本實(shí)用新型涉及微細(xì)加工技術(shù)領(lǐng)域，更具體的說，尤其涉及一種氣膜屏蔽陣列電極微細(xì)電解加工裝置。

背景技術(shù)：

隨著科學(xué)研究和工業(yè)技術(shù)的發(fā)展，高新技術(shù)產(chǎn)品向功能集成化、超精密化和外形小型化方向發(fā)展，零部件的尺寸日趨微小化；同時(shí)，隨著新興的微機(jī)電系統(tǒng)(MEMS)發(fā)展對高精度微型機(jī)械的迫切需求，由此伴隨而來的是大量形狀各異的微小尺寸結(jié)構(gòu)和高精度零件的不斷增加。微細(xì)群孔陣列作為一種典型的微細(xì)結(jié)構(gòu)在MEMS、航空航天、精密儀器、化纖等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用，如高速打印機(jī)噴嘴板、光纖連接器、化纖噴絲板、航空發(fā)動機(jī)高壓壓氣機(jī)空氣導(dǎo)管內(nèi)的阻尼襯套加力燃燒室的防振、隔熱屏以及微噴、微泵中的微細(xì)結(jié)構(gòu)等。

而微細(xì)加工是目前世界制造業(yè)所關(guān)注的一個(gè)重要發(fā)展方向。硅制造技術(shù)和近些年發(fā)展起來的LIGA技術(shù)都是非常成功的微細(xì)制造技術(shù)。微細(xì)電解加工是基于金屬電化學(xué)溶解原理基礎(chǔ)之上，其材料的減少過程以離子的形式進(jìn)行的，理論上表面精度和加工尺寸可以達(dá)到微米級。微細(xì)電解加工中，加工間隙很小(為微米尺寸)，反應(yīng)過程中工件陽極金屬不斷地失去電子成為離子而溶解到電解液中去，同時(shí)陰極有氫氣放出，這種微溶解方式使其在微細(xì)精密制造領(lǐng)域有著很大的發(fā)展?jié)摿ΑＭ瑫r(shí)微細(xì)電解加工具有工具無損耗、生產(chǎn)效率高、加工表面質(zhì)量好以及與材料硬度無關(guān)等優(yōu)點(diǎn)，因此，一些發(fā)達(dá)國家如美國、日本、德國、韓國等國家的很多研究機(jī)構(gòu)都紛紛開展了微細(xì)電解加工技術(shù)的研究，并在一些關(guān)鍵技術(shù)上取得了一定進(jìn)展。并且提出金屬表面微結(jié)構(gòu)應(yīng)用和需求量的日益增加的同時(shí)，如何實(shí)現(xiàn)微結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、高效、高精度的加工顯得十分迫切和重要的理念。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的目的就在于為了解決上述問題而提供一種微結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、加工效率高、加工精度高的氣膜屏蔽陣列電極微細(xì)電解加工裝置。

本實(shí)用新型通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)上述目的：一種氣膜屏蔽陣列電極微細(xì)電解加工裝置，包括固定裝置、支撐板和工具電極，所述固定裝置內(nèi)設(shè)置有氣體腔和液體腔，所述液體腔包括上部液體腔和下部液體腔，所述上部液體腔上設(shè)置有進(jìn)液孔，所述進(jìn)液孔連接供液管，通過供液管連接溶液槽，所述上部液體腔和中部液體腔之間設(shè)有支撐板，所述支撐板上設(shè)有圓周陣列凹槽狀的通孔；所述工具電極采用3×3的群孔柱狀電極，工具電極固定在固定裝置內(nèi)，所述工具電極的上端通過四個(gè)鍵槽與固定裝置固定連接，工具電極的中部位于下部液體腔內(nèi)，工具電極的下端伸出于所述固定裝置外；所述固定裝置的底部設(shè)置有3×3與工具電極相配合的出液孔，出液孔與下部液體腔連通；所述氣體腔上設(shè)置有進(jìn)氣口，所述進(jìn)氣口處設(shè)置有供氣管，所述氣體腔通過供氣管外接空氣壓縮機(jī)，所述固定裝置的底部還設(shè)置有3×3個(gè)出氣孔，所述出氣孔呈圓環(huán)形且3×3個(gè)出氣孔分別包圍3×3個(gè)出液孔，每個(gè)出液孔位于一個(gè)出氣孔的內(nèi)圓處。

