專利名稱：一種三維微細(xì)電火花電極制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電極制作，特別是涉及一種三維微細(xì)電火花電極制作方法。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有采用微細(xì)電火花電極進行放電加工三維微型腔模具，受限于微細(xì)電火花電極尺寸十分微小，三維微電極的制作十分困難，通常是首先制作直徑細(xì)小的二維半圓柱形微電極，然后用其進行大面積范圍內(nèi)的逐層掃描放電加工，最終獲得三維微型腔模具。由于圓柱形微電極直徑尺寸相對于掃描面積十分微細(xì)，上述逐層掃描放電加工的效率很低，而且加工時間長，微電極損耗十分嚴(yán)重，難以長時間正常工作。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是彌補上述現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提供一種三維微細(xì)電火花電極制作方法。本發(fā)明的技術(shù)問題通過以下技術(shù)方案予以解決。這種三維微細(xì)電火花電極制作方法，采用包括激光器、微納米運動平臺以及計算機的激光切割設(shè)備。這種三維微細(xì)電火花電極制作方法的特點是:依次有以下步驟:I)通過三維計算機輔助設(shè)計(Computer Aided Design,縮略詞為CAD)系統(tǒng),建立三維微細(xì)電火花電極CAD幾何模型，所述三維微細(xì)電火花電極CAD幾何模型以所要制備的三維微細(xì)電火花電極為基礎(chǔ)在所述計算機中表達；2)將所述三維微細(xì)電火花電極CAD幾何模型沿其高度方向離散化，轉(zhuǎn)換為離散切片CAD幾何模型；3)將所述離散切片CAD幾何模型轉(zhuǎn)換為相互平行的一組二維薄片電極數(shù)據(jù)模型保存在所述計算機中，用所述一組二維薄片電極數(shù)據(jù)模型近似地疊加擬合成三維微細(xì)電火花電極數(shù)據(jù)模型；4)依照二維薄片電極的數(shù)據(jù)采用所述激光切割設(shè)備對薄片電極材料進行相應(yīng)的切割，獲得對應(yīng)的二維薄片電極；5)將所述對應(yīng)的二維薄片電極逼近組合成組合式三維微細(xì)電火花電極。本發(fā)明的技術(shù)問題通過以下進一步的技術(shù)方案予以解決。所述步驟I)的三維計算機輔助設(shè)計CAD系統(tǒng)，是法國達索系統(tǒng)公司的子公司-SolidWorks公司基于Windows開發(fā)的三維計算機輔助設(shè)計CAD系統(tǒng)、美國參數(shù)技術(shù)有限(Parametric Technology Corporation,縮略詞為 PTC)公司開發(fā)的 Pro/ENGINEER(簡稱Pro/E)系統(tǒng)，以及美國電子數(shù)據(jù)系統(tǒng)(Electronic Data Systems,縮略詞為EDS)公司開發(fā)的Unigraphics (簡稱UG)系統(tǒng)中的一種。所述步驟I)的CAD幾何模型以STL文件格式保存在所述計算機中。所述步驟2)的沿所述三維微細(xì)電火花電極CAD幾何模型高度方向離散化，是沿所述三維微細(xì)電火花電極CAD幾何模型高度方向離散切片。所述步驟4)的電極薄片材料是銅片、鎢片、石墨片和鋼片中的一種。本發(fā)明的技術(shù)問題通過以下再進一步的技術(shù)方案予以解決。所述電極薄片材料的厚度至多為1.0mm,薄片厚度越薄,逼近組合精度越高。所述激光切割設(shè)備是飛秒(femtosecond)激光切割設(shè)備，即毫微微秒激光切割設(shè)備。所述三維CAD 系統(tǒng) SolidWorks 的最新版本為 Solidworks2012,是 SolidWorks 公司發(fā)布的第20個版本。 本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比的有益效果是:本發(fā)明方法基于三維CAD幾何模型將復(fù)雜的三維微細(xì)電火花電極制作簡化為制作一組二維薄片電極，且將二維薄片電極逼近組合為組合式二維微細(xì)電火花電極。二維薄片構(gòu)成的組合電極進行微細(xì)電火花加工時，只需采用單純的上、下往復(fù)式移動放電模式，避免圓柱形微細(xì)電極的大面積逐層掃描的放電模式，可以顯著提高微細(xì)電火花加工的加工效率，明顯降低微電極的損耗，還可以對含有復(fù)雜微結(jié)構(gòu)的三維微模具進行高效率的加工，因為三維微細(xì)電火花電極CAD幾何模型是沿其高度方向進行離散切片，即使三維微模具含有復(fù)雜微結(jié)構(gòu)，通過多層薄片電極的疊加擬合也可以表達其復(fù)雜微結(jié)構(gòu)。


圖1是本發(fā)明具體實施方式
的三維微細(xì)電火花電極CAD模型示意圖；圖2是本發(fā)明具體實施方式
的離散切片幾何模型示意圖；圖3是本發(fā)明具體實施方式
的薄片電極數(shù)據(jù)模型示意圖。
具體實施例方式下面結(jié)合具體實施方式
