專利名稱：蜂窩狀微坑結(jié)構(gòu)電解加工方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明的蜂窩狀微坑結(jié)構(gòu)電解加工方法，屬電解加工技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
電解加工是一種特種加工技術(shù)，它是利用電化學(xué)陽極溶解原理去除材料的加工方法。其具有加工速度快，表面質(zhì)量好，工具無損耗，不受材料強度、韌性、硬度等限制以及無宏觀切削力等突出優(yōu)點，在航空航天、兵器、汽車、模具等行業(yè)中得到了廣泛的應(yīng)用。
具有蜂窩狀微坑的表面結(jié)構(gòu)廣泛應(yīng)用于發(fā)動機氣缸內(nèi)表面作為改善滑動摩擦的途徑，其制造方法通常采用目前常用的微坑加工方法有四種①自激振動加工方法。在缸套工作表面保證有基本光滑面的情況下，利用加工過程中的自激振動作用在表面上產(chǎn)生沿螺旋方向均勻分布的微型凹坑。這種加工方法，工序多，效率低，振幅和頻率調(diào)節(jié)比較麻煩，微坑大小、深度和分布在一定程度上受到限制；②振動沖擊加工方法。微坑振動沖擊加工裝置裝在機床的中拖板上，被加工工件裝在機床主軸上以一定的速度旋轉(zhuǎn)，微坑振動沖擊加工裝置可沿軸向和橫向方向進(jìn)給，通過橫向進(jìn)給控制微坑的深度，通過電機帶動偏心機構(gòu)在裝置的工具頭上施加低頻振動，依靠振動沖擊在工件上形成具有一定分布規(guī)律和一定尺寸參數(shù)的微坑，這種加工方法，使工件表面發(fā)生了塑性變形，微坑周圍有毛刺和材料隆起，有時需要二次加工；③數(shù)控激光珩磨技術(shù)。激光珩磨是由三道工序組成粗珩，激光造型和精珩，將激光用于打坑，實現(xiàn)表面微坑結(jié)構(gòu)造型，然后再進(jìn)行珩磨，這種加工方法成本高；④超聲加工微坑技術(shù)。表面微坑超聲加工裝置裝在車床的中拖板上，被加工摩擦副零件裝在機床主軸上以一定的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)，微坑超聲加工裝置可沿軸向和橫向方向進(jìn)給，通過橫向進(jìn)給控制微坑的深度，通過超聲轉(zhuǎn)換器推動變幅桿給工具頭施加超聲振動，依靠振動沖擊在缸套工作表面形成具有一定分布規(guī)律和一定尺寸參數(shù)的微坑。這種加工方法，所需機床轉(zhuǎn)速很高，需研制專用機床，且不適合小型工件的加工。
目前使用電解加工方法加工群孔、群縫等相似結(jié)構(gòu)主要有以下幾種①照相電解。首先在待加工工件表面涂覆一層光刻膠，經(jīng)光繪及顯影后在工件表面形成了鏤空群孔圖案，將裸露的工件部分化學(xué)或電化學(xué)腐蝕，形成群孔結(jié)構(gòu)，最后去除光刻膠就可以獲得具有蜂窩狀微坑結(jié)構(gòu)的工件。這種方法工序繁瑣，加工同一批工件的每一件都需要重復(fù)上述步驟；②使用特殊電極電解加工。將微細(xì)金屬絲纏繞在特定框架上形成線繞工具群縫電極，或制作具有單排微細(xì)圓柱的群電極工具群孔電極，工具電極以一定速度向工件進(jìn)給，即可加工出相應(yīng)的群縫和群孔。這種方法電極制作繁瑣，準(zhǔn)備周期長。③排微細(xì)電極加工。使用一排數(shù)個微細(xì)電極電解加工一排孔，完成之后，再加工另一排，直至群孔全部加工完成。如果使用這幾種制造方法加工蜂窩狀微坑結(jié)構(gòu)，加工工藝繁瑣、制造成本過高，因此，有必要研究出新的效率高、表面質(zhì)量好，成本低的加工蜂窩狀微坑的解決方案。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于解決目前蜂窩狀微坑結(jié)構(gòu)加工普遍存在的效率不高、表面質(zhì)量不高，制造成本過高的缺陷，提供一種高生產(chǎn)效率、高表面質(zhì)量，低制造成本的蜂窩狀微坑結(jié)構(gòu)電解加工方法。
一種蜂窩狀微坑結(jié)構(gòu)電解加工方法，其特征在于包括以下步驟(1)、制作一個帶有貫穿群孔結(jié)構(gòu)、表面附有屏蔽膜的工具陰極；(2)、電解加工時，將制作好的工具陰極與工件陽極相向放置；(3)、電解加工中，通過工具陰極的貫穿群孔向工件陽極均勻噴射電解液；(4)、工件陽極與工具陰極之間通電，對工件電解加工。
