微間隙電解輔助激光微細(xì)加工方法及裝置制造方法及圖紙

一種微間隙電解輔助激光微細(xì)加工方法及裝置，加工方法包括將工件通過夾具安裝于伺服進(jìn)給裝置上；通過伺服進(jìn)給裝置將工件浸入工作箱內(nèi)的電解液中；在時(shí)間T1內(nèi)，將工件移動(dòng)至激光加工區(qū)域，打開激光器，通過聚焦系統(tǒng)使激光聚焦于電解液下的工件表面，去除工件材料；在時(shí)間T2內(nèi)，將工件移動(dòng)至電解加工區(qū)域，打開電解電源，微間隙電解加工去除激光加工產(chǎn)生的再鑄層，完成一次復(fù)合加工T＝T1+T2；根據(jù)金屬微結(jié)構(gòu)加工的深度，設(shè)計(jì)復(fù)合加工循環(huán)次數(shù)并重復(fù)復(fù)合加工，直至工件加工完成。上述加工方法有效地去除激光加工產(chǎn)生的再鑄層，而且大大提高了加工效率，在加工過程中無需改變零件裝夾、無需更換電極，明顯改善和提高微細(xì)加工質(zhì)量。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】

本專利技術(shù)屬于特種加工
，特別是涉及一種微間隙電解輔助激光微細(xì)加工方法及裝置。
技術(shù)介紹
金屬材料微結(jié)構(gòu)(如微孔、微槽等)是微小系統(tǒng)(如傳感器、執(zhí)行器、復(fù)雜薄壁零件)中常用的關(guān)鍵部件。他們對加工精度和質(zhì)量具有很高的技術(shù)要求。在傳感器中，這些微結(jié)構(gòu)能夠高靈敏地感測轉(zhuǎn)角、位置等各種物理量，而且具備很強(qiáng)的抗沖擊振動(dòng)的環(huán)境適應(yīng)能力；在執(zhí)行器中，它們是精密執(zhí)行動(dòng)作的關(guān)鍵微結(jié)構(gòu)；在復(fù)雜薄壁零件如流體驅(qū)動(dòng)泵微結(jié)構(gòu)散熱器中，微槽是平衡散熱和壓降之間矛盾關(guān)系的重要方法。這些關(guān)鍵部件決定著零件的使用壽命和可靠性。近年來，激光、電解等特種加工技術(shù)越來越多地應(yīng)用于微結(jié)構(gòu)的制造技術(shù)，但激光加工存在再鑄層、熱影響區(qū)等問題；電解加工存在低效率、側(cè)蝕嚴(yán)重、電解產(chǎn)物排除困難等問題。因此，有必要設(shè)計(jì)一種更好的加工方法，以解決上述問題。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
針對現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本專利技術(shù)提供一種充分結(jié)合激光加工、電解加工的優(yōu)點(diǎn)，有效地去除激光加工產(chǎn)生的再鑄層，而且大大提高加工效率的微間隙電解輔助激光微細(xì)加工方法及裝置。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本專利技術(shù)采用如下技術(shù)方案：一種微間隙電解輔助激光微細(xì)加工方法，包括：步驟一：將工件通過夾具安裝于伺服進(jìn)給裝置上；步驟二：通過所述伺服進(jìn)給裝置將所述工件浸入工作箱內(nèi)的電解液中，并調(diào)整所述工件的位置，進(jìn)行對準(zhǔn)；步驟三：在時(shí)間T1內(nèi)，通過所述伺服進(jìn)給裝置將所述工件移動(dòng)至激光加工區(qū)域，打開激光器，通過聚焦系統(tǒng)使激光聚焦于電解液下的所述工件表面，去除工件材料；步驟四：在時(shí)間T2內(nèi)，通過所述伺服進(jìn)給裝置將所述工件移動(dòng)至電解加工區(qū)域，打開電解電源，微間隙電解加工去除激光加工產(chǎn)生的再鑄層，完成復(fù)合加工的一個(gè)周期T＝T1+T2；步驟五：根據(jù)金屬微結(jié)構(gòu)(微孔或微槽)加工的深度，設(shè)計(jì)復(fù)合加工循環(huán)次數(shù)并重復(fù)上述步驟三和步驟四，直至所述工件加工完成。進(jìn)一步，所述激光器為毫秒級脈沖激光器。一種微間隙電解輔助激光微細(xì)加工裝置，包括盛放有電解液的工作箱，所述工作箱上方設(shè)有伺服進(jìn)給裝置，所述伺服進(jìn)給裝置通過夾具安裝有工件，所述工件浸入所述電解液內(nèi)，所述工件的一側(cè)設(shè)有激光器及聚焦系統(tǒng)，另一側(cè)設(shè)有電極，所述電極的底部進(jìn)入所述電解液內(nèi)，所述電極的頂部固定于進(jìn)液接頭上，所述進(jìn)液接頭通過輸液管連接于電解液箱，所述電極和所述工件分別連接于電解電源的負(fù)極和正極。進(jìn)一步，所述工件位于所述電解液的表面下方1mm～2mm厚度處。