微细圆柱群电极电化学腐蚀加工方法

摘要

本发明涉及一种微细圆柱群电极电化学腐蚀加工方法，属电解加工领域。该方法包括以下步骤：(1)采用电火花线切割或微铣削工艺制作带有多个单电极的群电极毛坯；(2)采用有限元法，设计、制作电化学腐蚀工具阴极；(3)群电极毛坯作为电化学腐蚀阳极，浸入电解液中，使得毛坯上各单个柱体完全处于液面以下；将电化学腐蚀阴、阳极相向竖直平行放置；(4)通电，对群电极毛坯进行电化学腐蚀加工，采用恒压加工和电荷法分别控制群电极的形状和加工尺寸。本发明的方法具有加工设备和控制方式简单，加工效率、加工质量高，制造成本低的特点。

主权项

1、一种微细圆柱群电极电化学腐蚀加工方法，其特征在于包括以下步骤：(1)、根据所需的单排微细圆柱群电极设计群电极毛坯尺寸参数，群电极毛坯上单个电极截面形状均为四边形，其中群电极毛坯边长d≥2～3R，长度L、单个电极间距D和单个电极高度h0与所需的单排微细圆柱群电极尺寸参数一致；(2)、按上步要求加工单电极的群电极毛坯；(3)、工具阴极呈平板状，一侧表面带有半圆柱凸台，工具阴极主要参数阴极长度S、阴极上半圆柱凸台半径R、阴阳极间距f是采用电化学腐蚀加工电场的有限元分析方法优化设计得到的，确保电化学腐蚀工件阳极上的电流密度均匀分布；(4)、制作电化学工具阴极(4)；(5)、将群电极毛坯作为电化学腐蚀工件阳极(5)，电化学腐蚀加工时，在电解槽中将工具阴极安装固定在定位夹具(7)上，通过数控工作台(1)调节两极之间的位置，使得阴阳极相向竖直平行放置间距为f，通过机床主轴(6)的进给，将群电极毛坯浸入电解液(3)中深度为h0，使得毛坯上各单个柱体完全处于液面以下；(6)通电，对群电极毛坯进行电化学腐蚀加工，采用恒压加工控制群电极成形的形状，而群电极毛坯的尺寸不同，使群电极成形为圆柱形的加工电压值也发生变化，对于单个电极边长在500μm以下的群电极毛坯，使之成形为圆柱形的电压通常在2～8V范围内，通过多次试验法可确定此电压值：试验初始采用较小的电压，当电压较小时，电极呈根部粗端部细的圆锥状，后逐步升高电压值，电极的锥度将逐渐减小，而电压过高时，电极呈根部细端部粗的纺锤状，可以最终确定圆柱形电极的加工电压；(7)采用电荷法控制群电极加工尺寸，加工一定直径的微细圆柱群电极所需的电量通为$Q_0=\frac{10}{k}(d^2-\frac{1}{4}\pi R^2)h_0+\frac{2\mathrm{hl}}{3}(d-R),$ 加工过程中，通过数据采集卡(8)采集加工电流，通过采集的电流值计算加工过程中所通过的电量，即$Q=\underset{i=0}{\overset{n}{\Sigma }}{I}_i\mathrm{\Delta t},$ 当Q＝Q0时，进行断电抬刀，加工完成，其中k为材料的体积电化学当量。