CN110039140A - 绝缘材料工件表面对准和浸液深度调控的装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了绝缘材料工件表面对准和浸液深度调控的装置及方法。具体地，本发明提出了一种绝缘材料工件表面对准和浸液深度调控的装置，包括：加工液槽，所述加工液槽具有加工液入口、加工液出口以及第一连通口；连通器，所述连通器具有第二连通口，所述第二连通口和所述第一连通口相连，且所述连通器中具有液位计；供液箱，所述供液箱和所述加工液入口以及所述加工液出口相连；以及工具电极，所述工具电极设置在所述加工液槽的上方，且所述工具电极可相对所述加工液槽移动。由此，该装置操作简便，且工具电极和工件之间对准的精确度较高，易于调控，使用性能良好。

Description

绝缘材料工件表面对准和浸液深度调控的装置及方法

技术领域

本发明涉及特种加工技术领域，具体地，涉及绝缘材料工件表面对准和浸液深度调控的装置及方法。

背景技术

放电辅助化学加工(Spark Assisted Chemical Engraving，SACE)是利用工具电极上电解形成气泡后，绝缘气泡内瞬间火花放电产生的高温高压，在电解液内综合物理和化学作用进行材料蚀除加工的方法，可实现玻璃、石英、陶瓷等绝缘材料的加工。与超声波等加工方法相比，放电辅助化学加工是一种非接触放电的加工过程，可减小甚至避免由于机械加工力造成的加工缺陷和工具损耗等不利现象。而且，由于放电辅助化学加工中具有化学溶解蚀除作用，具有实现表面无损伤加工的可能性。

在放电辅助化学加工过程中，工具电极与工件之间的加工间隙以及工具电极的浸液深度(或者给定加工间隙下工具电极浸液深度)，是影响加工过程稳定性、加工工艺效果的两个重要因素。而目前的加工装置，以及调整工具电极和工件之间的加工间隙、工具电极的浸液深度的方法，存在操作繁琐，精度较差，对操作者要求较高等缺点。因此，如果能提出一种新的用于放电辅助化学加工的加工装置以及加工方法，具有操作简便，且工具电极和工件之间对准精确度较高，易于调控等优点，将能在很大程度上解决上述问题。

发明内容

在本发明的一个方面，本发明提出了一种绝缘材料工件表面对准和浸液深度调控的装置。根据本发明的实施例，该装置包括：加工液槽，所述加工液槽具有加工液入口、加工液出口以及第一连通口；连通器，所述连通器具有第二连通口，所述第二连通口和所述第一连通口相连，且所述连通器中具有液位计；供液箱，所述供液箱和所述加工液入口以及所述加工液出口相连；以及工具电极，所述工具电极设置在所述加工液槽的上方，且所述工具电极可相对所述加工液槽移动。由此，该加工装置通过连通器中的液位计可方便地指示加工液槽中的加工液的高度等，供液箱可通过加工液入口和加工液出口方便地向加工液槽中供给或回收加工液，操作简便，且工具电极和工件对准的精确度较高，易于调控，使用性能良好。

根据本发明的实施例，该装置还包括：液泵；第一三通阀，所述第一三通阀的进口和所述供液箱相连，所述第一三通阀的第一出口和所述液泵相连，所述第一三通阀的第二出口和所述加工液出口相连；第二三通阀，所述第二三通阀的进口和所述液泵相连，所述第二三通阀的第一出口和所述供液箱相连，所述第二三通阀的第二出口和所述加工液入口相连。由此，通过该液泵、第一三通阀以及第二三通阀，可以简便地向加工液槽中供给或回收加工液，且在该加工装置运行过程中，加工液槽中的加工液可以自循环，有利于保持工具电极浸液深度的稳定，进一步提高了该加工装置的使用性能。

