一種制備圓柱體微細鎢絲電極的方法
【專利摘要】本發明提供一種電解液輔助沖擊制備圓柱體微細鎢絲電極的電解加工方法，包括以下步驟：將鎢絲電極制備材料放入夾具中，固定夾緊；根據制備圓柱體微細鎢絲電極的尺寸要求，輸入加工數據，準備加工；加工前先接通壓力泵電源，使電解液經過壓力泵的作用，通過噴嘴系統將電解液向制備材料上方沖擊；然后接通機床電源，制備材料在電機帶動下作旋轉運動,不銹鋼板對制備材料進行電解加工，同時電解液沿作旋轉運動的制備材料向下沖擊電解加工區并流回電解液槽中從而實現電解液循環流動；利用電解液輔助沖擊制備圓柱體微細鎢絲電極能提高電解加工的效率和質量，避免加工時鎢絲電極形成“紡錘”狀結構，從而制得直徑均勻的圓柱體微細鎢絲電極。
【專利說明】—種制備圓柱體微細鎢絲電極的方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于微細工具電極制備【技術領域】，特別是指一種制備圓柱體微細鎢絲電極的方法。
【背景技術】
[0002]微細工具電極的制備是微細加工中主要的研究領域之一，微細電極的尺寸直接影響著零件最終的加工精度，因此高質量地制備微細工具電極尤為重要。目前微細工具電極主要的制備工藝有:(I)電火花加工法(WEDM) ; (2)微細車削加工法；(3)電化學沉積法；
(4)LIGA技術加工法；(5)電解加工法。其中，電解加工法被證明是一種制備微細工具電極的有效方法。鎢絲材料由于來源廣泛，耐高溫性能優良，可加工性好，通常用作制備微細工具電極，利用鎢絲制備的圓柱體微細工具電極廣泛地應用于微細電火花加工、微細電解加工和微細超聲加工等領域。
[0003]在利用電解加工技術制備圓柱體微細鎢絲電極過程中通常采用靜液加工方式，鎢絲作為陽極與電解液中的OF離子發生如下的電化學反應:
W + 80H_ — WO42- + 4H20 + 6e_。由于靜液加工時電解產物的擴散速度不均勻，尤其是反應生成并溶入電解液中的WO/—在沒有外部因素干擾的情況下，由于重力作用會沿著浸入電解液液面之下的鎢絲外壁緩慢向下運動，吸附在鎢絲周圍形成擴散層并包裹住鎢絲下半部分，傾向于“保護”處于液面下部的鎢絲，阻礙電解反應進一步進行，使鎢絲被包裹住的下半部分溶解速度變慢，制備的微細鎢絲電極容易形成上小下大的“紡錘”狀結構，影響電解加工制備微細鎢絲電極的效率和質量。
[0004]因此尋找一種有效的電解加工方法制備直徑均勻的圓柱體微細鎢絲電極，避免形成“紡錘”狀結構，是目前微細鎢絲電極制備領域的關鍵問題之一。
【發明內容】
[0005]本發明的目的在于設計一種電解液輔助沖擊制備圓柱體微細鎢絲電極的電解加工方法，能夠做到高精度、高效率、低成本地制備圓柱體微細鎢絲電極。
[0006]本發明提供一種電解液輔助沖擊制備圓柱體微細鎢絲電極的電解加工方法，包括以下步驟:(一)將鎢絲電極制備材料放入夾具中，固定夾緊；
(二)根據制備圓柱體微細鎢絲電極的尺寸要求，輸入加工數據，準備加工；
(三)加工前接通壓力泵電源，使電解液經壓力泵作用，通過噴嘴系統中四個90°均布的噴嘴將電解液向鎢絲電極制備材料上方沖擊；
(四)然后接通機床電源，鎢絲電極制備材料在電機帶動下作旋轉運動，不銹鋼板(陰極)對鎢絲電極制備材料進行電解加工，同時電解液沿著作旋轉運動的鎢絲電極制備材料表面向下沖擊電解加工區并流回電解液槽中，使電解液在電解液槽和噴嘴系統中循環流動。
[0007]其中，進行電解加工時，鎢絲電極制備材料做陽極，厚度為3mm的不銹鋼板做陰極，不銹鋼板上預先加工出直徑3mm的通孔，將鎢絲電極制備材料置于通孔中間位置，以保I的表面質量控制能力，因此非常有利于圓