進(jìn)一步的，所述進(jìn)氣口、進(jìn)液孔、出液孔和出氣孔以及工具電極在截面上均呈同心圓形。

進(jìn)一步的，所述工具電極為采用電火花切割加工制成的3×3長方體，并通過用2mol/L質(zhì)量分?jǐn)?shù)為8％的NaOH溶液腐蝕成圓柱狀的3×3陣列電極。

進(jìn)一步的，所述固定裝置安裝在機(jī)床主軸上，通過機(jī)床主軸的進(jìn)給運(yùn)動調(diào)整工具電極與工件之間的加工間隙。通過控制機(jī)床的徑向、軸向移動控制工具電極的移動，可以加工出需要的群孔等加工形貌。

進(jìn)一步的，所述固定裝置整體呈蓮蓬狀，氣體腔設(shè)置在液體腔的外層。

進(jìn)一步的，每個(gè)出氣孔的直徑從上至下逐漸減小。

該裝置采用的方法如下：通過將呈3×3陣列狀分布的工具電極連接電源的負(fù)極，工件連接電源的負(fù)極，電解液通過液體腔分配到工具電極上每個(gè)單電極的出液孔，參與單電極與工件之間的化學(xué)反應(yīng)；通過機(jī)床主軸帶動工具電極向工件方向供給運(yùn)動，控制工具電極和工件之間的加工間隙，再通過環(huán)繞每個(gè)出液孔的出氣孔將高壓氣體噴射到工件上，對電解液的噴射范圍進(jìn)行控制，控制電解液聚焦于工具電極上每個(gè)單電極正對工件的區(qū)域內(nèi)，改變電解液在工件表面的分布特性，實(shí)現(xiàn)每個(gè)單電極對應(yīng)的工件表面流場分布從內(nèi)至外依次為電解液、氣液混合流場和氣流場，從而改變電場作用下工件上的電流密度分布規(guī)律，控制電場能量更多集中于工具電極上每個(gè)單電極正對的工件區(qū)域內(nèi)，直至加工完畢，獲得需要的加工形貌。

電解液經(jīng)供液管進(jìn)入分流腔，然后分配到各個(gè)工具電極的出液孔，參與工業(yè)電極與工件之間的電化學(xué)反應(yīng)；機(jī)床主動帶動分流腔和工具電極向工件方向供給，保持工件和工具電極之間一定的加工間隙，同時(shí)使高壓氣體從出氣孔噴射到工件上，實(shí)現(xiàn)群孔的加工；持續(xù)該過程直至群控加工完畢，獲得需要的加工形貌。

本實(shí)用新型的有益效果在于：

1、本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)簡單緊湊，生產(chǎn)成本低；采用電解液束外包覆一層氣膜的方法，對電解液的噴射范圍進(jìn)行限制，控制電解液聚焦于工具電極正對工件的區(qū)域內(nèi)，改變電解液在工件表面的分布特性，從而控制電場能量更多的集中在工件電極正對的工件區(qū)域內(nèi)，以提高微細(xì)電解加工在微米級尺度加工范圍內(nèi)的加工效率和加工精度。

2、本實(shí)用新型在液體腔內(nèi)部設(shè)置將液體腔進(jìn)行分隔的支撐板，一方面還增加了噴頭的強(qiáng)度，同時(shí)還利用支撐板上的圓周陣列凹槽狀的通孔緩和由工業(yè)泵引起的電解液脈動等不穩(wěn)定因素，使每個(gè)電極管內(nèi)的流量更加均勻。

3、本實(shí)用新型利用利用相似性原理，借助蓮蓬的結(jié)構(gòu)，首次實(shí)用新型出氣膜屏蔽陣列電極，將氣膜屏蔽微細(xì)電解加工與陣列電極群加工結(jié)合起來，與單電極順序定位加工陣列孔相比，采用陣列電極一次性加工陣列孔，提高了加工效率，并且在氣膜屏蔽的作用下，極大提高了群孔加工的定域性。

