CN110394513A - 一种复合电极加工多级微结构的在位修整补偿方法 - Google Patents

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周天丰
马福宾
王瑛
仇天阳
颜培
梁志强
刘志兵
焦黎
解丽静
赵文祥
王西彬
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Beijing University of Technology
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    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • B23H9/00—Machining specially adapted for treating particular metal objects or for obtaining special effects or results on metal objects

Abstract

本发明公开一种复合电极加工多级微结构的在位修整补偿方法，包括以下步骤：(1)制作复合电极，复合电极包括至少两个电极块，复合电极对应多级微结构，一个电极块用于加工一个微结构，电极块与多级微结构一一对应；(2)将复合电极安装在电火花加工机床上，通过复合电极对工件加工多级微结构；(3)随着复合电极工作时间的增加，复合电极会发生损耗；(4)在电火花加工机床上设置水平线切割装置，利用水平线切割装置对已经损耗的复合电极进行切割修整补偿；(5)使用经切割修整补偿后的复合电极继续进行对工件的多级微结构的加工。本发明复合电极加工多级微结构的在位修整补偿方法的修整补偿效率高、简单方便。

Description

一种复合电极加工多级微结构的在位修整补偿方法
技术领域
本发明涉及多级微结构加工技术领域，特别是涉及一种复合电极加工多级微结构的在位修整补偿方法。
背景技术
目前，用于制作多级微结构的方法有光刻胶热熔法、光敏玻璃热成形法、离子交换法、飞秒激光法、车削方法、铣削方法、光电反应刻蚀法、聚焦离子束刻蚀与沉积法和化学气象沉积法等方法。
光刻、刻蚀等方法工艺较成熟，兼容性较好，也可实现批量生产，但其成本高、效率低，且只适合一级或简单的二级微结构；离子交换法、飞秒激光法和聚焦离子束等能量加工方法可实现纳米级的精密结构的加工，但成本高、效率低，且只适合一级或简单的二级微结构，均一性差且难以批量生产；单点金刚石车削方法可完成复杂结构的高面型精度的加工，但效率低，且在加工多级表面微结构时难以对刀，刀具轨迹难以拟合，加工三级及三级以上微结构时，须多次加工同一微结构，数控编程困难，且难以对刀，很难保证高质量基准面的切削加工，同时由于刀具的磨损也无法实现后续高质量、高均匀多级微结构的切削加工。而电火花加工被证明为一种简单而有效的多级微结构的加工方法，但其依旧存在着电极损耗的问题，电极损耗后需要对电极进行修整补偿，但现有技术中对电极的修复步骤繁琐、效率低下，操作不便。
发明内容
本发明的目的是解决上述现有技术存在的问题，提供一种简单方便、效率高的复合电极加工多级微结构的在位修整补偿方法。
为实现上述目的，本发明提供了如下方案：本发明提供一种复合电极加工多级微结构的在位修整补偿方法，包括以下步骤：
(1)制作复合电极，所述复合电极包括至少两个电极块，所述复合电极对应多级微结构，一个所述电极块用于加工一个微结构，所述电极块与所述多级微结构一一对应；各个所述电极块的表面几何尺寸由对应的所述微结构的表面几何尺寸确定，根据所述微结构的深度确定对应的所述电极块的电极材料的放电速度，继而确定对应所述电极块的电极材料；将各个所述电极块固定在一起制作成所述复合电极；
(2)将所述复合电极安装在电火花加工机床上，通过复合电极对工件加工多级微结构；
(3)随着所述复合电极工作时间的增加，所述复合电极会发生损耗，由于所述复合电极中不同的所述电极块的放电速度及电极损耗的差异，会导致损耗后的复合电极的形貌会与初始形貌不同；
(4)在电火花加工机床上设置水平线切割装置，并使所述复合电极的所有电极块的底端均位于所述水平线切割装置的切割电极丝的下方，然后利用所述水平线切割装置对已经损耗的复合电极进行切割修整补偿；
(5)使用经切割修整补偿后的复合电极继续进行对工件的多级微结构的加工。
优选地，所述电极块的材料为黄铜、紫铜、铝、铜钨合金、钼、不锈钢及石墨中的一种或几种。
优选地，所述铜钨合金中铜的含量为40％，钨的含量为60％，或者铜的含量为20％，钨的含量为80％。
优选地，所述电极块为9个。
本发明复合电极加工多级微结构的在位修整补偿方法相对于现有技术取得了以下技术效果：
本发明复合电极加工多级微结构的在位修整补偿方法的修整补偿效率高、简单方便。本发明复合电极加工多级微结构的在位修整补偿方法通过在电火花机床上直接安装水平线切割装置，能够不拆卸复合电极即能够对已损耗的复合电极直接进行修整补偿。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
图1为本发明复合电极加工多级微结构的在位修整补偿方法中复合电极的结构示意图；
图2为本发明实施例中提供的利用复合电极加工多级微结构的结构示意图；
图3为本发明实施例中提供的利用复合电极加工多级微结构后被损耗的结构示意图；
图4为本发明实施例中提供的损耗后的复合电极的结构示意图；
图5为本发明实施例中提供的修复补偿后的复合电极的结构示意图
其中，1-复合电极，2-工件，3-工作台，4-已损耗的复合电极，5-修整补偿后的复合电极。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明的目的是是解决上述现有技术存在的问题，提供一种简单方便、效率高的复合电极加工多级微结构的在位修整补偿方法。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，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。
如图1-5所示，本实施例提供一种复合电极加工多级微结构的在位修整补偿方法，包括以下步骤：
(1)制作复合电极1，复合电极1包括至少两个电极块，复合电极1对应多级微结构，一个电极块用于加工一个微结构，电极块与多级微结构一一对应；各个电极块的表面几何尺寸由对应的微结构的表面几何尺寸确定，根据微结构的深度确定对应的电极块的电极材料的放电速度，继而确定对应电极块的电极材料；将各个电极块固定在一起制作成复合电极1；
(2)将复合电极1安装在电火花加工机床上，工件2放在工作台3上，通过复合电极1对工件2加工多级微结构；
(3)随着复合电极1工作时间的增加，复合电极1会发生损耗，由于复合电极1中不同的电极块的放电速度及电极损耗的差异，会导致损耗后的复合电极1的形貌会与初始形貌不同，如图3和图4所示的已损耗的复合电极4；
(4)在电火花加工机床上设置水平线切割装置，并使复合电极1的所有电极块的底端均位于水平线切割装置的切割电极丝的下方，然后利用水平线切割装置对已经损耗的复合电极1进行切割修整补偿，如图5所示修整补偿后的复合电极5；
(5)使用经切割修整补偿后的复合电极1继续进行对工件2的多级微结构的加工。
本实施例中电极块的材料为黄铜、紫铜、铝、铜钨合金、钼、不锈钢及石墨中的一种或几种，其中铜钨合金中铜的含量为40％，钨的含量为60％，或者铜的含量为20％，钨的含量为80％。
本发明中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (4)