在本发明的另一方面，本发明提出了一种利用前面所述的装置进行绝缘材料工件表面对准和浸液深度调控的方法。根据本发明的实施例，该方法包括：S10：将工件放入所述加工液槽中，移动所述工具电极，令所述工具电极的下端部和所述工件的上表面接触，将所述工具电极和所述工件对准；S20：将所述工具电极向上移动H₀，并将所述供液箱中的加工液通过所述加工液入口供给至所述加工液槽中，打开所述第一连通口以及所述连通器的所述第二连通口，当所述加工液槽中的所述加工液的液面和所述工具电极的所述下端部接触时，关闭所述加工液入口，并通过所述连通器中的所述液位计记录所述连通器中的初始液面高度Y₀；S30：将所述工具电极向下移动，令所述工具电极至少部分地浸没在所述加工液中，且所述工具电极的所述下端部和所述工件的所述上表面不接触，对所述工件进行放电辅助化学加工。由此，该方法可以简便地调控工具电极和工件之间的加工间隙以及工具电极的浸液深度，且调节精度高。

根据本发明的实施例，将所述工具电极和所述工件对准进一步包括以下步骤：S11：向下移动所述工具电极，令所述工具电极的所述下端部和所述工件的所述上表面靠近；S12：当所述工具电极的所述下端部和所述工件的所述上表面之间的距离小于100μm时，控制所述工具电极逐步向下移动，每次移动的距离为h，其中，h≤2μm，同时将所述工具电极水平移动；S13：每次向下移动并且水平移动所述工具电极之后，观测所述工具电极的下端部的形态：当所述下端部未发生弯曲变形时，重复S11步骤；当所述下端部发生弯曲变形时，将所述工具电极向上移动h/2的距离，所述工具电极和所述工件对准。由此，该方法通过观察工具电极的下端部是否发生弯曲变形，可以简便地判断工具电极的下端部和工件的上表面是否恰好接触，即工具电极和工件是否对准，操作简便，且精确度较高。

根据本发明的实施例，步骤S20进一步包括：利用电荷耦合器件图像传感器观测所述加工液的液面和所述工具电极的所述下端部之间的距离。由此，可以方便地判断加工液的液面是否和工具电极的下端部刚好接触，进一步提高了操作精确度。

根据本发明的实施例，所述将所述工具电极向下移动，令所述工具电极至少部分地浸没在所述加工液中，进一步包括：根据预设的加工间隙标准值A，将所述工具电极向下移动(H₀-A)的距离。由此，可以简便地调节工具电极和工件之间的加工间隙，且调整精确度高。

根据本发明的实施例，将所述工具电极向下移动(H₀-A)的距离之后，所述工具电极的第一浸没深度为(H₀-A)，当所述第一浸没深度(H₀-A)和浸没深度标准值B不相等时，所述方法进一步包括：将所述供液箱中的所述加工液供给至所述加工液槽中，或者将所述加工液槽中的所述加工液排出至所述供液箱中，令所述工具电极的浸没深度和所述浸没深度标准值相等。由此，可以基于预先调整好的加工间隙，对工具电极的浸液深度进行进一步调整，操作简便，且提高了该加工装置的使用性能。

根据本发明的实施例，当所述第一浸没深度(H₀-A)小于所述浸没深度标准值B时，将所述供液箱中的所述加工液供给至所述加工液槽中，当所述液位计记录的所述连通器中的液面高度Y₁＝[Y₀+B-(H₀-A)]时，关闭所述加工液入口。由此，可以精确地调整工具电极的浸没深度，且操作简便。

根据本发明的实施例，当所述第一浸没深度(H₀-A)大于所述浸没深度标准值B时，将所述加工液槽中的所述加工液排出至所述供液箱中，当所述液位计记录的所述连通器中的液面高度Y₁＝[Y₀+B-(H₀-A)]时，关闭所述加工液出口。由此，可以精确地调整工具电极的浸液深度，且操作简便。

根据本发明的实施例，所述装置进一步包括液泵、第一三通阀以及第二三通阀，所述第一三通阀的进口和所述供液箱相连，所述第一三通阀的第一出口和所述液泵相连，所述第一三通阀的第二出口和所述加工液出口相连；所述第二三通阀的进口和所述液泵相连，所述第二三通阀的第一出口和所述供液箱相连，所述第二三通阀的第二出口和所述加工液入口相连，对所述工件进行所述放电辅助化学加工时，所述方法进一步包括：打开所述加工液入口、所述加工液出口以及所述液泵，关闭所述第一三通阀的进口以及所述第二三通阀的第一出口。由此，该装置在进行放电辅助化学加工时，加工液槽中的加工液可以通过第一三通阀、液泵以及第二三通阀实现自循环，提高了加工液液面的稳定性，进一步实现对工具电极浸液深度的稳定控制。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1显示了根据本发明一个实施例的用于放电辅助化学加工的加工装置的结构示意图；

