[发明专利]微阵列轴孔的组合加工方法

说明书

技术领域

本发明涉及以电解加工、微细电火花加工和超声复合等技术交叉融合的金属合金材料的微细阵列轴孔的组合加工方法。

背景技术

合金材料的微阵列轴孔在许多领域中有广泛的应用。在生命科学领域中，微阵列轴可以记录大脑皮层神经细胞活动，破解大脑行为指令，帮助治疗脑损伤疾病，对生命科学和人类健康的发展起了巨大的推动作用。更加重要的是，微阵列轴可以通过微细电加工的方法来加工微细阵列孔，微阵列孔同样有着广泛的应用。如打印机喷墨孔阵列、筛网结构、喷丝板及MEMS(微型机电系统)中微喷、微泵等微细结构。

采用精密机械加工工艺制造微阵列轴孔，存在加工精度难以保证、加工效率低、形状复杂加工困难等缺点，特别是微阵列轴不适合用精密机械加工工艺进行加工。在特种加工中，电子束和离子束加工需要在真空条件下进行，加工设备昂贵，在实际应用上有局限性；激光加工的形状精度和表面光洁度通常较差；LIGA加工需要同步光源，价格昂贵，工艺复杂。表面光洁度通常较差；电火花加工的加工效率较低，且加工精度受电极损耗的影响，不适于阵列微细型孔的批量制作；电化学加工在加工机理上具有达到精密和微细加工的可能性，但传统的电化学加工工艺包括光刻电解加工工艺，由于电场的发散和电极侧壁的杂散腐蚀等，在电解蚀除过程中尺寸精度不易精密控制，应用于微细加工尚待解决关键的工艺问题。

发明内容

为了解决现有微阵列轴孔加工工艺加工精度难以保证、加工效率低、形状复杂加工困难的问题，本发明提供了一种微细阵列轴孔组合加工方法。

本发明由下列步骤完成：

步骤一：将工件电极安装在机床主轴上，工件电极为阳极，加工工具为阴极，工件电极与加工工具设置在机床的工作平台上的电解液槽内的电解液中，采用脉冲电源供电，工件电极与加工工具进行相对靠近的移动，通过电压电流检测装置对电压进行检测，当两极间电压为零，工件电极和加工工具完成接触感知，设置加工初始距离，主轴带动工件电极作绕轴心的旋转运动，通过电解加工工艺过程将工件电极制作成微细电极；

步骤二：用平板电极替换加工工具，交换脉冲电源的正负极，则平板电极为阳极，上述步骤加工后的工件电极为阴极，所述的平板电极通过超声波发生装置的换能器支撑水平放置在电解液槽内的电解液中，工件电极与平板电极进行相对靠近的移动，通过电压电流检测装置对电压进行检测，当两极间电压为零，工件电极和平板电极完成接触感知，设置加工初始距离，主轴带动工件电极作三轴运动，通过电解加工工艺过程在平板电极上加工微阵列母孔，并在加工过程中通过超声波发生装置的换能器进行复合超声振动；

步骤三：用圆柱电极替换已加工成微细电极的工件电极，交换脉冲电源的正负极，则圆柱电极为阳极，带有微阵列母孔的平板电极为阴极，用带有微阵列母孔的平板电极通过电火花加工将圆柱电极制作成微细阵列轴，并在加工过程中通过超声波发生装置的换能器进行复合超声振动；

步骤四：用不锈钢薄片替换带有微阵列母孔的平板电极，交换脉冲电源的正负极，则不锈钢薄片为阳极，已加工成微阵列轴的圆柱电极为阴极，用已加工成微阵列轴的圆柱电极在不锈钢薄片上采用与步骤二相同的电解方法加工微阵列孔。

本发明充分利用了微细电火花和电解加工的优势，摒弃了它们的缺点，提高了微细阵列轴孔加工的质量和效率，本发明的微阵列轴孔的组合加工方法具有加工精度高、加工效率高、加工方便的优点。

附图说明

图1是步骤一的结构示意图，图2是步骤二的结构示意图，图3是步骤三的结构示意图，图4是步骤四的结构示意图。

具体实施方式

具体实施方式一：下面结合图1、图2、图3和图4具体说明本实施方式，本实施方式中由下列步骤完成：