1.一种复合电极加工多级微结构的在位修整补偿方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)制作复合电极，所述复合电极包括至少两个电极块，所述复合电极对应多级微结构，一个所述电极块用于加工一个微结构，所述电极块与所述多级微结构一一对应；各个所述电极块的表面几何尺寸由对应的所述微结构的表面几何尺寸确定，根据所述微结构的深度确定对应的所述电极块的电极材料的放电速度，继而确定对应所述电极块的电极材料；将各个所述电极块固定在一起制作成所述复合电极；
(2)将所述复合电极安装在电火花加工机床上，通过复合电极对工件加工多级微结构；
(3)随着所述复合电极工作时间的增加，所述复合电极会发生损耗，由于所述复合电极中不同的所述电极块的放电速度及电极损耗的差异，会导致损耗后的复合电极的形貌会与初始形貌不同；
(4)在电火花加工机床上设置水平线切割装置，并使所述复合电极的所有电极块的底端均位于所述水平线切割装置的切割电极丝的下方，然后利用所述水平线切割装置对已经损耗的复合电极进行切割修整补偿；
(5)使用经切割修整补偿后的复合电极继续进行对工件的多级微结构的加工。
2.根据权利要求1所述的复合电极加工多级微结构的在位修整补偿方法，其特征在于：所述电极块的材料为黄铜、紫铜、铝、铜钨合金、钼、不锈钢及石墨中的一种或几种。
3.根据权利要求2所述的复合电极加工多级微结构的在位修整补偿方法，其特征在于：所述铜钨合金中铜的含量为40％，钨的含量为60％，或者铜的含量为20％，钨的含量为80％。
4.根据权利要求1所述的复合电极加工多级微结构的在位修整补偿方法，其特征在于：所述电极块为9个。
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