图2显示了根据本发明一个实施例的进行放电辅助化学加工的方法流程图；

图3显示了根据本发明一个实施例的将工具电极和工件对准的方法流程图；

图4显示了根据本发明另一个实施例的进行放电辅助化学加工的方法流程图；以及

图5显示了根据本发明又一个实施例的进行放电辅助化学加工的方法流程图。

附图标记说明：

加工液槽100，加工液入口110，加工液出口120，第一连通口130，连通器200，液位计210，第二连通口220，供液箱300，工具电极400，液泵500，第一三通阀610，第一三通阀的进口11，第一三通阀的第一出口12，第一三通阀的第二出口13，第二三通阀620，第二三通阀的进口21，第二三通阀的第一出口22，第二三通阀的第二出口23，工件700，加工液800，装置1000。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的一个方面，本发明提出了一种绝缘材料工件表面对准和浸液深度调控的装置。根据本发明的实施例，该装置可用于放电辅助化学加工，具体地，参考图1，该装置1000包括：加工液槽100、连通器200、供液箱300以及工具电极400，其中，加工液槽 100具有加工液入口110、加工液出口120以及第一连通口130，连通器200具有第二连通口220，第二连通口220和第一连通口130相连，且连通器200中具有液位计210，供液箱 300和加工液入口110以及加工液出口120相连，工具电极400设置在加工液槽100的上方(参考图中所示出的“上”、“下”方向)，且工具电极400可相对所述加工液槽100移动。由此，该装置1000通过连通器200中的液位计210可方便地指示加工液槽100中的加工液的高度，并且通过该工具电极400的移动，即可实现工具电极和工件表面的对准，操作简便，且工具电极400和工件(图中未示出)对准的精确度较高，易于调控，使用性能良好。具体地，工具电极400可相对加工液槽100在三维方向上移动，例如上下移动、左右移动以及前后移动。

根据本发明的实施例，前面所述的工件是由绝缘材料形成的，例如塑料、玻璃等。

根据本发明的实施例，参考图1，该装置1000还可以包括液泵500、第一三通阀610以及第二三通阀620，其中，第一三通阀610的进口11和供液箱300相连，第一三通阀610 的第一出口12和液泵500相连，第一三通阀610的第二出口13和加工液出口120相连，第二三通阀620的进口21和液泵500相连，第二三通阀620的第一出口22和供液箱300 相连，第二三通阀620的第二出口23和加工液入口110相连。由此，通过该液泵500、第一三通阀610以及第二三通阀620，可以简便而精确地向加工液槽100中供给或回收加工液，且在该装置1000运行过程中，加工液槽100中的加工液可以自循环，有利于保持工具电极浸液深度的稳定，进一步提高了该装置1000的使用性能。

在本发明的另一方面，本发明提出了一种利用前面所述的装置进行绝缘材料工件表面对准和浸液深度调控的方法，该方法可以简便地调控工具电极和工件之间的加工间隙以及工具电极的浸液深度，且调节精确度高。如前所述，目前的放电辅助化学加工的方法中，调整工具电极和工件之间的加工间隙以及工具电极的浸液深度时，存在操作繁琐、精度较差、对操作者要求较高、受环境影响大等缺点。例如，目前常用的电荷耦合器件图像传感器(CCD)目视法和刻度尺直接测量法，操作繁琐，精度差，对操作者要求高；还有利用超声波测加工间隙时，受工作台结构限制，操作复杂，受环境影响大；此外，还有采用微力矩传感器辅助确定加工间隙位置的方法，该方法的测量精度直接依赖力矩传感器的分辨精度，造价较高，且对工件表面粗糙度和刚度敏感。因此，目前的方法难以简便地实现对加工间隙和浸液深度精确调控。而根据本发明实施例的进行放电辅助化学加工的方法，仅需利用加工装置中的工具电极的三维移动功能，以及利用连通器来精确指示加工液槽中的液面高度，即可实现对工具电极与工件之间的加工间隙以及工具电极的浸液深度的精确调控，无需额外仪器或装置，操作方便、精度较高、成本较低。

