孔隙及微裂纹。可以进行任意形状的工具电极绝缘层高效率制备，而且绝缘层耐久性好，绝缘效果好。

附图说明

图1加热箱

图2绝缘电极示意图

图3不同形状电极举例

图中：1、加热箱门把手、2、观察窗、3、氧气进气口、4、支架、5、电极、6、电磁感应加热线圈7、压力表、8、排气口、9、温度传感器、10、电磁感应加热控制系统、11、电极夹持部位、12、电极表面绝缘层、13、电极端面、

具体实施方式

步骤1、清洗电极，并将电极均匀放置在加热支架上；

步骤2、将电极放在充满氧气的加热箱中，使用电磁感应加热线圈对电极进行均匀加热；

步骤3控制加热温度、加热时间及氧气的浓度，使得电极不被熔断,且电极侧壁生成氧化膜；

步骤4、应用电泳封装工艺对电极侧壁已经形成的氧化膜进行封装处理，填充电极表面氧化膜中的孔隙与微裂纹。

步骤5、去除电极端面及电极夹持部位氧化膜绝缘层。

Claims (8)

1.一种基于电磁感应加热的适用于多种形状的微细电解加工微细工具电极侧壁绝缘方法及应用，其特征在于包括以下过程：

步骤1、清洗电极，并将电极均匀放置在加热箱的支架上；

步骤2、将加热箱中充满氧气，使用电磁感应加热线圈对电极进行均匀加热；

步骤3、控制加热温度、加热时间及加热箱中氧气的压力，使得电极不被熔断,且能保证电极侧壁生成氧化膜；

步骤4、应用电泳封装工艺对电极表面已经形成的氧化膜进行封装处理，填充电极表面氧化膜中的孔隙与微裂纹。

步骤5、去除电极端面及电极夹持部位氧化膜绝缘层。

2.根据权利要求1所述一种基于电磁感应加热的适用于多种形状的微细电解加工微细工具电极侧壁绝缘方法及应用，其特征在于：

加热温度控制在700摄氏度以上，工具电极不发生熔断以内的温度区间；

3.利用权利要求1所述一种基于电磁感应加热的适用于多种形状的微细电解加工微细工具电极侧壁绝缘方法及应用，其特征在于：

加热时间与工具电极的质量成正比。

4.根据权利要求1所述一种基于电磁感应加热的适用于多种形状的电解加工电极侧壁绝缘方法的应用，其特征在于：

一次可以加热多支电极。

5.根据权利要求1所述一种基于电磁感应加热的适用于多种形状的电解加工电极侧壁绝缘方法的应用，其特征在于：

一次可以加热多种形状电极。

6.根据权利要求1所述一种基于电磁感应加热的适用于多种形状的微细电解加工微细工具电极侧壁绝缘方法及应用，其特征在于：

可以一次电泳封装处理多支电极、可以一次电泳封装多种形状电极。

7.根据权利要求1所述一种基于电磁感应加热的适用于多种形状的微细电解加工微细工具电极侧壁绝缘方法及应用，其特征在于：

利用所制备的带有绝缘膜的电极进行电解加工,电极侧壁的绝缘膜具有绝缘作用,使得利用该电极作为阴极进行电解加工时,电场集中分布在没有绝缘层的电极端面与工件之间；起绝缘作用的氧化物绝缘膜在电解加工时,耐久度好，绝缘效果更佳。

8.根据权利要求1所述一种基于电磁感应加热的适用于多种形状的微细电解加工微细工具电极侧壁绝缘方法及应用，其特征在于：

利用已经进行侧壁绝缘的不同形状电极，进行电解加工，从而得到不同形状的加工型面。