力泵和四個90°均布的噴嘴系統將電解液持斗在電機作用下做旋轉運動，電解液沿旋或，依靠離心力和沖擊力的作用可有效地將I區域1042—離子濃度，并使電解液中的反應，提高電解加工的效率和質量，避免加卜出直徑均勻的圓柱體微細鎢絲電極。
3鎢絲電極的電解加工原理示意圖；
勺進給系統裝置示意圖；
勺電解區域示意圖。
3柱體微細鎢絲電極的電解裝置，其包括:加工開始；不銹鋼板2對鎢絲制備材料I進行電解加工，同時鎢絲電極制備材料I在電機7帶動下作旋轉運動，在液體表面張力的作用下，電解液會以一定流速沿作旋轉運動的鎢絲電極制備材料I表面向下沖擊待電解加工區域，在離心力和沖擊力的共同作用下將電解加工區產生的WO廣離子8沖離加工區，電解液中的0H_離子9得以快速運動至電解加工區域與鎢絲電極制備材料I發生陽極反應，降低該區域W042_離子濃度，避免加工時微細鎢絲電極形成“紡錘”狀結構，從而制備出直徑均勻的圓柱體微細鎢絲電極。同時電解液沿鎢絲電極制備材料I向下沖擊電解加工區后流回電解液槽中，實現電解液在電解液槽和噴嘴系統中循環流動；制備完成后，關閉電源，即可取下制備完成的圓柱體微細鎢絲電極。
[0014]以上所述的僅為本發明的實施范例，當不能依次限定本發明實施的范圍，即凡是依本發明申請專利范圍所作的均等變化與修飾，皆應仍屬本發明權利要求涵蓋的范圍內。
【權利要求】
1.一種制備圓柱體微細鎢絲電極的方法，包括以下步驟: (一)將鶴絲電極制備材料放入夾具中，固定夾緊； (二)根據制備圓柱體微細鎢絲電極的尺寸要求，輸入加工數據，準備加工； (三)加工前先接通壓力泵電源，使電解液經過壓力泵的作用，通過噴嘴系統中90°均布的四個噴嘴將電解液向鎢絲電極制備材料上方沖擊； (四)然后接通機床電源，不銹鋼板板對鎢絲電極制備材料進行加工，同時鎢絲電極制備材料在電機帶動下作旋轉運動，電解液在液體張力作用下沿鎢絲電極制備材料向下沖擊電解加工區并流回電解液槽中，使電解液在電解液槽和噴嘴系統中循環流動； 其中，電解液沖擊鎢絲電極制備材料時，在液體表面張力的作用下，電解液會以一定流速沿作旋轉運動的鎢絲電極制備材料表面向下沖擊電解加工區，在離心力和沖擊力的作用下使電解加工區產生的WO42-離子沖離加工區，降低該區域WO42-離子濃度，提高電解加工的效率和質量，避免加工時微細鎢絲電極形成“紡錘”狀結構，從而制得直徑均勻的圓柱體微細鶴絲電極； (五)制備完成后，關閉電源，取下制備完成的圓柱體微細鎢絲電極。
2.如前述權利要求所述的方法，其特征在于:所述制備的工具電極為圓柱體微細鎢絲電極，直徑范圍是10-150 μ m。
3.如前述權利要求所述的方法，其特征在于:所述方法中鎢絲電極制備材料在電機帶動下作旋轉運動，壓力泵和噴嘴系統中90°均布的四個噴嘴使電解液以一定流速沿著作旋轉運動的鎢絲電極制備材料表面向下沖擊電解加工區，并將電解加工區產生的W042_離子沖離加工區，電解液中的0H_離子得以快速到達電解區域并與鎢絲電極制備材料發生電化學反應，從而降低該區域WO/—離子濃度，避免加工時微細鎢絲電極形成“紡錘”狀結構。
4.如前述權利要求所述的方法，其特征在于:所述電解液為強堿電解液，如氫氧化鈉溶液、氫氧化鉀溶液或其混合溶液。
【文檔編號】B23H3/00GK103831492SQ201410075866
【公開日】2014年6月4日 申請日期:2014年3月4日 優先權日:2014年3月4日
【發明者】季畫, 臧傳武, 李志永 申請人:山東理工大學