根据本发明的实施例，参考图2，该方法包括：

S10：将工件放入加工液槽中，移动工具电极，将工具电极和工件对准

在该步骤中，将工件放入加工液槽中，移动工具电极，令工具电极的下端部和工件的上表面接触，将工具电极和工件对准。根据本发明的实施例，为了进一步提高调整精度，在将工件放入加工液槽之前，可以先对工件的表面进行调平，保证工件表面平整，没有凹凸形状，具体地，工件表面的平整度可以小于1μm。根据本发明的实施例，在进行调整之前，工具电极的下端部需要保持干燥和清洁，具体地，可以利用CCD对工具电极的下端部进行放大观察，保证工具电极的下端部的清洁干燥。由此，可以进一步保证调整的精确度。

根据本发明的实施例，参考图3，将工件放入加工液槽中之后，该方法进一步包括：

S11：向下移动工具电极，令工具电极的下端部和工件的上表面靠近

在该步骤中，向下移动工具电极，令工具电极的下端部和工件的上表面靠近。根据本发明的实施例，将工件放入加工液槽中之后，工具电极的下端部和工件的上表面具有相对较远的距离(肉眼可见)，可以向下移动工具电极，令工具电极的下端部和工件的上表面靠近。

S12：控制工具电极向下移动的速率为h，并将工具电极水平移动

在该步骤中，当前面步骤中所述的工具电极的下端部和工件的上表面逐渐靠近，且工具电极的下端部和工件的上表面之间的距离小于100μm时，控制工具电极逐步向下移动，每次移动的距离为h，其中，h≤2μm，同时将工具电极水平移动。根据本发明的实施例，前面步骤中在将工具电极向下移动的过程中，可以观察工具电极的下端部和工件的上表面之间的距离，当工具电极的下端部和工件的上表面之间距离较近时，例如工具电极的下端部和工件的上表面之间距离为50μm时，可以减小工具电极向下移动的移动速率，例如控制工具电极逐步微步移动，且每次移动的距离不大于2μm，例如每次移动的距离为2μm，并且，同时将工具电极水平移动，即同时将工具电极沿着垂直于上下方向的平面移动。

S13：工具电极下端部是否发生弯曲变形

在该步骤中，前面步骤中将工具电极微步向下移动，同时将工具电极水平移动时，每次向下移动并水平移动工具电极之后，观测工具电极的下端部的形态，即观察工具电极下端部是否发生了弯曲变形(弯曲震颤变形)。当工具电极的下端部未发生弯曲变形时，继续将工具电极缓慢向下微步移动，并同时将工具电极水平移动。

S14：将工具电极向上移动h/2的距离，工具电极和工件对准

在该步骤中，继续将工具电极缓慢向下微步移动时，当工具电极的下端部和工件的上表面接触时，工具电极的下端部受力压缩，工具电极的下端部会受到与水平移动的方向相反的摩擦力，导致工具电极的下端部发生弯曲震颤变形，当观察到工具电极的下端部发生弯曲震颤变形时，将工具电极向上移动h/2的距离，实现工具电极和工件的对准。此时，工具电极的下端部和工件的上表面恰好刚接触，对准误差在1μm以内，对准精确度较高。

综上可知，该方法通过控制工具电极的三维移动，并通过观察工具电极的下端部是否发生弯曲变形，可以简便地判断工具电极的下端部和工件的上表面是否恰好接触，即工具电极和工件是否对准，操作简便，且精确度较高。具体地，工具电极和工件对准后的加工装置的结构可以参考图5中的(a)，工具电极400的下端部和工件700的上表面刚好接触对准。

S20：将工具电极向上移动H₀，将供液箱中的加工液供给至加工液槽中，并记录初始液面高度Y₀

在该步骤中，前面步骤中将工具电极和工件对准后，将工具电极向上移动H₀，并将供液箱中的加工液通过加工液入口供给至加工液槽中，打开第一连通口以及连通器的第二连通口，当加工液槽中的加工液的液面和工具电极的下端部接触时，关闭加工液入口，并通过连通器中的液位计记录连通器中的初始液面高度Y₀。根据本发明的实施例，参考图5中的(b)和(c)，将工具电极和工件对准之后，将工具电极向上移动H₀的距离，然后将供液箱(图中未示出)中的加工液800通过加工液入口110供给至加工液槽100中，打开第一连通口130和连通器200的第二连通口310，当加工液槽100中的加工液800的液面和工具电极400的下端部接触时，关闭加工液入口110，并通过液位计220记录连通器200 中的初始液面高度Y₀，即加工液槽100中的加工液800的初始液面高度。具体地，在该步骤中，可以利用电荷耦合器件图像传感器(CCD)观测加工液800的液面和工具电极400 的下端部之间的距离。由此，可以方便地判断加工液800的液面是否和工具电极400的下端部刚好接触，进一步提高了操作精确度。