由于本加工方式是工具陰極與陽極緊密貼合(中間起屏蔽和絕緣作用的屏蔽膜屬于工具陰極的一部分)，這與傳統(tǒng)的電解加工方式有很大的不同。在傳統(tǒng)的電解加工中，工具陰極與工件陽極之間留有一個電解液流動通道。而本發(fā)明采用工具陰極上的貫穿群孔結(jié)構(gòu)做為電解液流動通道，即做為進(jìn)液通道，也做為出液通道。電解液在泵的作用下噴向工具陰極表面，通過陰極夾具內(nèi)部空腔到達(dá)工具陰極與工件陽極這一區(qū)域，這時的群孔結(jié)構(gòu)既是溶液的流入通道，也是溶液的流出通道，電解液再通過陰極夾具的流道進(jìn)入流出通道。此時工具陰極貫穿群孔的內(nèi)璧與工件陽極之間的電場對工件陽極材料去除起最主要作用。采用這種電解加工方法，只在工具表面進(jìn)行涂覆光刻膠、光刻、顯影、刻蝕等步驟，形成工具陰極，或者是通過其它技術(shù)形成具有貫穿孔結(jié)構(gòu)，表面帶有屏蔽膜的工具陰極。而陽極不需要任何諸如此類的步驟，當(dāng)工具陰極將其夾緊后就可以電解加工了，加工結(jié)束后工件無需二次加工。最重要的是，只要是加工同一種零件，就不用更換工具陰極，這意味著可以方便地進(jìn)行批量生產(chǎn)?？蓪崿F(xiàn)蜂窩狀微坑結(jié)構(gòu)的一次電解加工成形，提高了加工效率，降低了加工成本。


圖1是蜂窩狀微坑結(jié)構(gòu)電解加工過程示意圖。
圖2是工具陰極制作過程示意圖。其中，圖2(a)是金屬基板涂覆光刻膠并進(jìn)行光刻示意圖；圖2(b)是顯影后帶光刻膠金屬基板示意圖；圖2(c)是刻蝕完成后獲得的工具陰極示意圖。
圖1中標(biāo)號名稱1、屏蔽膜，2、工具陰極，3、工件陽極，4、電解液，圖2中標(biāo)號名稱5、基板，6、曝光光源。
具體實施例方式
如圖1所示，蜂窩狀微坑結(jié)構(gòu)電解加工過程。工具陰極2表面帶有屏蔽膜1，而陽極3不需要任何諸如此類的步驟，當(dāng)工具陰極2將其夾緊后就可以電解加工了。電解液4在泵的作用下噴向工具陰極表面，通過陰極夾具內(nèi)部空腔到達(dá)工具陰極與工件陽極這一區(qū)域，這時的群孔結(jié)構(gòu)既是溶液的流入通道，也是溶液的流出通道，電解液再通過陰極夾具的流道進(jìn)入流出通道。
圖2所示的是工具陰極制造過程示意圖，在基板5上涂覆屏蔽膜1，經(jīng)過光刻、顯影后形成了圖2(b)所示的圖形，對基板裸露部分進(jìn)行刻蝕，可以采用物理刻蝕，也可以采用化學(xué)刻蝕或電化學(xué)刻蝕，將基板刻穿，形成圖2(c)所示圖形。將這時的屏蔽膜1與基板5一體結(jié)構(gòu)稱之為工具陰極23。這里要指出的是這僅是一種獲得工具陰極2的技術(shù)，也可以采用其它技術(shù)(如鉆削)獲得具有貫穿群孔結(jié)構(gòu)，表面帶有屏蔽膜的工具陰極2。
下面結(jié)合圖1、圖2、說明本發(fā)明的方法，實施過程依次經(jīng)過以下幾個步驟1.參考圖2(a)，將屏蔽膜1涂覆在基板5，并光刻，使屏蔽膜上出現(xiàn)群孔結(jié)構(gòu)；2.參考圖2(b)，顯影后，有部分基板裸露在外部；3.參考圖2(c)，對基板5的裸露部分進(jìn)行刻蝕，刻穿后的基板5與屏蔽膜1一體結(jié)構(gòu)稱為工具陰極2，作為蜂窩狀微坑結(jié)構(gòu)電解加工的工具陰極；4.參考圖1當(dāng)工具陰極2與工件3夾緊后就可以電解加工了。電解液4在泵的作用下噴向工具陰極表面，通過陰極夾具內(nèi)部空腔到達(dá)工具陰極與工件陽極這一區(qū)域，這時的群孔結(jié)構(gòu)既是溶液的流入通道，也是溶液的流出通道，電解液再通過陰極夾具的流道進(jìn)入流出通道。當(dāng)陽極毛坯被加工出蜂窩狀微坑結(jié)構(gòu)之后，電解加工結(jié)束。
5.參考圖1，取出工件3，再安裝另一個工件毛坯，與工具陰極2夾緊后再進(jìn)行電解加工。這樣，可實現(xiàn)蜂窩狀微坑結(jié)構(gòu)工件的批量高效、高表面質(zhì)量、低成本制造。
權(quán)利要求
1.一種蜂窩狀微坑結(jié)構(gòu)電解加工方法，其特征在于包括以下步驟(1)、制作一個帶有貫穿群孔結(jié)構(gòu)、表面附有屏蔽膜的工具陰極(23)；(2)、電解加工時，將制作好的工具陰極(23)與工件陽極(26)相對放置；(3)、電解加工中，通過工具陰極(23)的貫穿群孔向工件陽極(26)加工表面均勻噴射電解液；(4)、工件陽極(26)與工具陰極(23)之間通電，對工件電解加工。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種蜂窩狀微坑結(jié)構(gòu)電解加工方法，屬電解加工領(lǐng)域。該方法包括以下步驟(1)制作一個帶有貫穿群孔、表面附有屏蔽膜的工具陰極；(2)通過工具陰極的貫穿群孔向工件陽極加工表面均勻噴射電解液；(3)通電，對工件電解加工。本發(fā)明裝置的特征在于工具陰極具有上述結(jié)構(gòu)，以及沖液方式。本發(fā)明的方法，具有生產(chǎn)效率高，表面質(zhì)量好，制造成本低的特點。
文檔編號B23H3/04GK1958206SQ20061009670
公開日2007年5月9日 申請日期2006年10月10日 優(yōu)先權(quán)日2006年10月10日
發(fā)明者朱荻, 曲寧松, 王光強, 李冬林 申請人:南京航空航天大學(xué)