附圖說明

圖1是本實(shí)用新型所述氣膜屏蔽陣列電極微細(xì)電解加工裝置的半剖結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是本實(shí)用新型出液孔、出氣孔的放大截面示意圖。

圖3是本實(shí)用新型所述氣膜屏蔽陣列電極微細(xì)電解加工裝置的截面示意圖。

圖中，1-進(jìn)液孔、2-上部液體腔、3-支撐板、4-下部液體腔、5-工具電極、6-工件、7-氣體腔腔壁、8-氣體腔、9-進(jìn)氣口、10-鍵槽、11-出液孔、12-出氣孔。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對本實(shí)用新型作進(jìn)一步說明：

如圖1-3所示，一種氣膜屏蔽陣列電極微細(xì)電解加工裝置，包括固定裝置、支撐板3和工具電極5，所述固定裝置內(nèi)設(shè)置有氣體腔8和液體腔，所述液體腔包括上部液體腔2和下部液體腔4，所述上部液體腔2上設(shè)置有進(jìn)液孔1，所述進(jìn)液孔1連接供液管，通過供液管連接溶液槽，所述上部液體腔2和中部液體腔之間設(shè)有支撐板3，所述支撐板3上設(shè)有圓周陣列凹槽狀的通孔，電解液通過支撐板上的圓周陣列狀通孔可以更均勻的進(jìn)入下部液體腔4；所述工具電極5采用3×3的群孔柱狀電極，工具電極5固定在固定裝置內(nèi)，所述工具電極5的上端通過四個(gè)鍵槽10與固定裝置固定連接，進(jìn)而與氣體腔和液體腔的內(nèi)腔壁配合良好，工具電極5的中部位于下部液體腔4內(nèi)，工具電極5的下端伸出于所述固定裝置外；所述固定裝置的底部設(shè)置有3×3與工具電極5相配合的出液孔11，出液孔11與下部液體腔4連通；所述氣體腔8上設(shè)置有進(jìn)氣口9，所述進(jìn)氣口9處設(shè)置有供氣管，所述氣體腔8通過供氣管外接空氣壓縮機(jī)，所述固定裝置的底部還設(shè)置有3×3個(gè)出氣孔12，所述出氣孔12呈圓環(huán)形且3×3個(gè)出氣孔12分別包圍3×3個(gè)出液孔11，每個(gè)出液孔11位于一個(gè)出氣孔12的內(nèi)圓處。

所述工具電極5為采用電火花切割加工制成的3×3長方體，并通過用2mol/L質(zhì)量分?jǐn)?shù)為8％的NaOH溶液腐蝕成圓柱狀的3×3陣列電極。

所述進(jìn)氣口9、進(jìn)液孔1、出液孔11和出氣孔12以及工具電極5在截面上均呈同心圓形。所述固定裝置整體呈蓮蓬狀，氣體腔8設(shè)置在液體腔的外層。固定裝置從外至內(nèi)依次為氣體腔腔壁7、氣體腔8、氣體腔8和液體腔之間的共同腔壁、液體腔和液體腔內(nèi)壁，液體腔內(nèi)壁設(shè)置有用于安裝工具電極的凹槽。

每個(gè)出氣孔12的直徑從上至下逐漸減小。

所述固定裝置安裝在機(jī)床主軸上，通過機(jī)床主軸的進(jìn)給運(yùn)動調(diào)整工具電極5與工件6之間的加工間隙。通過控制機(jī)床的徑向、軸向移動控制工具電極5的移動，可以加工出需要的群孔等加工形貌。

上述實(shí)施例只是本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例，并不是對本實(shí)用新型技術(shù)方案的限制，只要是不經(jīng)過創(chuàng)造性勞動即可在上述實(shí)施例的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)的技術(shù)方案，均應(yīng)視為落入本實(shí)用新型專利的權(quán)利保護(hù)范圍內(nèi)。