S30：向下移动工具电极，令工具电极浸入加工液中，进行放电辅助化学加工

在该步骤中，将工具电极向下移动，令工具电极至少部分地浸没在加工液中，且工具电极的下端部和工件的上表面不接触，对工件进行放电辅助化学加工。

根据本发明的实施例，参考图4，该方法进一步包括：

S31：根据预设的加工间隙标准值A，将工具电极向下移动(H₀-A)

在该步骤中，根据预设的加工间隙标准值A，将工具电极向下移动(H₀-A)的距离。由此，可以简便地调节工具电极和工件之间的加工间隙，且调整精确度高。根据本发明的实施例，如前所述，工具电极和工件之间的加工间隙是影响放电辅助化学加工的重要因素之一，加工间隙过大时，火花放电瞬间能达到并作用于工件表面上的作用力较弱，明显降低加工效率甚至不足以蚀除工件材料；加工间隙过小甚至工具电极与工件接触时，微小的间隙会影响气膜的形态，并且加工时会产生拉弧等不利现象，此时电弧产生的高温高压使工具电极与工件表面出现不同程度的烧伤破坏现象。因此，在进行放电辅助化学加工时，需要精确控制加工间隙。根据本发明实施例的方法，在前面步骤中已经精确得到了工具电极的下端部和工件上表面之间的距离为H₀，因此，基于距离H₀和预设的加工间隙标准值A，将工具电极向下移动(H₀-A)的距离，即可将工具电极和工件之间的加工间隙精确地调整至和加工间隙标准值A相等，提高了放电辅助化学加工的加工效率。具体地，参考图5中的(d)，工具电极400和工件700的加工间隙为加工间隙标准值A。具体地，前面步骤中工具电极向上移动的距离H₀可以为2.0mm，此时液位计指示的连通器中的初始液面高度为 Y₀可以记为0，加工间隙标准值A可以为20μm，则该步骤中，可以将工具电极向下移动 (H₀-A)，即向下移动1.98mm的距离。

S32：第一浸没深度(H₀-A)和浸没深度标准值B是否相等

在该步骤中，前面步骤中将工具电极向下移动(H₀-A)的距离之后，工具电极的第一浸没深度即为(H₀-A)，当第一浸没深度(H₀-A)和浸没深度标准值B相等时，调整完成。根据本发明的实施例，如前所述，工具电极的浸没深度也是影响放电辅助化学加工的重要因素之一，工具电极浸液深度过大时，参与电解反应的工具电极表面积会增加，电压一定的情况下放电电流密度减小，单位面积上气泡析出率下降，不易形成稳定的气膜；工具电极浸液深度过小时，参与反应的工具表面积会减小，放电电流密度增大，单位面积上气泡的析出率增加，如果气泡移动速率不够快时将使得工具电极周围堆积大量的气泡，不利于后续的加工。因此，为了实现更好的加工效果，需要在加工前能够调控合适的浸液深度，并且在加工过程中能够保持稳定的浸液深度。根据本发明实施例的方法中，在前面步骤中调整好加工间隙后，此时工具电极的第一浸没深度(H₀-A)和浸没深度标准值B如果相等，则无需进行后续调节，直接可以进行加工。当工具电极的第一浸没深度(H₀-A)和浸没深度标准值B不相等时，可以通过向加工液槽内加入或排出加工液的方法，使得工具电极的浸没深度达到浸没深度标准值B。

S33：第一浸没深度(H₀-A)小于浸没深度标准值B

在该步骤中，判断第一浸没深度(H₀-A)小于浸没深度标准值B。

S34：将供液箱中的加工液供给至加工液槽中

在该步骤中，前面步骤中判断第一浸没深度(H₀-A)小于浸没深度标准值B时，将供液箱中的加工液供给至加工液槽中，当液位计记录的连通器中的液面高度Y₁＝[Y₀+B- (H₀-A)]时，关闭加工液入口。

