[发明专利]一种磁场辅助电化学增材制造微细零件装置与方法

权利要求书

1.一种磁场辅助电化学增材制造微细零件装置，其特征在于，包括机架(1)、精密电控移动平台模块(2)、增压模块(3)、机械手模块(4)、打印头模块(5)、恒温模块(6)、磁场生成模块(7)、隔振模块(8)、电解液循环模块(9)、控制模块(10)、计算机(11)；机架(1)上安装精密电控移动平台模块(2)，机架(1)中部架体上安装有增压模块(3)，增压模块(3)用于给打印头(5-2)内部腔体提供压力，来调节打印头(5-2)的喷射压力；精密电控移动平台模块(2)的下方安装机械手模块(4)，机械手模块(4)与打印头模块(5)相连并位于精密电控移动平台模块(2)下方，机架(1)最下方设置有隔振模块(8)，隔振模块(8)用于作为装置的基座，恒温模块(6)、磁场生成模块(7)、电解液循环模块(9)、控制模块(10)、计算机(11)安装在隔振模块8上面，恒温模块(6)用来保持反应槽(5-1)内部电解液的温度。磁场生成模块(7)用来产生磁场，使打印头模块(5)在打印时处于磁场中，通过磁场来改善成型零件的打印质量。电解液循环模块(9)用来电解液循环，供打印头(5-2)内部充满电解液，控制模块(10)用来执行计算机(11)传输的控制指令和传感器(5-9)的反馈指令，控制精密电控移动平台模块(2)的运动以及反馈传感器(5-9)的信息，计算机(11)用于CAD三维设计软件完成三维结构设计，专用快速成形软件对模型进行切片处理，规划路径扫描方式，生成G代码，检测软件检测打印过程中检测传感器传输的信号。

2.根据权利要求1所述的一种磁场辅助电化学增材制造微细零件装置，其特征在于，所述机械手模块(4)包括机械手安装板(4-1)、驱动电机(4-2)、机械手臂固定板(4-3)、转筒(4-6)、机械手(4-4)、握爪(4-5)，其中机械手安装板(4-1)成7字形，一边与X轴移动(2-3)上连接板(2-3-1)固连，一边连接驱动电机(4-2)和机械手臂固定板(4-3)，转筒(4-6)与机械手臂固定板(4-3)固接、机械手(4-4)安装在转筒(4-6)内部，握爪(4-5)固连在机械手(4-4)上，驱动电机(4-2)带动机械手(4-4)在转筒(4-6)内部转动，从而实现机械手模块(4)在Y-Z平面的转动。

3.根据权利要求1所述的一种磁场辅助电化学增材制造微细零件装置，其特征在于，所述打印头模块(5)包括反应槽(5-1)、打印头(5-2)、微阳极(5-3)、辅助电极(5-4)、打印头端盖(5-5)、极间电压(5-6)、阴极接线柱(5-7)、阴极(5-8)、阴极板(5-9)、传感器(5-10)，其中打印头(5-2)与打印头端盖(5-5)螺纹连接在一起，打印头(5-2)内部为空腔结构，微阳极(5-3)、辅助电极(5-4)通过打印头端盖(5-5)小孔伸入打印头(5-2)内部，微阳极(5-3)伸出打印头(5-2)数微米，与打印头(5-2)柱形结构形成同心圆柱结构，供电解液流动，阴极板(5-9)上放基地材料形成阴极(5-8)，阴阳极之间通过极间电压(5-6)施加微电压(小于4V)，反应槽(5-1)处于整个模块的正下方，用来承接打印头流出来的电解液，传感器(5-10)安装在阴极板(5-9)上，用来测量微阳极(5-2)和阴极(5-8)的间距。

4.根据权利要求3所述的一种磁场辅助电化学增材制造微细零件装置，其特征在于，所述微阳极(5-3)材料选择纯度为99.99％的铂丝，直径为0.3mm，打磨成尖端为锥形，锥尖尺寸为10μm，锥尖伸出打印头(5-2)1-5μm,形成微阳极(5-3)，所述的微阳极(5-3)与阴极(5-8)距离小于100μm。

5.根据权利要求1所述的一种磁场辅助电化学增材制造微细零件装置，其特征在于，所述计算机(11)用于CAD三维设计软件完成三维结构设计，通过专用快速成形软件对模型进行切片处理，设置好切面厚度和路径扫描方式，生成G代码，G代码作为控制模块(10)的输入，计算机上的检测软件对打印过程中微阳极和阴极的间距进行控制。