進(jìn)一步，所述輸液管靠近所述電解液箱設(shè)有過濾器，用于過濾所述電解液。進(jìn)一步，所述輸液管上還設(shè)有液壓泵及壓力調(diào)節(jié)裝置，通過所述壓力調(diào)節(jié)裝置調(diào)節(jié)所述輸液管內(nèi)電解液的壓力，通過所述液壓泵持續(xù)地提供一定壓力的電解液，進(jìn)入所述電極，形成電解液流體。進(jìn)一步，所述電極為中空、側(cè)壁絕緣的金屬管。進(jìn)一步，所述電解液為低濃度酸性鈍化電解液。進(jìn)一步，所述工作箱的下部設(shè)有出液管，所述出液管連接于所述工作箱和所述電解液箱。本專利技術(shù)的有益效果：本專利技術(shù)微間隙電解輔助激光微細(xì)加工新方法，充分結(jié)合激光加工、電解加工的優(yōu)點(diǎn)，有效地去除激光加工產(chǎn)生的再鑄層，而且大大提高了加工效率，在加工過程中無需改變零件裝夾、無需更換電極，實(shí)現(xiàn)從孔加工至最終成型一次裝夾，改善微結(jié)構(gòu)成型，提高結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，進(jìn)而明顯改善和提高微細(xì)加工質(zhì)量，在航空、航天等領(lǐng)域上關(guān)鍵零部件的加工制造中具有極其重要的意義和工程應(yīng)用前景。附圖說明圖1為本專利技術(shù)微間隙電解輔助激光微細(xì)加工裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；圖中，1—工件、2—電解液、3—工作臺、4—工作箱、5—夾具、6—激光器及聚焦系統(tǒng)、7—伺服進(jìn)給裝置、8—進(jìn)液接頭、9—電極、10—電解電源、11—壓力調(diào)節(jié)裝置、12—液壓泵、13—過濾器、14—輸液管、15—電解液箱、16—出液管。具體實(shí)施方式下面將結(jié)合本專利技術(shù)實(shí)施例中的附圖，對本專利技術(shù)實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本專利技術(shù)的一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。基于本專利技術(shù)中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本專利技術(shù)保護(hù)的范圍。如圖1，本專利技術(shù)提供一種微間隙電解輔助激光微細(xì)加工方法，包括如下步驟：加工前,關(guān)閉電解電源10,將安裝加工裝置，將電解電源10的正、負(fù)極分別連接到工件1和電極9上，電極9則安裝定位在進(jìn)液接頭8上。步驟一：工件1的安裝定位，將工件1通過夾具5安裝于伺服進(jìn)給裝置7上，通過伺服進(jìn)給裝置7調(diào)整夾具5與工件1的位置，伺服進(jìn)給裝置7為XYZ三軸聯(lián)動(dòng)裝置，可以帶動(dòng)工件1上下左右前后移動(dòng)。步驟二：通過伺服進(jìn)給裝置7將工件1浸入工作箱4內(nèi)的電解液2中，并調(diào)整工件1的位置，進(jìn)行對準(zhǔn)。在加工時(shí)，工件1一直處于電解液2中并位于電解液2表面一下1mm～2mm厚度處。步驟三：激光加工高效去除工件1材料，在時(shí)間T1內(nèi)，通過伺服進(jìn)給裝置7將工件1移動(dòng)至激光加工區(qū)域，打開激光器6，通過聚焦系統(tǒng)使激光聚焦于電解液2下的工件1表面，高效地去除工件1的材料，可提高加工效率。同時(shí)，激光在電解液2中作用于工件1的力學(xué)效應(yīng)有利于排除金屬熔化物，減少激光加工產(chǎn)生的再鑄層，而且，電解液2可對加工區(qū)域進(jìn)行冷卻，能夠減少熱影響區(qū)。在本實(shí)施例中，激光器6為毫秒級脈沖激光器。步驟四：電解加工有效去除再鑄層及精密控型，在時(shí)間T2內(nèi)，通過伺服進(jìn)給裝置7將工件1移動(dòng)至電解加工區(qū)域，打開電解電源10，微間隙電解加工去除激光加工產(chǎn)生的再鑄層，完成一個(gè)復(fù)合加工周期T＝T1+T2。通過微間隙電解加工，加工表面質(zhì)量好、加工精度高且無熱影響區(qū)。微間隙加工(5μm～15μm)可減小因加工間隙內(nèi)電解液電導(dǎo)率、加工電壓、進(jìn)給速度等不穩(wěn)定而帶來的微間隙變化量，大大降低加工余量不均衡引起的誤差，提高加工精度。在本實(shí)施例中，電極9為中空、側(cè)壁絕緣的金屬管，這種電極9使得電極9側(cè)壁電場分布受到絕緣層的限制，減少雜散腐蝕，電極9端面的圓周部分電力線較集中，電化學(xué)反應(yīng)被限制在電極與端面相對的區(qū)域，提高加工定域性。