根据本发明的具体实施例，前面所述的H₀为2.0mm，对应的液位计指示的连通器中的初始液面高度为Y₀为0，加工间隙标准值A为20μm时，工具电极的第一浸液深度为1.98mm，浸液深度标准值B可以为2.5mm，则该步骤中进行加液调节时，当液位计指示的连通器中的液面高度Y₁为0.52mm时，即使得工具电极的浸液深度和浸液深度标准值B相等。具体地，参考图5中的(e)，当液位计220指示的连通器200中的液面高度为Y₁时，工具电极的浸液深度即为浸液深度标准值B。由此，该方法可以简便地将工具电极和工件之间的加工间隙以及工具电极的浸液深度均调整为标准值，操作方便且精确度高。

S35：第一浸没深度(H₀-A)大于浸没深度标准值B

在该步骤中，判断第一浸没深度(H₀-A)大于浸没深度标准值B。

S36：将加工液槽中的加工液排出至供液箱中

在该步骤中，前面步骤中判断第一浸没深度(H₀-A)大于浸没深度标准值B时，将供液箱中的加工液供给至加工液槽中，将加工液槽中的加工液排出至供液箱中，当液位计记录的连通器中的液面高度Y₁＝[Y₀+B-(H₀-A)]时，关闭所述加工液出口。由此，该方法可以基于预先调整好的加工间隙，通过加液或排液的方式对工具电极的浸液深度进行进一步调整，并通过液位计可以精确指示加液量或排液量，操作简便，调整精确度高。

根据本发明的实施例，如前所述，参考图1，该装置1000还可以包括液泵500、第一三通阀610以及第二三通阀620，其中，第一三通阀610的进口11和供液箱300相连，第一三通阀610的第一出口12和液泵500相连，第一三通阀610的第二出口13和加工液出口120相连，第二三通阀620的进口21和液泵500相连，第二三通阀620的第一出口22 和供液箱300相连，第二三通阀620的第二出口23和加工液入口110相连。由此，通过调控液泵500、第一三通阀610以及第二三通阀620，可以精确控制向加工液槽100中加液的加液量，或者控制从加工液槽100排出的电解液的量，并且通过连通器200中的液位计220，可以实时反馈加工液槽100中的液面高度，进而可以精确调控工具电极400的浸液深度。具体地，在向加工液槽100中注入加工液时，可以通过调节加工液流速或在加工液出液位置(即和加工液入口110相连的位置)设置缓冲流道来减小注入加工液时的液面波动，提高加工液液面的稳定性，提高加工效果。

根据本发明的实施例，前面步骤中精确调整好工具电极和工件之间的加工间隙以及工具电极的浸液深度之后，即可对工件进行放电辅助化学加工。根据本发明的实施例，参考图1，在进行放电辅助化学加工时，该方法可以进一步包括：打开加工液入口110、加工液出口120以及液泵500，关闭第一三通阀610的进口11以及第二三通阀620的第一出口22。由此，该装置在进行放电辅助化学加工时，加工液槽100中的加工液可以通过第一三通阀610、液泵500以及第二三通阀620实现自循环，即实现加工液槽100内进液量和出液量的平衡，提高了加工液液面的稳定性，进一步实现对工具电极浸液深度的稳定控制。

根据本发明的实施例，前面所述的用于放电辅助化学加工的加工装置还可以包括控制单元，该控制单元可实现液面高度测量反馈及浸液深度调控的全自动化过程。

综上可知，该方法仅需利用加工装置中的工具电极的三维移动功能，以及利用连通器来精确指示加工液槽中的液面高度，即可实现对工具电极与工件之间的加工间隙以及工具电极的浸液深度的精确调控，无需额外仪器或装置，操作方便、精度较高、成本较低。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“深度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“另一个实施例”等的描述意指结合该实施例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

另外，需要说明的是，本说明书中，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (10)

1.一种绝缘材料工件表面对准和浸液深度调控的装置，其特征在于，包括：

加工液槽，所述加工液槽具有加工液入口、加工液出口以及第一连通口；

连通器，所述连通器具有第二连通口，所述第二连通口和所述第一连通口相连，且所述连通器中具有液位计；

供液箱，所述供液箱和所述加工液入口以及所述加工液出口相连；以及

工具电极，所述工具电极设置在所述加工液槽的上方，且所述工具电极可相对所述加工液槽移动。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，还包括：

