[实用新型]一种电射流掩膜加工系统及其喷头

说明书

技术领域

本实用新型涉及电射流掩膜加工领域，特别是涉及一种电射流掩膜加工用喷头。此外，本实用新型还涉及一种包括上述电射流掩膜加工用喷头的电射流掩膜加工系统。

背景技术

电射流掩膜加工是一种基于金属在电解液中发生“阳极溶解”原理的，用于印制表面功能微织构的新工艺，电射流掩膜加工具有无加工应力，无工具电极损耗、加工效率高、结构表面光滑、对工件表面不会产生变形及热影响区、材料以离子尺度去除等优点，因此非常适合微细结构的加工，并在航空航天、汽车、机械等领域得到越来越广泛的应用。

电射流掩膜加工系统主要包含：阴极喷嘴子系统、阳极夹具子系统、电解液循环子系统及简单的数控平台。与常见电解加工不同的是：电射流掩膜加工结合了光刻工艺与电液束工艺，通过在待加工工件表面镀上一层掩膜，工件表面上被掩膜覆盖的区域不会被加工，裸露部分将会被加工，实现了图形的高精度复制。

在电射流掩膜加工平台中，阳极夹具系统、电解液循环系统以及数控运动平台的构建都相对简单并且对加工效果的影响并不大。但是，阴极喷嘴系统的出现避免了传统电解加工中，微电极制造、装配的困难，使制造大规模密集表面织构成为可能，电射流掩膜加工以其对加工工件无加工应力、无工具电极损耗、加工效率高、能高精度实现图形复制等优点，在制造大规模表面织构方面具有广阔的发展前景。

现有技术中，阴极喷嘴系统一般包括以下几种，毛细管电极，毛细管排电极和基于电射流掩膜加工的单喷嘴喷头。

上述几种形式的阴极喷嘴系统，在一定程度上和在加工效率要求不高的条件下，能够有效地完成电解加工。然而，对于毛细管电极而言，毛细管做工具阴极需要外加一个耐腐蚀的夹具并且毛细管较脆不容易装夹，在装夹过程中也很难保证毛细管端部与工件阳极表面垂直，影响加工效果，此外，受微细毛细管制造、装配困难的影响，采用毛细管电极进行电液束加工，无法加工出微细表面织构并且加工效率较低；同时，对于毛细管排电极夹具设计复杂且不容易装夹，较难保证排电极的端部在同一水平线且垂直工件阳极表面；另外，由于毛细管较脆，受力容易碎裂，因此装配、夹紧困难并且较难保证毛细管端部垂直工件阳极表面及多个毛细管端部保持在同一个水平面上，影响加工效果；基于电射流掩膜加工的单喷嘴喷头采用光刻工艺与电液束工艺相结合的方法，将电解液直接喷射在镀了掩膜的工件阳极表面，利用数控运动平台，采用分多路扫，每次扫一路的加工方法来回扫工件表面。

同时，采用单喷嘴喷头进行加工，存在对刀不方便、容易受束流的影响，使走刀路径发生偏移，导致同一路的微坑加工状态不一致、加工效率低并且在加工路径的两端存在换向时间差，使得同一路加工出来的微坑，在深度、宽度及加工形貌上有较大的波动，无法保证加工的一致性，降低了加工精度。

现有技术中的阴极喷嘴系统，夹具设计复杂，制造、装夹困难，加工效率低、加工一致性差，难以大规模制造出一致性较好的表面微织构，且不利于对加工结构进行在线检测。

因此，如何提高电射流掩膜加工的效率，提高加工质量，是本领域技术人员目前需要解决的技术问题。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种电射流掩膜加工用喷头，该电射流掩膜加工用喷头可保证同时加工出的微结构具有相同的加工形貌，而且，加工效率高。本实用新型的另一目的是提供一种包括上述电射流掩膜加工用喷头的电射流掩膜加工系统。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

一种电射流掩膜加工用喷头，包括筒形喷头主体，所述喷头主体的一侧壁上沿其延伸方向均匀设有N个进水口，所述喷头主体的另一侧壁上沿其延伸方向均匀设有2N个出水口，所述出水口的延伸方向可垂直于待加工区域，并且每一个所述进水口可投影于对应的两个所述出水口中间。

优选的，所述喷头主体的内腔呈圆柱型，并且所述进水口和所述出水口分别与所述喷头主体的内腔径向两端连通。

优选的，所述进水口和所述出水口均呈圆筒型，并且各所述出水口的直径相同。

优选的，所述进水口的个数为至少2个，并且各所述进水口的内径相同。

优选的，所述进水口的直径为所述出水口的直径的1.4-1.6倍。

优选的，所述进水口和所述出水口的延伸方向平行。

优选的，所述出水口的长度大于所述进水口的长度。

本实用新型还提供一种电射流掩膜加工系统，包括阳极夹具子系统、电解液循环子系统、数控平台以及阴极喷嘴子系统，所述阴极喷嘴子系统中包括上述任意一项所述的电射流掩膜加工用喷头。