[发明专利]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

说明书

技术领域

本发明属于微细特种加工领域，涉及到微细工具电极在线制备的电火花磨削加工及侧壁绝缘的微弧氧化方法。

背景技术

随着工业和科技的发展，精密微小金属零件已被广泛应用于生产和生活中的各个领域。而微细电加工技术包括微细电火花加工技术和微细电化学加工技术因其非接触加工、材料适应性广、没有宏观作用力等优点，在精密微小金属零件的加工方面有着其独特的优势。但微细电加工中，除期望的工具电极端面放电加工外，工具电极侧壁对已加工表面有严重的二次加工作用，影响加工的定域性，加工精度有待提高。为消除电极侧壁微细电火花加工过程中二次放电和微细电化学加工过程杂散腐蚀对加工精度和稳定性的不利影响，国内外学者常采用侧壁绝缘工具电极进行微细零件的加工制备。

经对现有技术的文献检索发现，国内外己见诸报导的电极绝缘方法主要涉及气相沉积法、浸渍提拉法、滴涂法和旋涂法。1985年，PCMTPhilips(Centre for Manufacturing Technology)利用化学气相沉积技术CVD在微细电极表面制得厚度15μm的p-SiC/n-SiC、SiC/Si3N4/SiC组合绝缘层。2006年，山东科技大学通过浸渍提拉在直径为200μm的不锈钢电极表面涂敷了一层厚度均匀的绝缘树脂层，膜层厚度小于10μm。2006年，韩国首尔国立大学通过滴涂稀释过的瓷釉，在直径为60μm的单电极表面上涂敷了一层3μm厚的瓷釉层。2009年，清华大学通过在阵列电极表面涂敷液态绝缘材料，然后电极沿轴向方向高速旋转，获得单轴直径100μm、绝缘层厚度2-10μm可调的阵列电极。采用上述几种方法，都可以得到质量较好的侧壁绝缘微细工具电极。然而，这些方法中侧壁绝缘电极均采用离线制备，运用这些工具电极进行微细电火花加工或微细电化学加工时，存在电极的“二次装夹”问题，很难满足微细加工的精度要求。

发明内容

本发明是为了解决现有的侧壁绝缘电极离线制备方法需要“二次装夹”，导致微细加工的精度差的问题，本发明提出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。

本发明所述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，该方法基于微弧氧化的侧壁绝缘微细工具电极的在线制备装置实现，所述微弧氧化的侧壁绝缘微细工具电极的在线制备装置包括电火花工作液槽、电火花工作液循环系统、反拷块、三轴高精度微细加工机床工作平台、微弧氧化槽、微弧氧化阴极、电解液循环系统、高频脉冲电源、短路检测系统、计算机和机床伺服系统；

电火花工作液槽设置在三轴高精度微细加工机床工作平台上表面的右侧，反拷块固定在三轴高精度微细加工机床工作平台上表面的右侧，微弧氧化槽设置在三轴高精度微细加工机床工作平台上表面的左侧，机床Z轴设置在三轴高精度微细加工机床工作平台中心的正上方，微弧氧化阴极通过夹具固定在微弧氧化槽内；

短路检测系统检测信号输入端同时连接反拷块和机床Z轴，短路检测系统检测信号输出端连接算机的检测信号输入端，计算机的伺服控制信号输出端连接机床伺服系统的控制信号输入端，机床伺服系统用于控制三轴高精度微细加工机床工作平台的三个主轴运动；

电火花工作液循环系统用于使电火花工作液槽内的工作液循环流动，电解液循环系统用于使微弧氧化槽内的液体循环流动，

该方法的具体步骤为：

步骤一、将工具电极的毛坯固定在机床Z轴的下端，反拷块连接高频脉冲电源的电源信号输出端，机床Z轴高速旋转，对工具电极毛坯的块电极电火花在线磨削加工；

具体方法为：将反拷块和工具电极毛坯进行感知接触，设置工具电极毛坯的进给量和加工参数，进行工具电极毛坯的磨削，同时利用电火花工作液循环系统提供循环工作液流过工具电极毛坯的表面，采用短路检测系统检测工具电极与反拷块之间的接触电压，当工具电极毛坯与反拷块无加工间隙而发生短路，则计算机控制机床Z轴使工具电极毛坯回退10μm-30μm重新加工，直至符合工具电极的标准；

步骤二、工具电极侧壁的微弧氧化在线绝缘制备；

具体方法：微弧氧化阴极连接高频脉冲电源的电源信号输出端，将微弧氧化阴极和工具电极进行感知接触，设置微弧氧化阴极与工具电极的加工间隙和加工参数，机床Z轴高速旋转电解液循环系统提供的循环电解液流过工具电极毛坯的表面，工具电极毛坯在Z轴方向做往复运动，且工具电极毛坯的端面始终在工具阴极底面以下，实现对工具电极毛坯进行侧壁绝缘的微弧氧化在线加工，工具电极毛坯的外表面氧化一层绝缘陶瓷膜；实现微弧氧化的侧壁绝缘微细工具电极的在线制备。