并對照附圖對本發(fā)明進行說明。一種如圖1 3所示的三維微細(xì)電火花電極制作方法，采用厚度為0.0lmm的銅電極薄片材料，以及包括激光器、微納米運動平臺以及計算機的飛秒激光切割設(shè)備，制作依次有以下步驟:I)通過三維CAD系統(tǒng)Solidworks2012建立三維微細(xì)電火花電極CAD幾何模型1，三維微細(xì)電火花電極CAD幾何模型I以所要制備的三維微細(xì)電火花電極為基礎(chǔ)在計算機中表達，以STL文件格式保存在計算機中；2)將三維微細(xì)電火花電極CAD幾何模型I沿其高度方向離散切片，轉(zhuǎn)換為離散切片CAD幾何模型2 ；3)將離散切片CAD幾何模型2轉(zhuǎn)換為相互平行的一組二維薄片電極數(shù)據(jù)模型保存在計算機中，用一組二維薄片電極數(shù)據(jù)模型近似地疊加擬合成三維微細(xì)電火花電極數(shù)據(jù)模型；4)依照二維薄片電極的數(shù)據(jù)采用飛秒激光切割設(shè)備對薄片電極材料進行相應(yīng)的切割，獲得對應(yīng)的二維薄片電極4 ；5)將對應(yīng)的二維薄片電極4逼近組合成組合式三維微細(xì)電火花電極3。使用該三維微細(xì)電火花電極進行微細(xì)電火花加工時，只需采用單純的上、下往復(fù)式移動放電模式加工，因此可以顯著提高微細(xì)電火花加工的加工效率，并且可以明顯降低微電極損耗。以上內(nèi)容是結(jié)合具體的優(yōu)選實施方式對本發(fā)明所作的進一步詳細(xì)說明，不能認(rèn)定本發(fā)明的具體實施只局限于這些說明。對于本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下做出若干等同替代或明顯變型，而且性能或用途相同，都應(yīng)當(dāng)視為屬于本發(fā)明由所提交的權(quán)利要求書確定的專利保護范圍。
權(quán)利要求
1.維微細(xì)電火花電極制作方法，采用包括激光器、微納米運動平臺以及計算機的激光切割設(shè)備，其特征在于: 依次有以下步驟: 1)通過三維計算機輔助設(shè)計CAD系統(tǒng)，建立三維微細(xì)電火花電極的CAD幾何模型，所述三維微細(xì)電火花電極CAD幾何模型以所要制備的三維微細(xì)電火花電極為基礎(chǔ)在所述計算機中表達； 2)將所述三維微細(xì)電火花電極CAD幾何模型沿其高度方向離散化，轉(zhuǎn)換為離散切片CAD幾何模型； 3)將所述離散切片CAD幾何模型轉(zhuǎn)換為相互平行的一組二維薄片電極數(shù)據(jù)模型保存在所述計算機中，用所述一組二維薄片電極數(shù)據(jù)模型近似地疊加擬合成三維微細(xì)電火花電極數(shù)據(jù)模型； 4)依照二維薄片電極的數(shù)據(jù)采用所述激光切割設(shè)備對薄片電極材料進行相應(yīng)的切割，獲得對應(yīng)的二維薄片電極； 5)將所述對應(yīng)的二維薄片電極逼近組合成組合式三維微細(xì)電火花電極。
2.按權(quán)利要求1所述的三維微細(xì)電火花電極制作方法，其特征在于: 所述步驟I)的三維計算機輔助設(shè)計CAD系統(tǒng)，是法國達索系統(tǒng)公司的子公司-SolidWorks公司基于Windows開發(fā)的三維計算機輔助設(shè)計CAD系統(tǒng)、美國參數(shù)技術(shù)有限公司PTC開發(fā)的Pro/ENGINEER系統(tǒng)，以及美國電子數(shù)據(jù)系統(tǒng)公司EDS開發(fā)的Unigraphics系統(tǒng)中的一種。
3.按權(quán)利要求1或2所述的三維微細(xì)電火花電極制作方法，其特征在于: 所述步驟I)的三維微細(xì)電火花電極CAD幾何模型以STL文件格式保存在所述計算機中。
4.按權(quán)利要求3所述的三維微細(xì)電火花電極制作方法，其特征在于: 所述步驟2)的沿所述三維微細(xì)電火花電極CAD幾何模型高度方向離散化，是沿所述三維微細(xì)電火花電極CAD幾何模型高度方向離散切片。
5.按權(quán)利要求4所述的三維微細(xì)電火花電極制作方法，其特征在于: 所述步驟4)的電極薄片材料是銅片、鎢片、石墨片和鋼片中的一種。
6.按權(quán)利要求5所述的三維微細(xì)電火花電極制作方法，其特征在于: 所述電極薄片材料的厚度至多為1.0mm。
7.按權(quán)利要求6所述的三維微細(xì)電火花電極制作方法，其特征在于: 所述激光切割設(shè)備是飛秒激光切割設(shè)備，即毫微微秒激光切割設(shè)備。
全文摘要
一種三維微細(xì)電火花電極制作方法，依次有以下步驟1)建立三維微細(xì)電火花電極的CAD幾何模型；2)將三維微細(xì)電火花電極CAD幾何模型沿其高度方向離散切片，轉(zhuǎn)換為離散切片CAD幾何模型；3)將離散切片CAD幾何模型轉(zhuǎn)換為相互平行的一組二維薄片電極數(shù)據(jù)模型，近似地疊加擬合成三維微細(xì)電火花電極數(shù)據(jù)模型；4)依照二維薄片電極的數(shù)據(jù)采用激光切割設(shè)備對薄片電極材料進行切割，獲得二維薄片電極；5)將對應(yīng)的二維薄片電極逼近組合成組合式三維微細(xì)電火花電極。本發(fā)明方法基于三維CAD幾何模型將三維微細(xì)電火花電極制作簡化，可以顯著提高加工效率，明顯降低微電極的損耗，還可以對含有復(fù)雜微結(jié)構(gòu)的三維微模具進行高效率的加工。
文檔編號B23H1/04GK103084676SQ201310046108
公開日2013年5月8日 申請日期2013年2月5日 優(yōu)先權(quán)日2013年2月5日
發(fā)明者伍曉宇, 徐斌, 梁雄, 羅烽, 彭太江, 阮雙琛 申請人:深圳大學(xué)