電解電源10為高頻微秒級脈沖電源，高頻微秒級脈沖電源改變金屬陽極極化特性使其超鈍化在較高的電流密度下發(fā)生，加速陽極表面從鈍化狀態(tài)向向超鈍化狀態(tài)的過渡過程，提高加工精度。電解液2為低濃度酸性鈍化電解液，低濃度酸性鈍化電解液使得金屬的超鈍化區(qū)曲線斜率進(jìn)一步加大，切斷電流密度加大，相應(yīng)的截止加工間隙縮小，集中蝕除能力進(jìn)一步加強(qiáng)，同時(shí)在微小加工間隙不生成氫氧化物沉淀，提高加工精度、加工穩(wěn)定性和加工效率。步驟五：根據(jù)金屬微結(jié)構(gòu)(微孔或微槽)加工的深度，設(shè)計(jì)復(fù)合加工循環(huán)次數(shù)并進(jìn)行重復(fù)上述步驟三和步驟四，直至工件1的金屬微孔或微槽加工完成。上述加工過程中無需改變零件裝夾、無需更換工具電極9，實(shí)現(xiàn)從孔加工至最終成型一次裝夾，改善微結(jié)構(gòu)成型、提供結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，進(jìn)而明顯改善和提高微細(xì)加工質(zhì)量，在航空、航天等領(lǐng)域上關(guān)鍵零部件的加工制造中具有極其重要的意義和工程應(yīng)用前景。本專利技術(shù)通過合理利用激光加工與電解加工的工藝特點(diǎn)，將這兩種加工工藝進(jìn)行復(fù)合，確保工件及電極在一次裝夾定位、二次對刀(重復(fù)對刀精度：±5μm)的情況下，進(jìn)行微間隙電解輔助激光微細(xì)加工，工序簡單，加工質(zhì)量和精度易于保證。本專利技術(shù)還提供一種微間隙電解輔助激光微細(xì)加工裝置，包括盛放有電解液2的工作箱4，工作箱4安裝于工作臺3上，工作箱4上方設(shè)有伺服進(jìn)給裝置7，伺服進(jìn)給裝置7通過夾具5本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種微間隙電解輔助激光微細(xì)加工方法，其特征在于，包括：步驟一：將工件通過夾具安裝于伺服進(jìn)給裝置上；步驟二：通過所述伺服進(jìn)給裝置將所述工件浸入工作箱內(nèi)的電解液中，并調(diào)整所述工件的位置，進(jìn)行對準(zhǔn)；步驟三：在時(shí)間T1內(nèi)，通過所述伺服進(jìn)給裝置將所述工件移動(dòng)至激光加工區(qū)域，打開激光器，通過聚焦系統(tǒng)使激光聚焦于電解液下的所述工件表面，去除工件材料；步驟四：在時(shí)間T2內(nèi)，通過所述伺服進(jìn)給裝置將所述工件移動(dòng)至電解加工區(qū)域，打開電解電源，微間隙電解加工去除激光加工產(chǎn)生的再鑄層，完成一個(gè)復(fù)合加工周期T＝T1+T2；步驟五：根據(jù)金屬微結(jié)構(gòu)(微孔或微槽)加工的深度，設(shè)計(jì)復(fù)合加工循環(huán)次數(shù)并重復(fù)上述步驟三和步驟四，直至所述工件加工完成。

【技術(shù)特征摘要】
1.一種微間隙電解輔助激光微細(xì)加工方法，其特征在于，包括：步驟一：將工件通過夾具安裝于伺服進(jìn)給裝置上；步驟二：通過所述伺服進(jìn)給裝置將所述工件浸入工作箱內(nèi)的電解液中，并調(diào)整所述工件的位置，進(jìn)行對準(zhǔn)；步驟三：在時(shí)間T1內(nèi)，通過所述伺服進(jìn)給裝置將所述工件移動(dòng)至激光加工區(qū)域，打開激光器，通過聚焦系統(tǒng)使激光聚焦于電解液下的所述工件表面，去除工件材料；步驟四：在時(shí)間T2內(nèi)，通過所述伺服進(jìn)給裝置將所述工件移動(dòng)至電解加工區(qū)域，打開電解電源，微間隙電解加工去除激光加工產(chǎn)生的再鑄層，完成一個(gè)復(fù)合加工周期T＝T1+T2；步驟五：根據(jù)金屬微結(jié)構(gòu)(微孔或微槽)加工的深度，設(shè)計(jì)復(fù)合加工循環(huán)次數(shù)并重復(fù)上述步驟三和步驟四，直至所述工件加工完成。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微間隙電解輔助激光微細(xì)加工方法，其特征在于：所述激光器為毫秒級脈沖激光器。3.一種微間隙電解輔助激光微細(xì)加工裝置，其特征在于，包括：盛放有電解液的工作箱，所述工作箱上方設(shè)有伺服進(jìn)給裝置，所述伺服進(jìn)給裝置通過夾具安裝有工件，所述工件浸入所述電解液內(nèi)，所述工件的一側(cè)設(shè)有激光器及聚焦系統(tǒng)，另一側(cè)設(shè)有電極，所述電極的底部...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：胡玉蘭，孫愛西，常偊舶，楊斯涵，
申請(專利權(quán))人：沈陽理工大學(xué)，
類型：發(fā)明
國別省市：遼寧;21