液泵；

第一三通阀，所述第一三通阀的进口和所述供液箱相连，所述第一三通阀的第一出口和所述液泵相连，所述第一三通阀的第二出口和所述加工液出口相连；

第二三通阀，所述第二三通阀的进口和所述液泵相连，所述第二三通阀的第一出口和所述供液箱相连，所述第二三通阀的第二出口和所述加工液入口相连。

3.一种利用权利要求1或2所述的装置进行绝缘材料工件表面对准和浸液深度调控的方法，其特征在于，包括：

S10：将工件放入所述加工液槽中，移动所述工具电极，令所述工具电极的下端部和所述工件的上表面接触，将所述工具电极和所述工件对准；

S20：将所述工具电极向上移动H₀，并将所述供液箱中的加工液通过所述加工液入口供给至所述加工液槽中，打开所述第一连通口以及所述连通器的所述第二连通口，当所述加工液槽中的所述加工液的液面和所述工具电极的所述下端部接触时，关闭所述加工液入口，并通过所述连通器中的所述液位计记录所述连通器中的初始液面高度Y₀；

S30：将所述工具电极向下移动，令所述工具电极至少部分地浸没在所述加工液中，且所述工具电极的所述下端部和所述工件的所述上表面不接触，对所述工件进行放电辅助化学加工。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，将所述工具电极和所述工件对准进一步包括以下步骤：

S11：向下移动所述工具电极，令所述工具电极的所述下端部和所述工件的所述上表面靠近；

S12：当所述工具电极的所述下端部和所述工件的所述上表面之间的距离小于100μm时，控制所述工具电极逐步向下移动，每次移动的距离为h，其中，h≤2μm，同时将所述工具电极水平移动；

S13：每次向下移动并且水平移动所述工具电极之后，观测所述工具电极的下端部的形态：

当所述下端部未发生弯曲变形时，重复S12步骤；

当所述下端部发生弯曲变形时，将所述工具电极向上移动h/2的距离，所述工具电极和所述工件对准。

5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，步骤S20进一步包括：

利用电荷耦合器件图像传感器观测所述加工液的液面和所述工具电极的所述下端部之间的距离。

6.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述将所述工具电极向下移动，令所述工具电极至少部分地浸没在所述加工液中，进一步包括：

根据预设的加工间隙标准值A，将所述工具电极向下移动(H₀-A)的距离。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，将所述工具电极向下移动(H₀-A)的距离之后，所述工具电极的第一浸没深度为(H₀-A)，当所述第一浸没深度(H₀-A)和浸没深度标准值B不相等时，所述方法进一步包括：

将所述供液箱中的所述加工液供给至所述加工液槽中，或者将所述加工液槽中的所述加工液排出至所述供液箱中，令所述工具电极的浸没深度和所述浸没深度标准值B相等。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，当所述第一浸没深度(H₀-A)小于所述浸没深度标准值B时，

将所述供液箱中的所述加工液供给至所述加工液槽中，当所述液位计记录的所述连通器中的液面高度Y₁＝[Y₀+B-(H₀-A)]时，关闭所述加工液入口。

9.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，当所述第一浸没深度(H₀-A)大于所述浸没深度标准值B时，

将所述加工液槽中的所述加工液排出至所述供液箱中，当所述液位计记录的所述连通器中的液面高度Y₁＝[Y₀+B-(H₀-A)]时，关闭所述加工液出口。

10.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述装置进一步包括液泵、第一三通阀以及第二三通阀，所述第一三通阀的进口和所述供液箱相连，所述第一三通阀的第一出口和所述液泵相连，所述第一三通阀的第二出口和所述加工液出口相连；所述第二三通阀的进口和所述液泵相连，所述第二三通阀的第一出口和所述供液箱相连，所述第二三通阀的第二出口和所述加工液入口相连，

对所述工件进行所述放电辅助化学加工时，所述方法进一步包括：

打开所述加工液入口、所述加工液出口以及所述液泵，关闭所述第一三通阀的进口以及所述第二三通阀的第一出口。