[发明专利]一种全息激光微细电解加工方法及其装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种微细电解加工方法及装置，尤其涉及一种全息激光微细电解加工方法及其装置。

技术背景

随着科技水平的快速发展，零件的尺寸由毫米级逐渐缩小至微米级甚至于纳米级。为了加工出各种形状尺寸的微器件，微细电火花加工、电解加工、超声波加工、激光加工及其之间的复合加工已经被广泛运用于各类微小零件的精加工中。

在传统机械加工领域，电解加工具有加工范围广，加工效率高、适合加工薄壁件等优点，因此在微零件的加工方面具有独特的优越性。因而电解微细加工得到了国内外学者的高度重视并且有着广泛的发展空间和应用前景。南京航空大学等国内高校对电解加工进行了广泛而又深入的研究，其研究成果被大量应用于航空航天领域和国防装备领域，例如飞机发动机的叶轮，枪的膛线等。但是电解加工现阶段依旧存在着某些局限性，其局限性主要在于阴极的模具的设计与制作困难，模具的开发周期较长，模具的精度和形状直接影响了加工工件的精度和形状，因而在进行单件小批量生产时的成本较高。在微型器件加工领域，微细电解加工可以实现离子数量级的去除，为微细加工领域提供了一种新的途径。但现阶段微细电解加工依旧存在着一些问题，如工具阴极与工件阳极之间的间隙小，电解液流动不流畅，定域加工能力差，电解效率低。

发明内容

本发明的目的在于提供一种快速、高稳定性、无模具、和简单的全息激光微细电解加工方法及其装置。

本发明的目的是这样实现的：该加工方法为一种全息激光微细电解加工方法，在电解过程中，同时利用全息激光系统，生成具有特定图形的全息激光图案，利用聚焦成像系统将全息激光图案聚焦于工件表面；在激光束聚焦的工件表面上，激光束在聚焦工件表面所产生的温度梯度场可以促进阴极与工件表面电解液的流动，调控工件表面温度，从而促进工件表面的电化学反应，加速去除工件表面的材料，使得工件表面所加工的图形与全息激光所形成的图形相一致，实现无模具的微细电解加工。

该加工方法具体包括前期准备、全息光束生成、全息光束聚焦和全息激光与微细电解耦合加工；

前期准备：首先准备好所需加工的工件，建立全息激光微细电解加工装置，建立该装置所需的三个系统：全息激光系统，全息激光聚焦系统，微细电解加工系统；其中所述全息激光系统按照脉冲激光模块、光路传输模块、全息光束模块依次连接；所述全息激光聚焦系统按照光束聚焦模块和光束成像模块依次连接；所述微细电解加工系统按照移动平台模块、电解加工模块、脉冲电源模块依次连接；在所有装置连接好后，将准备好的工件放入电解加工模块中等待加工；

全息光束生成：由脉冲激光模块生成的激光束经由光路传输模块入射至全息光束模块，全息光束模块的空间光调制器经由计算机软件预先编写的程序生成不同的全息图案，因而经由空间光调制器反射的光束会得到与计算机图案相一致的光强可变的实时全息光束；通过控制计算机软件可以得到各种各样的图样，即实际需要加工的各种各样的图样；

全息光束聚焦：将经由全息激光系统生成的实时全息光束通过全息激光聚焦系统的光束聚焦模块，垂直的照射在所需加工的工件表面，通过移动电解加工系统中的移动模块控制工件的上下移动，在全息激光系统中的光束成像模块中观察并判断全息光束是否聚焦于工件所需加工的表面；

全息激光与微细电解耦合加工：首先待全息光束聚焦到工件需加工表面后，在电解模块中的电解池内注入电解液，其次通过恒温水浴锅控制电解池内电解液的温度，使得工件表面不发生电化学反应，从而使工件只在激光辐照区域发生电化学反应；最后通过设置脉冲电源模块，对所需工件表面进行全息激光和微细电解耦合加工。

本发明所述的全息激光微细电解加工方法的装置，包括：全息激光系统A、全息激光聚焦系统B和微细电解加工系统C；全息激光系统A、全息激光聚焦系统B和微细电解加工系统C按照顺序依次连接；

所述全息激光系统A包括脉冲激光模块、光路传输模块和全息光束模块，脉冲激光模块、光路传输模块和全息光束模块按顺序依次连接；所述脉冲激光模块包括控制器和脉冲激光器，脉冲激光器与控制器依次连接，所述光路传输模块包括扩束镜和反射镜组；所述扩束镜与反射镜组顺序连接；所述全息光束模块包括空间光调制器、望远镜筒和计算机；所述空间光调制器、望远镜筒和计算机顺序连接；